KR20230061194A - Transcription system of RNA of interest, cells comprising same, and uses and methods thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 세포 발현시스템에 적합하게 RNA Polymerase의 유전자 및 이를 이용한 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이의 용도에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 시스템을 숙주 세포 내로 형질전환하여 얻은 관심 RNA를 발현하는 세포 및 이의 용도에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조방법은 안전하고 효율적으로 관심 RNA를 대량 생산하기에 적합하다.The present invention relates to an RNA polymerase gene suitable for a cell expression system, an RNA transcription system of interest using the same, a cell containing the same, and a use thereof. In addition, the present invention relates to a cell expressing an RNA of interest obtained by transforming the above system into a host cell and a use thereof, and the production method according to the present invention is suitable for safely and efficiently mass-producing the RNA of interest.

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Description

관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도 및 방법{Transcription system of RNA of interest, cells comprising same, and uses and methods thereof}Transcription system of RNA of interest, cells comprising same, and uses and methods thereof}

본 발명은 숙주세포에 적합하게 RNA Polymerase 유전자를 이용한 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 시스템을 숙주세포 내로 형질전환하여 제조된 세포, 이로부터 생산되는 관심 RNA, 엑소좀 또는 베지클 및 이들의 용도 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an RNA transcription system of interest using an RNA polymerase gene suitable for a host cell, a cell comprising the same, and uses and methods thereof. In addition, the present invention relates to a cell prepared by transforming the above system into a host cell, an RNA of interest, exosome or vesicle produced therefrom, and uses and methods thereof.

숙주세포에서 RNA를 증폭 및 생산하고 이를 이용하는 방법은 이전에 보고되었으며 예를 들어, ① 세균에 RNA를 축적하기 위해 숙주로서 리보뉴클레아제 III(RNaseIII)가 결핍된 대장균을 사용하는 방법(Tenllado F, et. al., Crude extracts of bacterially expressed dsRNA can be used to protect plants against virus infections. BMC Biotechnol. 2003 Mar. 20; 3:3), ② 캡시드에 RNA를 축적하는 phi 6 박테리오파지의 기능과 함께 Pseudomonas syringae를 숙주로 사용하는 방법(Aalto A P, et. al., Large-scale production of dsRNA and siRNA pools for RNA interference utilizing bacteriophage phi6 RNA-dependent RNA polymerase. RNA. 2007 March; 13(3):422-9), ③ 대장균을 숙주로 하여 tRNA의 일부 서열과 융합된 RNA를 세균에 축적하는 방법(Ponchon L, et. al., A generic protocol for the expression and purification of recombinant RNA in Escherichia coli using a tRNA scaffold. Nat Protoc. 2009; 4(6):947-59), ④ 대장균을 숙주로 사용하여 siRNA를 생성하는 동시에 siRNA가 siRNA에 결합하는 단백질과 복합체를 형성하도록 하는 방법(Huang L, et. al., Efficient and specific gene knockdown by small interfering RNAs generated in bacteria Nat Biotechnol.2013 April, 31(4):350-6), ⑤ Rhodovulum 속의 박테리아를 숙주로 사용하여 분비 생산에 의해 RNA를 생산하는 방법(WO2009/063969 참조), ⑥ 효모를 숙주로 사용하여 효모 미토콘드리아에 RNA를 축적하는 방법(WO2010/084371 참조). 및 ⑦ 리보뉴클레아제 III(RNaseIII)가 결핍된 코리네형 박테리아를 숙주로 사용하여 효율적으로 RNA를 생산하는 방법(미국 특허 출원 20200024629 참조)이 있다.Methods of amplifying, producing, and using RNA in host cells have been reported previously. For example, ① a method using E. coli lacking ribonuclease III (RNaseIII) as a host to accumulate RNA in bacteria (Tenllado F. , et. al., Crude extracts of bacterially expressed dsRNA can be used to protect plants against virus infections. BMC Biotechnol. 2003 Mar. 20; 3:3), ② Pseudomonas with the ability of phi 6 bacteriophage to accumulate RNA in capsid syringae as a host (Aalto A P, et. al., Large-scale production of dsRNA and siRNA pools for RNA interference utilizing bacteriophage phi6 RNA-dependent RNA polymerase. RNA. 2007 March; 13(3):422-9 ), ③ A method for accumulating RNA fused with a partial sequence of tRNA in bacteria using Escherichia coli as a host (Ponchon L, et. al., A generic protocol for the expression and purification of recombinant RNA in Escherichia coli using a tRNA scaffold. Nat Protoc. 2009; 4(6):947-59), ④ Method of producing siRNA using Escherichia coli as a host and at the same time allowing siRNA to form a complex with a protein that binds to siRNA (Huang L, et. al., Efficient and specific gene knockdown by small interfering RNAs generated in bacteria Nat Biotechnol.2013 April, 31(4):350-6), ⑤ RNA production method by secretory production using bacteria of the genus Rhodovulum as a host (WO2009/063969 Reference), ⑥ A method for accumulating RNA in yeast mitochondria using yeast as a host (see WO2010/084371). and ⑦ a method for efficiently producing RNA using a coryneform bacterium deficient in ribonuclease III (RNaseIII) as a host (see US Patent Application 20200024629).

본 발명은 숙주 세포의 발현계에 적합하게 RNA Polymerase 유전자를 이용한 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 숙주 세포 및 이의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to an RNA transcription system of interest using an RNA polymerase gene suitably for a host cell expression system, a host cell comprising the same, and a use thereof.

또한, 본 발명은 상기 시스템을 숙주 세포 내로 형질전환하여 제조된 세포, 이로부터 생산되는 관심 RNA, 엑소좀 또는 베지클 및 이들의 용도 및 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 제조방법은 안전하고 관심 RNA 및 베지클을 효율적으로 대량 생산하기에 적합해야 한다.In addition, the present invention relates to a cell prepared by transforming the system into a host cell, an RNA of interest, an exosome or a vesicle produced therefrom, and uses and methods thereof, and the production method according to the present invention is safe and It should be suitable for efficient mass production of RNA and vesicles.

본 발명은 관심 RNA를 증폭하는 숙주세포에서 유래하는 베지클, 관심 RNA 및 엑소좀에 관한 것이다. The present invention relates to vesicles, RNAs of interest and exosomes derived from host cells that amplify the RNA of interest.

본 발명은 특히 숙주 세포에서의 관심 RNA의 전사 시스템 분야에 관한 것이다. The present invention relates in particular to the field of transcription systems of RNAs of interest in host cells.

상기 목표를 달성하기 위한 본 발명의 하나로, 숙주세포내 적어도 하나의 단백질 번역하고 전사가 가능한 구성성분을 포함하는 시스템으로, RNA 중합효소 발현 단위 및 관심 RNA 단위를 포함하는데, As one of the present invention for achieving the above object, a system comprising at least one protein translating and transcribing component in a host cell, comprising an RNA polymerase expression unit and an RNA unit of interest,

a) 상기 RNA 중합효소 발현 단위는 (i) 숙주세포에서 작동하는 프로모터; (ii) 세포내 번역을 가능하게 하는 구조; (iii) RNA 중합효소[DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) 및/또는 캡핑효소를 포함하는 키메라 효소 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp)]포함하는 오픈 리딩 프레임(open reading frame, ORF); (iv) 전사 종결서열;를 포함하는 DNA 단위; 및a) the RNA polymerase expression unit comprises (i) a promoter operating in a host cell; (ii) a structure enabling intracellular translation; (iii) an open reading frame (ORF) containing RNA polymerase [DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) and/or chimeric enzyme containing capping enzyme or RNA dependent RNA Polymerase (RdRp)]; (iv) a DNA unit comprising a transcription termination sequence; and

b) 상기 관심 RNA 단위는 (i) 상기 DdRp에 의해 작동하는 프로모터; (ii) 상기 DdRp 중합효소에 의해 전사가 가능하고 관심 RNA(RNAi)를 코딩하는 DNAi 단위; 및 (iii) 전사 종결서열를 포함하는 단위 또는 (i) 숙주세포에서 작동하는 프로모터; (ii) 상기 RdRp에 의해 복제되고 RNAi를 포함하는 레플리콘 RNA를 코딩하는 DNA를 포함하는 DNA 단위; 및 (iii) 전사종결서열를 포함하는 단위를 포함하며, b) the RNA unit of interest comprises (i) a promoter driven by the DdRp; (ii) a DNAi unit capable of being transcribed by the DdRp polymerase and encoding an RNA of interest (RNAi); and (iii) a unit comprising a transcription termination sequence or (i) a promoter operating in a host cell; (ii) a DNA unit comprising DNA encoding a replicon RNA replicated by the RdRp and comprising RNAi; and (iii) a unit comprising a transcription termination sequence;

여기서, c) 이들의 작동을 가능하게 연결되는 구성;을 특징으로 하는 RNA 전사 시스템, 이로 형질전환된 세포 및 이로부터 유래하는 관심 RNA, 엑소좀 또는 베지클(Cell derived vesicels, CDV)을 제공한다.Here, c) RNA transcription systems, cells transformed therefrom, and RNAs of interest, exosomes or vesicles (Cell derived vesicels, CDV) derived therefrom are provided; .

상기 시스템는 관심 RNA에서 우리딘을 슈도우리딜화하기 위해서, H/ACA sRNP 또는 eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes)의 발현 단위를 추가할 수 있다.The system can add expression units of H/ACA sRNP or eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes) to pseudouridylate uridine in the RNA of interest.

상기 eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes)은 대장균, 효모 및 사람을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나에서 기원하는 것을 의미할 수 있다.The eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes) may originate from any one selected from the group including Escherichia coli, yeast, and humans.

바람직하게, 본 발명의 숙주세포가 진핵세포인 경우 상기 RNA 중합효소 발현 단위는 (i) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 숙주세포에서 번역할 수 있는 mRNA 구조체, 여기서, 또는 상기 mRNA에 추가적으로 캡핑효소의 촉매단위를 포함하는 키메라 효소를 번역할 수 있는 mRNA 구조체; 및Preferably, when the host cell of the present invention is a eukaryotic cell, the RNA polymerase expression unit can translate any one selected from the group consisting of (i) DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof in the host cell. An mRNA construct capable of translating a chimeric enzyme comprising a catalytic unit of a capping enzyme in addition to the mRNA, or an mRNA construct; and

(ii) 상기 DdRp를 발현할 수 있는 DNA 구조체를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 DNA 구조체는 상기 DdRp에 의해 작동하는 프로모터; 5‘UTR; DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) ORF 또는 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나; 및 3'UTR를 포함하는 DNA 구조체를 포함할 수 있다. 여기서, 또는 상기 DNA 구조체는 추가적으로 캡핑효소의 촉매단위를 포함하는 키메라 효소를 번역할 수 있는 DNA를 포함할 수도 있다.(ii) may include a DNA construct capable of expressing the DdRp, wherein the DNA construct comprises a promoter driven by the DdRp; 5'UTR; Any one selected from the group containing DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof, or any one selected from the group containing RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) ORF or variants thereof; And a DNA structure containing a 3'UTR. Here, or the DNA construct may additionally include DNA capable of translating a chimeric enzyme including a catalytic unit of a capping enzyme.

바람직하게, 상기 DdRp는 캡핑 효소 또는 Poly(A) 중합효소와 키메라 효소일 수도 있다.Preferably, the DdRp may be a capping enzyme or a poly(A) polymerase and a chimeric enzyme.

바람직하게, 상기 관심 RNA 전사 시스템은 높은 친화력으로 결합하는 RNA 결합 도메인과 펩타이드 결합 RNA 서열을 포함하는 단백질-RNA 테더링 시스템(protein-RNA tethering system)을 포함하는데, 상기 RNA 중합효소 발현 단위에 추가적으로 상기 RNA 결합 도메인을 코딩하는 DNA; 및 상기 관심 RNA의 발현 단위에 추가적으로 상기 펩타이드 결합 RNA 서열의 하나 이상을 코딩하는 DNA;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RNA 전사 시스템 및 이로 형질전환된 세포일 수 있다.Preferably, the RNA transcription system of interest includes a protein-RNA tethering system comprising an RNA binding domain binding with high affinity and a peptide binding RNA sequence, in addition to the RNA polymerase expression unit DNA encoding the RNA binding domain; and DNA encoding one or more of the peptide-binding RNA sequences in addition to the expression unit of the RNA of interest.

본 발명에서 상기 DdRp와 여러 효소(또는 단백질)들로 이루어지는 키메라 효소를 ctDdRp라고 지칭하였다.In the present invention, the chimeric enzyme composed of DdRp and several enzymes (or proteins) is referred to as ctDdRp.

대장균을 숙주세포로 ctDdRp를 생산하기 위해 대장균에 적합한 발현 벡터를 제작하고, 이 발현 벡터의 관심 단백질 발현율을 증가시키기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있다. 첫째, 플라스미드의 자기복제, 유전자 복사 수(gene copy number) 및 안정성에 관련된 요소, 둘째, mRNA, mRNA 합성의 개시율(initiation rate), mRNA 합성의 연장(elongation)과 종료(termination) 및 mRNA의 분해율에 관련된 요소, 셋째, 관심 단백질의 번역 개시율에 관련된 요소, 넷째, 관심 단백질의 분해율에 관련된 요소 등이 숙주세포와 적합하도록 고려되어야 한다.In order to produce ctDdRp in E. coli as a host cell, various methods have been attempted to construct an expression vector suitable for E. coli and to increase the expression rate of the protein of interest in the expression vector. First, factors related to plasmid self-replication, gene copy number and stability, and second, mRNA, initiation rate of mRNA synthesis, elongation and termination of mRNA synthesis, and mRNA Factors related to the degradation rate, third, factors related to the translation initiation rate of the protein of interest, and fourth, factors related to the degradation rate of the protein of interest should be considered to be suitable for the host cell.

전사과정과 mRNA와 관련된 사항이다. 유전자 발현의 첫 단계는 RNA 폴리머라제(RNA polymerase)에 의해 촉매되는 전사개시단계(transcription initiation event)이다. 대장균에서 전사 개시율은 프로모터의 염기서열에 의해 조절되는데, 즉 조절단백질(regulatory proteins)이 프로모터의 특정한 염기부위에 결합함으로써 전사 메카니즘을 조절하게 된다. 프로모터에 의해 mRNA 전사가 개시되면 mRNA는 계속 연장(elongation)되어야 하나 가끔 비특이적으로 미성숙 종료(premature termination)가 일어나기도 한다. 이런 현상을 일으킬 수 있는 비특이적 염기서열은 mRNA 상으로부터 배제되어야 하는데, 즉 mRNA로 전사되는 프로모터 일부와 목적 유전자의 DNA 서열이 이를 결정하게 된다. 일반적으로 사람이나 동물의 유전자를 cDNA(complementary DNA) 형태로 대장균에서 발현시키고자 할 때, 대부분의 경우 발현이 미비하게 일어나므로 관심 단백질의 유전자를 대장균 발현계에 적합하도록 재구성하는 것은 발현벡터 제작의 필수적인 과정이다. 전사종료는 mRNA, mRNA 폴리머라제 및 DNA가 분리되는 점에서 일어나며 이 과정에는 누클레오티드(nucleotide)의 서열, mRNA 전사체(transcript)의 2차 구조, ρ와 NusA 및 NusB와 같은 숙주세포의 단백질 등이 영향인자로 관여하게 된다. 이와 같이 DNA에서 mRNA로 전사하는 과정의 효율은 RNA 폴리머라제가 전사 개시부위와 종료부위를 인지하고 작용하는 능력에 따라 달라지게 되는데 RNA 폴리머라제가 기본적인 기능을 수행하기 위해서는 각 프로모터 부위와 터미네이터 부위는 공통적인 구조의 유사성이 있기도 하지만 이와 반대로 기능상(효율성 및 효과인자 의존도)의 차이를 주게 되는 구조의 차이도 있을 수 있다.It is related to the transcription process and mRNA. The first step in gene expression is a transcription initiation event catalyzed by RNA polymerase. In E. coli, the rate of transcription initiation is controlled by the nucleotide sequence of the promoter, that is, regulatory proteins bind to specific nucleotide sites of the promoter to control the transcription mechanism. When mRNA transcription is initiated by the promoter, the mRNA should continue to elongate, but sometimes non-specific immature termination occurs. Non-specific nucleotide sequences that can cause this phenomenon must be excluded from mRNA, that is, a portion of the promoter transcribed into mRNA and the DNA sequence of the target gene determine this. In general, when human or animal genes are expressed in E. coli in the form of cDNA (complementary DNA), expression is insufficient in most cases, so reconstructing the gene of interest to be suitable for the E. coli expression system is the first step in constructing an expression vector. It is an essential process. Transcription termination occurs at the point where mRNA, mRNA polymerase, and DNA are separated, and in this process, the sequence of nucleotides, the secondary structure of mRNA transcripts, and host cell proteins such as ρ, NusA and NusB, etc. become involved as an influencer. As such, the efficiency of the process of transcription from DNA to mRNA depends on the ability of RNA polymerase to recognize and act on transcription initiation and termination sites. In order for RNA polymerase to perform its basic function, each promoter region and terminator region are There may be similarities in common structures, but on the contrary, there may also be differences in structures that give differences in function (efficiency and effect factor dependence).

또한 일반적으로 전사 터미네이터들의 서로 대칭되는 서열은 줄기-고리구조(stem-loop structure)를 형성하는데 이 줄기-고리구조는 RNA 폴리머라제에 의해 전사를 종료시키는 역할을 하고 mRNA 전사체의 3'말단에 존재하는 U염기들은 전사체들을 DNA로부터 분리시키는 역할을 하는 것으로 알려져 있으나, 줄기구조의 길이와 고리구조의 크기, U염기의 길이 및 G/C 염기의 비율 등이 mRNA 전사효율에 각각 어떠한 영향을 미치는 지는 확실하지는 않다. 한편 전사터미네이터는 목적 유전자의 3'말단에 가까이 위치하는 것이 바람직한데 이는 RNA 폴리머라제에 의해 불필요한 전사가 일어나는 것을 최소화시켜 mRNA의 안정성을 증가시키고 세포가 사용하는 에너지를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.In addition, sequences that are generally symmetrical to each other of transcription terminators form a stem-loop structure, which plays a role in terminating transcription by RNA polymerase and is located at the 3' end of the mRNA transcript. Existing U bases are known to play a role in separating transcripts from DNA, but how the length of the stem structure, the size of the loop structure, the length of the U base, and the ratio of G/C bases affect the mRNA transcription efficiency. Not sure if that will affect it. On the other hand, the transcription terminator is preferably located close to the 3' end of the target gene, which has the advantage of minimizing unnecessary transcription by RNA polymerase to increase mRNA stability and reduce energy used by cells.

번역(translation)과정과 관련된 사항이다. 번역 과정은 mRNA로부터 폴리펩타이드(polypeptide)가 만들어지는 과정으로 번역개시의 효율은 mRNA의 여러 부위에 의해 영향을 받는데 리보솜의 결합부위인 샤인-달가노(Shine-Dalgarno; 이하 'SD'라 한다)부위, 개시코돈, SD부위와 개시코돈 사이의 간격과 서열 및 mRNA의 2차 구조 등이 중요한 요소이다. SD부위는 16S rRNA의 3'말단과 상보적인 서열을 가지며 일반적으로 3~6개의 누클레오티드로 구성되어 있고, 개시코돈은 주로 AUG가 사용되나 가끔 GUG, UUG, AUU, AUA 등이 사용되기도 한다.This is related to the translation process. The translation process is a process in which a polypeptide is made from mRNA, and the efficiency of translation initiation is affected by various sites in the mRNA. Site, initiation codon, interval and sequence between SD site and initiation codon, and secondary structure of mRNA are important factors. The SD region has a sequence complementary to the 3' end of the 16S rRNA and is generally composed of 3 to 6 nucleotides, and the initiation codon is mainly AUG, but sometimes GUG, UUG, AUU, AUA, etc. are used.

또한 SD 부위와 개시코돈 사이의 간격은 보통 9±3개의 누클레오티드로 구성되고 염기조성도 A와 U가 많은 것이 효과적이다. 한편 SD부위와 개시코돈 사이의 간격과 서열은 목적 유전자의 5'말단과도 밀접한 관련을 가져 개시코돈 부위의 mRNA 2차 구조 형성에 중요한 역할을 한다.In addition, the interval between the SD site and the initiation codon is usually composed of 9 ± 3 nucleotides, and it is effective to have many base compositions A and U. On the other hand, the spacing and sequence between the SD region and the initiation codon are closely related to the 5' end of the target gene, and play an important role in the formation of mRNA secondary structure in the initiation codon region.

따라서 이 부위의 유전자 간격과 서열을 목적 유전자와 적합해지도록 바꿔 줌으로써 개시코돈 근처의 mRNA 줄기-고리구조를 불안정화시켜 번역개시의 효율을 성공적으로 증가시킬 수 있다.Therefore, the efficiency of translation initiation can be successfully increased by destabilizing the mRNA stem-loop structure near the initiation codon by changing the gene spacing and sequence of this region to be suitable for the target gene.

번역이 개시되어 폴리펩타이드를 형성해 나가는 연장(elongation)단계는 일정한 속도로 진행되지 않는다. 이런 현상은 mRNA의 여러 부위가 이 단계를 조절하기 때문인데, mRNA는 목적하는 유전자의 서열로부터 전사된 것이므로 목적 유전자의 코돈활용(codon usage), 코돈전후관계(codon context) 등이 유전자 발현율에 큰 영향을 주게 된다. 즉 대장균 발현계에서 cDNA형태의 유전자가 발현이 잘 안 되는 주요 원인 중의 하나는 대장균에서 분포가 적은 tRNA에 대한 코돈을 사용하였거나 인접코돈간의 적합성이 결여되어 있기 때문이다. 대장균에서 번역과정의 종료 단계에는 3개의 종료코돈을 인지하는 2개의 방출인자(release factor; 이하 'RF'라 한다)가 관여하게 된다.The elongation step from which translation is initiated to form a polypeptide does not proceed at a constant rate. This phenomenon is because several parts of mRNA regulate this step. Since mRNA is transcribed from the sequence of the target gene, the codon usage and codon context of the target gene have a large effect on the gene expression rate. will affect In other words, one of the main causes of poor expression of cDNA-type genes in the E. coli expression system is the use of codons for tRNA that are less distributed in E. coli or the lack of compatibility between adjacent codons. In E. coli, two release factors (hereinafter referred to as 'RF') that recognize three stop codons are involved in the termination stage of the translation process.

RF1은 UAA, UAG를 인지하는 반면에 RF2는 UAA, UGA를 인지한다. 3개의 종료코돈의 효율은 각기 다르나 고-발현되는 유전자에는 UAA가 주로 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러나 번역종료가 확실히 일어나도록 하기 위해서는 2개의 종료코돈이 연달아 위치되도록 디자인하는 것이 이상적인 방법이다.RF1 recognizes UAA and UAG, while RF2 recognizes UAA and UGA. Although the efficiency of the three stop codons is different, it is known that UAA is mainly used for highly expressed genes. However, in order to ensure translation termination, it is ideal to design two stop codons in succession.

결국 목적하는 단백질을 얻기 위해서는, 유전자로부터 여러 단계의 과정을 거쳐야 하며, 유전자의 발현효율은 각 단계의 효율에 따라 결정된다. 즉 유전자의 양과 안정성, mRNA의 전사효율 및 안정성, 번역효율 등 어느 하나에 치우치지 않고 모든 단계가 복합적으로 조화를 이루어야 하는데, 관심 단백질로는 발현되지 않지만 발현을 조절하는 프로모터와 전사터미네이터 등의 염기조성뿐만 아니라 목적 유전자의 염기조성이 서로 적합성을 이루어야만 각 단계의 효율이 증가되고 관심 단백질의 발현도 증가되는 것이다.After all, in order to obtain a desired protein, several steps must be performed from the gene, and the efficiency of expression of the gene is determined according to the efficiency of each step. That is, all steps must be harmonized in a complex way, regardless of the quantity and stability of the gene, the transcription efficiency and stability of mRNA, and the translation efficiency. Not only the composition but also the base composition of the target gene must be compatible with each other to increase the efficiency of each step and increase the expression of the protein of interest.

한편, 미생물들은 자신이 가지고 있는 방대한 유전정보에 따라 기능과 구조가 결정되며 여러 환경에 적응하며 생장하는 능력을 갖게 된다. 따라서 숙주세포의 유전적 배경(genetic background)은 특정한 목적산물을 생성하는데 중요한 역할을 한다. 그러나 플라스미드의 안정성, 목적산물의 분해 등 표면적으로 숙주세포의 역할을 가늠할 수 있는 결정인자가 있기도 하지만 숙주세포에 따라 목적산물의 생성율이 크게 변화되는 유전학적 측면에서의 이유는 아직 자세히 밝혀져 있지는 않다. 재조합 산물이 과발현되는 대부분의 경우 그 숙주세포는 생장해 나가기 위해 막대한 대사적 부담이 생기게 되고 이로 인해 플라스미드가 분리(segregation)되어 나가는 현상이 일어날 수 있게 되므로 목적산물을 안정하게 생성하는 숙주세포의 선정은 매우 중요한 작업이다.On the other hand, the function and structure of microorganisms are determined according to the vast amount of genetic information they have, and they have the ability to grow while adapting to various environments. Therefore, the genetic background of the host cell plays an important role in producing a specific target product. However, although there are determinants that can superficially determine the role of the host cell, such as plasmid stability and degradation of the target product, the genetic reason why the production rate of the target product varies greatly depending on the host cell has not yet been clarified in detail. In most cases where a recombinant product is overexpressed, the host cell undergoes an enormous metabolic burden to grow, and this causes the segregation of the plasmid to occur, so selection of a host cell that stably produces the target product is a very important task.

또한, 숙주세포는 유전적 배경 이외에도 다음의 2가지 사항이 고려되어 선정되어야 한다. 즉 숙주세포의 성장요구성(growth requirement)과 유전자 발현의 조절방식인데 성장 요구성에는 1) 비타민, 아미노산, 금속이온 등과 같은 영양원에 대한 요구성; 2) 온도에 대한 민감성; 및 3) 산소 의존성 등으로 이런 요소들은 발효공정의 효율에 커다란 영향을 주게 된다. 또한 유전자 발현계(gene expression system)에 따라 목적산물의 유도(induction)방식이 달라지므로 프로모터에 따른 숙주세포의 선정도 고려되어야만 한다. 프로모터에 따라 열(heat), 화학유도제(chemical inducer), 영양기근(nutrient starvation) 등 유도 방식이 달라지게 되면 숙주세포에 따라 그 반응이 미세할 수도 있고 크게 변화될 수도 있으므로 숙주세포의 선정은 더욱 중요하게 부각되는 것이다.In addition, host cells should be selected by considering the following two factors in addition to the genetic background. That is, the growth requirements of the host cell and the regulation of gene expression. Growth requirements include: 1) requirements for nutrients such as vitamins, amino acids, and metal ions; 2) sensitivity to temperature; and 3) oxygen dependence, these factors greatly affect the efficiency of the fermentation process. In addition, since the induction method of the target product varies depending on the gene expression system, the selection of host cells according to the promoter must be considered. If the induction method, such as heat, chemical inducer, or nutrient starvation, varies depending on the promoter, the response may be subtle or greatly change depending on the host cell. will be highlighted as important.

단계 (a): 코돈 최적화(codon optimization) 단계Step (a): Codon Optimization Step

본 발명의 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포는 대장균을 사용하기 위해, 본 발명에 사용할 RNA 중합 효소 뉴클레오타이드 서열을 대장균(Escherichia coli)에서의 발현에 적합하도록 코돈 최적화(codon optimization)할 수도 있다.The host cell containing the RNA transcription system of interest of the present invention may codon optimize the RNA polymerase nucleotide sequence to be used in the present invention to be suitable for expression in Escherichia coli in order to use E. coli.

본 발명에서는 RNA 전사 시스템을 포함하는 대장균에서 RNA 중합 효소 가 보다 고발현될 수 있도록 대장균에 적합한 코돈으로 전환하였다. 코돈 최적화 과정을 거치면 유전자 서열은 염기서열만 전환될 뿐, 아미노산 서열은 전환되지 않는다.In the present invention, the codon was converted into a codon suitable for E. coli so that RNA polymerase can be more highly expressed in E. coli, which contains an RNA transcription system. Through the codon optimization process, only the nucleotide sequence of the gene sequence is converted, not the amino acid sequence.

본 발명에서 이용되는 뉴클레오티드 서열은 상기 언급된 서열 이외에 상기 뉴클레오티드 서열에 대하여 실질적인 동일성을 나타내는 뉴클레오티드 서열도 포함하는 것으로 해석된다. 상기의 실질적인 동일성은, 본 발명의 뉴클레오티드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 얼라인하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 얼라인된 서열을 분석한 경우에, 최소 80%의 상동성, 보다 바람직하게는 최소 90%의 상동성, 가장 바람직하게는 최소 95%의 상동성을 나타내는 뉴클레오티드 서열을 의미한다. 서열비교를 위한 얼라인먼트 방법은 당업계에 공지되어 있다. 얼라인먼트에 대한 다양한 방법 및 알고리즘은 Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482(1981); Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. 48:443(1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31(1988); Higgins and Sharp, Gene 73:237-44(1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3(1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16:10881-90(1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8:155-65(1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24:307-31(1994)에 개시되어 있다. NCBI Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403-10(1990))은 NBCI (National Center for Biological Information) 등에서 접근 가능하며, 인터넷 상에서 blastp, blasm, blastx, tblastn and tblastx와 같은 서열 분석 프로그램과 연동되어 이용할 수 있다. BLSAT는 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/에서 접속 가능하다. 이 프로그램을 이용한 서열 상동성 비교 방법은 http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/blast_help.html에서 확인할 수 있다.Nucleotide sequences used in the present invention are construed to include nucleotide sequences showing substantial identity to the nucleotide sequences in addition to the above-mentioned sequences. The above substantial identity is at least 80% when the nucleotide sequence of the present invention and any other sequence are aligned so as to correspond as much as possible and the aligned sequence is analyzed using an algorithm commonly used in the art. A nucleotide sequence exhibiting homology, more preferably at least 90% homology, most preferably at least 95% homology. Alignment methods for sequence comparison are known in the art. Various methods and algorithms for alignment are described in Smith and Waterman, Adv. Appl. Math. 2:482 (1981); Needleman and Wunsch, J. Mol. Bio. 48:443 (1970); Pearson and Lipman, Methods in Mol. Biol. 24: 307-31 (1988); Higgins and Sharp, Gene 73:237-44 (1988); Higgins and Sharp, CABIOS 5:151-3 (1989); Corpet et al., Nuc. Acids Res. 16:10881-90 (1988); Huang et al., Comp. Appl. BioSci. 8:155-65 (1992) and Pearson et al., Meth. Mol. Biol. 24:307-31 (1994). The NCBI Basic Local Alignment Search Tool (BLAST) (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215:403-10 (1990)) is accessible from the National Center for Biological Information (NBCI), etc., and blastp, blasm, It can be used in conjunction with sequence analysis programs such as blastx, tblastn and tblastx. The BLAST is accessible at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/. A sequence homology comparison method using this program can be found at http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/blast_help.html.

단계 (b): 재조합 벡터의 제조Step (b): Preparation of recombinant vector

이어, 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템에 포함된 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 RNA 단위는 하나 또는 각각 독립된 replicon일 수 있다. 상기 RNA 중합 효소 및 관심 RNA의 코돈 최적화된 뉴클레오타이드 서열을 발현 벡터에 삽입하여 재조합 벡터를 제조한다. Next, the RNA polymerase expression unit and the RNA unit of interest included in the RNA transcription system of the present invention may be one or each independent replicon. A recombinant vector is prepared by inserting the RNA polymerase and the codon-optimized nucleotide sequence of the RNA of interest into an expression vector.

본 명세서에 있어서, 용어 "발현 벡터"는 발현 벡터의 전사에 제공되는 추가단편에 작동가능하게 연결된 관심의 폴리펩티드를 암호화하는 단편으로 구성되는 선형 또는 원형의 DNA 분자이다. 그와 같은 추가단편은 프로모터 및 종료암호 서열을 포함한다. 발현 벡터는 하나 이상의 복제 개시점, 하나 이상의 선택마커, 폴리아데닐화 신호 등을 또한 포함한다. 발현 벡터는 일반적으로 플라스미드 또는 바이러스 DNA로부터 유도되거나, 또는 둘 다의 요소를 함유한다.As used herein, the term "expression vector" is a linear or circular DNA molecule composed of a fragment encoding a polypeptide of interest operably linked to an additional fragment that serves for transcription of the expression vector. Such additional fragments include promoter and terminator sequences. Expression vectors also include one or more origins of replication, one or more selectable markers, polyadenylation signals, and the like. Expression vectors are generally derived from plasmid or viral DNA, or contain elements of both.

본 발명의 벡터 시스템은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 구축될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 방법은 Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.The vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods thereof are disclosed in Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), This document is incorporated herein by reference.

본 발명의 코돈 최적화된 RNA 중합 효소의 뉴클레오타이드 서열을 발현 조절서열에 작동가능하게 연결되어 발현 벡터 내에 삽입될 수 있다. 상기에서 '작동가능하게 연결된다(operably linked to)'는 것은 하나의 핵산 단편이 다른 핵산 단편과 결합되어 그의 기능 또는 발현이 다른 핵산 단편에 의해 영향을 받는 것을 말한다. 또한, '발현 조절 서열(expression control sequence)'이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 핵산 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 개시하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다.The nucleotide sequence of the codon-optimized RNA polymerase of the present invention may be operably linked to an expression control sequence and inserted into an expression vector. As used herein, 'operably linked to' means that one nucleic acid fragment is combined with another nucleic acid fragment and its function or expression is affected by the other nucleic acid fragment. In addition, 'expression control sequence' refers to a DNA sequence that controls the expression of a nucleic acid sequence operably linked in a specific host cell. Such regulatory sequences include promoters to initiate transcription, optional operator sequences to regulate transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosome binding sites, and sequences to control termination of transcription and translation.

본 발명의 벡터는 전형적으로 발현을 위한 벡터로서 구축될 수 있다. 본 발명의 벡터가 발현 벡터이고, 원핵세포를 숙주로 하는 경우에는, 전사를 진행시킬 수 있는 강력한 프로모터(예컨대, T7 프로모터, tre 프로모터, lac 프로모터, lacUV5 프로모터, lpp 프로모터, pL λ프로모터, pR λ프로모터, rac5 프로모터, amp 프로모터, recA 프로모터, SP6 프로모터 및 trp 프로모터 및 등), 해독의 개시를 위한 라이보좀 결합 자리 및 전사/해독 종결 서열을 포함하는 것이 일반적이다. 숙주 세포로서 E. coli(예, HB101, BL21, DH5α 등)가 이용되는 경우, E. coli 트립토판 생합성 경로의 프로모터 및 오퍼레이터 부위 그리고 파아지 λ의 좌향 프로모터 (pL λ프로모터)가 조절 부위로서 이용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 벡터에 사용되는 프로모터는 T7 프로모터이고, 종결서열은 T7 터미네이터이다.Vectors of the invention may typically be constructed as vectors for expression. When the vector of the present invention is an expression vector and a prokaryotic cell is used as a host, a strong promoter capable of promoting transcription (e.g., T7 promoter, tre promoter, lac promoter, lacUV5 promoter, lpp promoter, pLλ promoter, pRλ promoter) promoter, rac5 promoter, amp promoter, recA promoter, SP6 promoter and trp promoter and the like), a ribosome binding site for initiation of translation and a transcription/translation termination sequence. When E. coli (eg, HB101, BL21, DH5α, etc.) is used as the host cell, the promoter and operator regions of the E. coli tryptophan biosynthesis pathway and the leftward promoter (pL λ promoter) of phage λ can be used as control regions. there is. Preferably, the promoter used in the vector of the present invention is a T7 promoter, and the termination sequence is a T7 terminator.

숙주 세포 내로 주입된 벡터는 숙주 세포 내에서 발현될 수 있으며, 이러한 경우에는 다량의 RNA 중합 효소 를 얻게 된다. 예를 들어, 상기 발현 벡터가 lac 오페론를 포함하는 경우에는 숙주 세포에 IPTG(Isopropylthio-β-D-Galactoside)를 처리하여 유전자 발현을 유도할 수 있다.A vector injected into a host cell can be expressed in the host cell, in which case a large amount of RNA polymerase is obtained. For example, when the expression vector includes the lac operon, gene expression can be induced by treating the host cell with isopropylthio-β-D-galactoside (IPTG).

한편, 본 발명에 이용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사용되는 플라스미드(예: pETDuet-1, pTrc99A, pSTV28, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFR1, pHV14, pET22b, pGEX 시리즈, pET 시리즈 및 pUCP19 등), 파지(예: λgt4, λ-Charon, λΔz1 및 M13 등) 또는 바이러스(예: SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있으나, 바람직하게는 pETDuet-1을 사용한다.On the other hand, vectors that can be used in the present invention are plasmids often used in the art (e.g., pETDuet-1, pTrc99A, pSTV28, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9 , pHC79, pIJ61, pLAFR1, pHV14, pET22b, pGEX series, pET series, and pUCP19, etc.), phage (eg, λgt4, λ-Charon, λΔz1, and M13, etc.) or viruses (eg, SV40, etc.). However, preferably pETDuet-1 is used.

한편, 본 발명의 벡터는 선택표지로서, 당업계에서 통상적으로 이용되는 항생제 내성 유전자를 포함하며, 예를 들어 앰피실린, 겐타마이신, 카베니실린, 클로람페니콜, 스트렙토마이신, 카나마이신, 게네티신, 네오마이신 및 테트라사이클린에 대한 내성 유전자가 있다.On the other hand, the vector of the present invention contains an antibiotic resistance gene commonly used in the art as a selection marker, for example, ampicillin, gentamicin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, geneticin, neo There are genes for resistance to mycin and tetracycline.

본 발명의 발현 벡터는 프로모터서열 및 발현 대상 유전자(구조 유전자)의 뉴클레오티드 서열을 포함하며, 상기 서열들이 5'→3' 순서대로 연결되는 것이 바람직하다.The expression vector of the present invention includes a promoter sequence and a nucleotide sequence of a gene to be expressed (structural gene), and it is preferable that the sequences are linked in the order of 5'→3'.

본 발명예에 따르면, 프로모터 서열, 코돈 최적화된 RNA 중합 효소의 뉴클레오타이드 서열 및 전사 터미네이터 서열이 5'→3' 순서대로 작동적(operatively) 결합된다.According to the present invention, the promoter sequence, the nucleotide sequence of the codon-optimized RNA polymerase and the transcription terminator sequence are operatively linked in the order of 5'→3'.

본 발명의 발현 벡터에는 상기 유전자들이 효소의 과발현 기능을 포함하여 최소한의 길이를 가지도록 RBS(ribosomal bindingsite) 및 효소발현에 꼭 필요한 부분을 포함하는 염기서열만을 서열로 정하여 삽입시키는 것이 숙주세포의 대사부담(metabolic burden)을 줄이는 측면에서 바람직하다. In the expression vector of the present invention, it is necessary to sequence and insert only the base sequence including the ribosomal binding site (RBS) and essential parts for enzyme expression so that the genes have a minimum length including the function of over-expression of the enzyme, and insert the sequence into the host cell. It is desirable in terms of reducing the metabolic burden.

본 발명의 관심 RNA 단위는 그 용도에 따라 표적세포의 유전정보에 적합하도록 설계하는 것이 좋다. 그 용도에 따라 RNA가 효능을 발휘하고자하는 표적세포가 인간 세포인 경우는 인간 세포의 유전정보에 적합하도록 구조 및 코돈 최적화를 할 수 있다. The RNA unit of interest of the present invention is preferably designed to suit the genetic information of the target cell according to its use. Depending on the use, if the target cell for which the RNA is to exert efficacy is a human cell, the structure and codon optimization can be performed to suit the genetic information of the human cell.

바람직하게, 본 발명의 관심 RNA 단위는 숙주세포보다는 표적세포의 유전정보에 최적화되도록 설계할 수 있다.Preferably, the RNA unit of interest of the present invention can be designed to be optimized for the genetic information of the target cell rather than the host cell.

단계 (c): 형질전환 대장균의 제조Step (c): Preparation of transformed E. coli

본 발명에서 숙주세포는 원핵세포, 효모, 식물, 동물세포 등에서 적절하게 선정하여 사용할 수 있다. In the present invention, host cells can be appropriately selected and used from prokaryotic cells, yeast, plant, animal cells, and the like.

바람직하게, 상기 재조합 벡터는 대장균에 형질도입할 수 있다.Preferably, the recombinant vector can be transduced into E. coli.

상기 코돈최적화된 RNA 중합 효소의 뉴클레오타이드 서열이 포함된 재조합 벡터는 이후 대장균 내부로 도입되는데, 본 발명의 벡터를 대장균 내로 운반하는 방법은 열 충격법, CaCl2 방법, 및 전기 천공 방법 등에 의해 실시될 수 있으며, 바람직하게는, 본 발명의 단계 (c)는 열 충격법으로 실시한다.The recombinant vector containing the nucleotide sequence of the codon-optimized RNA polymerase is then introduced into E. coli. The method of delivering the vector of the present invention into E. coli can be carried out by heat shock method, CaCl2 method, and electroporation method. And, preferably, step (c) of the present invention is carried out by a thermal shock method.

본 발명의 벡터를 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주 세포는 당업계에 공지되어 어떠한 숙주 세포도 이용할 수 있으며, 예컨대, E. coli BL21(DE3), E. coli W3110, E. coli JM109, E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있다.Any host cell capable of stably and continuously cloning and expressing the vector of the present invention can be used as any host cell known in the art, for example, E. coli BL21 (DE3), E. coli W3110, E. coli JM109 , E. coli RR1, E. coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, strains of the genus Bacillus such as Bacillus subtilis, Bacillus thuringiensis, and Salmonella typhimurium, Serratia marcessons and various Pseudomonas There are enterobacteria and strains such as species.

본 발명에서 용어 ‘세포 유래 베지클(Cell derived vesicles, CDV)’은 유핵세포에서 인위적으로 제조된 베지클을 말하며, 거의 모든 종류의 세포에서 세포막으로부터 유리되어, 세포막의 구조인 이중 인지질(phospholipid) 막 형태를 가지고 있는 것을 말한다. 본 발명의 세포 유래 베지클은 마이크로미터 크기, 예컨대 0.03~1㎛를 가질 수 있으며, 본 명세서 내에서 혼용되어 사용할 수 있다. 본 발명의 세포 유래 베지클은 자연적으로 분비되는 베지클과 구별되며, 본 발명의 ‘베지클'은 유래한 세포의 세포막 성분으로 이루어진 지질 이중막에 의해 내부와 외부가 구분되며, 세포의 세포막 지질과 세포막 단백질, 핵산 및 세포 성분 등을 가지고 있으며, 원래 세포보다 크기가 작은 것을 의미하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the term 'Cell derived vesicles (Cell derived vesicles, CDV)' refers to vesicles artificially manufactured in nucleated cells, and in almost all types of cells, they are separated from cell membranes to form double phospholipids, which are the structure of cell membranes. It means that it has the form of a membrane. The cell-derived vesicles of the present invention may have a micrometer size, for example, 0.03 to 1 μm, and may be used interchangeably within the present specification. The cell-derived vesicles of the present invention are distinguished from naturally secreted vesicles, and the 'vesicles' of the present invention are separated from the inside and outside by a lipid bilayer composed of cell membrane components of the derived cell, and the cell membrane lipid of the cell It has cell membrane proteins, nucleic acids, and cellular components, and has a size smaller than the original cell, but is not limited thereto.

이하, 본 발명을 보다 상세히 기술한다. 본 발명의 이하 기술은 본 발명을 구체화하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 제한하거나 한정하는 것이 아님은 물론이다. 본 발명의 상세한 설명으로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가가 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다. 본 발명에 인용된 참고문헌은 본 발명에 참고로서 통합된다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail. Of course, the following description of the present invention is only intended to embody the present invention and is not intended to limit or limit the scope of the present invention. What can be easily inferred by an expert in the technical field to which the present invention belongs from the detailed description of the present invention is interpreted as belonging to the scope of the present invention. References cited herein are incorporated herein by reference.

I. 숙주 세포 I. Host Cell

본 발명의 숙주세포는 세포벽이 있는 원핵생물, 효모 및 식물세포를 포함하는 숙주세포와 세포벽이 없는 동물세포를 포함하는 숙주세포로 크게 나눌 수 있다.The host cells of the present invention can be roughly divided into host cells including prokaryotic, yeast and plant cells having cell walls and host cells including animal cells without cell walls.

본 발명의 상기 숙주 세포는 동물, 식물, 효모 및 박테리아를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나이며, 여기서, 박테리아는 Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰), 대장균 BE42, 대장균 HB101, 대장균 JM101, 대장균 LE392, 대장균 MC1061, 대장균 Y1088 및 대장균 W3110을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나에 상기 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자의 발현을 약화시키거나 유전자를 파괴함으로써 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시키는 것을 특징으로 한다. The host cell of the present invention is any one selected from the group containing animals, plants, yeasts and bacteria, wherein the bacteria are Corynebacterium glutamicum, Escherichia coli BE42, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM101, E. coli LE392, E. coli MC1061, E. coli Y1088 and E. coli W3110 selected from the group consisting of attenuating the expression of the gene encoding the ribonuclease III or destroying the gene to reduce the activity of ribonuclease III It is characterized by doing

상기 세포 유래 베지클 제조를 위한 세포는 유핵세포라면 제한없이 포함되는 것 일 수 있으나, 바람직하게는 줄기세포, 선포세포, 근상피세포, 적혈구, 단핵구, 수지상 세포, 자연살해 세포 및 혈소판으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포, 유도만능줄기세포, 배아줄기세포 및 침샘 줄기세포로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 중간엽 줄기세포, 더더욱 바람직하게 상기 중간엽 줄기세포는 지방, 골수, 제대 또는 제대혈 유래 중간엽 줄기세포일 수 있다Cells for preparing the cell-derived vesicles may be included without limitation as long as they are nucleated cells, but are preferably stem cells, acinar cells, myoepithelial cells, red blood cells, monocytes, dendritic cells, natural killer cells, and platelets. It may be one or more selected from. The stem cells may be any one or more selected from the group consisting of mesenchymal stem cells, induced pluripotent stem cells, embryonic stem cells and salivary gland stem cells, more preferably mesenchymal stem cells, still more preferably the mesenchymal stem cells It can be mesenchymal stem cells derived from fat, bone marrow, umbilical cord or umbilical cord blood.

숙주세포는 대장균, 효모와 같이 다양한 genetic tool이 확립되어 있는 미생물에 기반해서 개발 및 응용이 되어오고 있었는데, 점차 Bacillus subtilis, Pichia pastoris, Streptomyces avermitilis, cyanobacteria까지 그 대상 미생물의 범위가 넓어지고 있다.Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰)은 포자를 형성하지 않는 그람 양성균이며, 병원성이 없는 GRAS (Generally recognized as safe) 균주로써 다양한 L-아미노산, 핵산 등을 생산하는 데에 산업적으로 널리 사용되고 있는 유용한 산업 균주이다.Host cells have been developed and applied based on microorganisms with established genetic tools such as Escherichia coli and yeast, but the range of target microorganisms is gradually expanding to Bacillus subtilis, Pichia pastoris, Streptomyces avermitilis, and cyanobacteria. Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium glutamicum) is a Gram-positive bacterium that does not form spores and is a GRAS (Generally recognized as safe) strain that is not pathogenic and is widely used industrially for producing various L-amino acids and nucleic acids. It is an industrial strain.

또한, 코리네박테리움은 아미노산 생산뿐만 아니라 그람 양성균의 특성으로 인한 용이한 단백질 분비 생산에서도 큰 장점을 가지고 있다. 그리고 현재의 아미노산이나 단백질 생산을 넘어 코리네박테리움을 통해 다양한 바이오 화합물을 생산하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다.In addition, Corynebacterium has a great advantage not only in amino acid production but also in easy protein secretion production due to the characteristics of Gram-positive bacteria. And beyond the current production of amino acids or proteins, research is being actively conducted to produce various bio compounds through Corynebacterium.

세포내 활성이 있는 RNA 중합효소의 발현단위 및 관심 RNA의 전사단위를 얻는 데 필요한 단계는 이론적 수준에서 매우 간단하다. RNA 중합효소 및 관심 RNA를 선택하고 원하는 발현 벡터에 클리닝하고 선택한 숙주로 형질전환하고 유도하면 관심 RNA를 제조할 수도 있다. The steps necessary to obtain an expression unit of an RNA polymerase with intracellular activity and a transcription unit of the RNA of interest are very simple on a theoretical level. The RNA of interest may also be prepared by selecting RNA polymerase and the RNA of interest, cleaning into the desired expression vector, transforming into the host of choice, and inducing.

RNA 중합효소와 관심 RNA를 생산할 숙주 세포의 선택은 전체 과정의 시작점이다. 미생물 중에서 사용 가능한 숙주 시스템에는 박테리아, 효모, 사상균 및 단세포 조류가 포함되었다. 모두 장단점이 있으며 RNA 중합효소와 mRNA에 따라 선택이 달라질 수 있다. Selection of RNA polymerase and host cell to produce the RNA of interest is the starting point of the whole process. Among microorganisms, available host systems included bacteria, yeasts, molds, and unicellular algae. All have their pros and cons, and your choice may depend on RNA polymerase and mRNA.

대장균을 숙주 유기체로 사용하는 이점은 잘 알려져 있다. (i) 비할 데 없는 빠른 성장 동력학을 가지고 있다. 포도당-염 배지에서 최적의 환경 조건이 주어지면 배가 시간은 약 20분이다. 이는 포화 스타터 배양액의 1/100 희석액으로 접종된 배양액이 몇 시간 내에 종료기에 도달할 수 있음을 의미한다. 그러나 재조합 단백질의 발현은 미생물에 대사 부담을 주어 생성 시간을 상당히 단축시킬 수 있다는 점에 유의해야 한다. (ii) 높은 세포 밀도 배양이 쉽게 달성되었다. 대장균의 이론적 밀도 한계액체 배양은 약 200g 건조 세포 중량/l 또는 대략 1 × 1013 생존 박테리아/ml 로 추정되었다. 그러나 복잡한 매체의 기하급수적인 성장은 그 수치에 가까운 밀도로 이어집니다. 가장 간단한 실험실 설정(즉, LB 배지를 사용하여 37°C에서 대장균의 배치 배양)에서 <1 × 1010 cells/ml가 상한선일 수 있으며, 이는 이론상 한계의 0.1%. 이러한 이유로 재조합 단백질을 생산할 때에도 대장균 성장 을 촉진하기 위해 고밀도 세포 배양 방법이 설계되었다. 주력 유기체이기 때문에 이러한 전략은 생리학에 대한 풍부한 지식 덕분에 생겨났습니다. (iii) 풍부하고 복잡한 미디어는 쉽게 구할 수 있고 저렴한 구성 요소로 만들 수 있다. (iv) 외인성 DNA로의 형질전환은 빠르고 쉽습니다. E. coli 의 플라스미드 형질전환은 5분 이내에 수행될 수 있다.The advantages of using E. coli as a host organism are well known. (i) It has unparalleled rapid growth dynamics. Given optimal environmental conditions in glucose-salt medium, the doubling time is approximately 20 minutes. This means that cultures inoculated with a 1/100 dilution of a saturated starter culture can reach termination within a few hours. However, it should be noted that the expression of recombinant proteins imposes a metabolic burden on the microbe and can significantly shorten the production time. (ii) high cell density cultures were easily achieved; The theoretical density limit of E. coli was estimated at about 200 g dry cell weight/l or approximately 1 x 10 13 viable bacteria/ml. However, the exponential growth of complex media leads to densities approaching that figure. In the simplest laboratory setup (i.e., batch culture of E. coli at 37 °C using LB medium), <1 × 10 cells/ml may be the upper limit, which is 0.1% of the theoretical limit. For this reason, high-density cell culture methods have been designed to promote E. coli growth even when producing recombinant proteins. Being flagship organisms, these strategies have arisen thanks to a wealth of knowledge about their physiology. (iii) rich and complex media can be made from readily available and inexpensive components; (iv) Transformation with exogenous DNA is quick and easy. Plasmid transformation of E. coli can be performed within 5 minutes.

숙주로 사용하기에 적합한 대장균 균주는 수십 개의 가능한 후보가 있다. 그들 모두는 장점과 단점이 있으며 특정 상황에서 사용되는 특수 균주라는 것이다. 첫 번째 발현 균주의 경우 BL21(DE3) 및 K-12 계통의 일부 파생물 등이다.There are dozens of potential candidates for E. coli strains suitable for use as hosts. All of them have advantages and disadvantages and are special strains used in specific situations. In the case of the first expression strain, it is BL21 (DE3) and some derivatives of the K-12 line.

BL21은 B 계통의 다양한 변형 후 BL21의 몇 가지 유전적 특성은 가치가 있다. 다른 부모 B 균주와 마찬가지로 BL21 세포는 많은 외래 단백질을 분해하는 Lon 프로테아제가 결핍되어 있다. BL21 모세포의 게놈에서 누락된 또 다른 유전자는 세포외 단백질을 분해하는 기능을 하는 외막 프로테아제 OmpT를 코딩하는 유전자이다. 그러면 유리된 아미노산이 세포에 흡수되었다. 이것은 세포 용해 후에 OmpT가 그것을 소화할 수 있기 때문에 재조합 단백질의 발현에 문제가 있다. 또한 BL21을 생성한 모 균주(B834)에 이미 존재 하는 hsd SB 돌연변이 덕분에 플라스미드 손실이 방지 되었다. 결과적으로 DNA 메틸화 및 분해가 중단되었다. 관심 유전자가 T7 프로모터 아래에 위치하면 T7 RNAP가 제공되어야 한다. BL21(DE3) 균주에서 λDE3 prophage는 BL21의 염색체에 삽입되었으며 lac 아래에 T7 RNAP 유전자를 포함한다. BL21 is valuable for several genetic characteristics of BL21 after various transformations of the B line. Like other parental B strains, BL21 cells lack the Lon protease that degrades many foreign proteins. Another gene missing from the genome of BL21 parental cells is the gene encoding OmpT, an outer membrane protease that functions to degrade extracellular proteins. The free amino acids were then absorbed into the cells. This is problematic for the expression of the recombinant protein because OmpT can digest it after cell lysis. Plasmid loss was also prevented thanks to the hsd SB mutation already present in the parental strain that produced BL21 (B834). As a result, DNA methylation and degradation were disrupted. If the gene of interest is located under the T7 promoter, T7 RNAP should be provided. In strain BL21(DE3), the λDE3 prophage was inserted into the chromosome of BL21 and contained the T7 RNAP gene under lac.

BL21(DE3) 및 그 파생물은 단백질 발현에 가장 많이 사용되는 균주이다. 그럼에도 불구하고 K-12가 이러한 목적으로 사용될 수도 있다. AD494 및 Origami TM (Novagen) 균주는 trx B(thioredoxin reductase) 돌연변이이므로 세포질에서 이황화 결합 형성이 향상된다(Origami 균주는 글루타티온 환원효소 유전자도 결여되어 있다). K-12 레퍼토리에서 널리 사용되는 또 다른 균주는 recA 돌연변이인 HMS174이다. 이 돌연변이는 플라스미드 안정성에 긍정적인 영향을 미친다. BL21(DE3) and its derivatives are the most used strains for protein expression. Nevertheless, K-12 may be used for this purpose. AD494 and Origami TM (Novagen) strains are trx B (thioredoxin reductase) mutants, resulting in enhanced disulfide bond formation in the cytoplasm (Origami strains also lack the glutathione reductase gene). Another strain widely used in the K-12 repertoire is the recA mutant HMS174. This mutation has a positive effect on plasmid stability.

불안정성의 중요한 원인인 플라스미드 다량체 형성은 대장균에 있다. 세 가지 균주 모두 λDE3 함유 유도체(Novagen에서 구입 가능)를 가지고 있으므로 T7 RNAP 시스템을 사용할 수 있다. 특히 대장균은 유전 및 생리에 대한 연구가 잘 선행되어 있어 가장 보편적인 숙주세포로 사용되어 왔으며, 유전자 조작이 비교적 용이하고 배양에 드는 비용이 낮으면서 균체 생성량을 많이 늘릴 수 있다는 장점도 있어 단백질 대량생산에 가장 널리 이용되고 있다.Plasmid multimer formation, an important cause of instability, is in E. coli. All three strains have λDE3-containing derivatives (available from Novagen), so the T7 RNAP system can be used. In particular, E. coli has been used as the most common host cell because genetic and physiological research has been well preceded, and it is relatively easy to manipulate genetically, and the cost of culture is low, and it has the advantage of being able to increase the amount of cells produced, so it is possible to mass-produce proteins. is most widely used in

대장균 균주 HT115(DE3)는 변형된 람다 프로파지 λ DE3의 안정적인 삽입 내에 포함된 이소프로필-β-D-티오갈락토피라노사이드(IPTG)-유도성 T7 RNA 중합효소 유전자를 이용하기 위해 사용된다. 이 균주는 일반적으로 박테리아 세포에서 대부분의 dsRNA를 분해하는 효소인 RNase III가 결핍되어 있어 RNase III 발현 균주인 BL21(DE3)에 비해 확장된 dsRNA 이중체의 축적을 향상시킨다.E. coli strain HT115 (DE3) is used to utilize the isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG)-inducible T7 RNA polymerase gene contained within a stable insert of the modified lambda prophage λ DE3 . This strain lacks RNase III, an enzyme that normally degrades most dsRNAs in bacterial cells, resulting in enhanced accumulation of extended dsRNA duplexes compared to the RNase III expressing strain, BL21(DE3).

숙주세포는 리보뉴클레아제 III 활성 감소된 세포The host cell is a cell with reduced ribonuclease III activity.

숙주세포는 리보뉴클레아제 III(RNaseIII)의 활성이 감소되도록 변형할 수 있다. 구체적으로, 변형되지 않은 균주에 비해 리보뉴클레아제 III의 활성이 감소되도록 세균을 변형시킬 수도 있다. 리보뉴클레아제 III의 활성은, 예를 들어, 비변형 균주의 활성의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 0%로 감소될 수 있다. 즉, 세균은 예를 들어 리보뉴클레아제 III의 활성이 결실(제거)되도록 변형되었을 수 있다. 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시키도록 세균을 변형함으로써, 세균의 관심 RNA 생산 능력을 향상시킬 수 있고, 즉 세균을 이용한 관심 RNA의 생산을 증가시킬 수 있다.Host cells can be modified to reduce the activity of ribonuclease III (RNaseIII). Specifically, bacteria may be modified such that the activity of ribonuclease III is reduced compared to unmodified strains. The activity of ribonuclease III can be reduced, for example, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less or 0% of the activity of the unmodified strain. That is, the bacterium may be modified such that, for example, the activity of ribonuclease III is deleted (removed). By modifying the bacteria to reduce the activity of ribonuclease III, the ability of the bacteria to produce the RNA of interest can be improved, that is, the production of the RNA of interest using the bacteria can be increased.

리보뉴클레아제(일반적으로 약어 RNase)는 뉴클레아제 촉매 작용으로 RNA를 더 작은 구성 요소로 분해한다. 리보뉴클레아제는 다음과 같이 나눌 수 있다. 엔도리보뉴클레아제와 엑소리보뉴클레아제 클래스 내의 여러 하위 클래스로 구성된다.Ribonucleases (commonly abbreviated RNase) break down RNA into smaller components by nuclease-catalyzed action. Ribonucleases can be divided into: It consists of several subclasses within the classes of endoribonucleases and exoribonucleases.

모든 유기체에는 많은 RNase가 있어 RNA 분해가 매우 오래되고 중요한 과정이다. 더 이상 필요하지 않은 세포 RNA를 제거 할뿐만 아니라 RNase는 모든 RNA 분자, 단백질을 만들기 위한 유전 물질을 운반하는 메신저 RNA와 다양한 세포 과정에서 기능하는 비코딩 RNA의 성숙에 중요한 역할을 한다. 또한 활성 RNA 분해 시스템은 RNA 바이러스에 대한 첫 번째 방어 수단이다. There are many RNases in all organisms, and RNA degradation is a very ancient and important process. In addition to removing cellular RNA that is no longer needed, RNases play a key role in the maturation of all RNA molecules, messenger RNA that carries the genetic material to make proteins, and noncoding RNA that functions in a variety of cellular processes. Active RNA degradation systems are also the first line of defense against RNA viruses.

일부 세포는 또한 A 및 T1과 같은 비특이적 RNase의 다량을 분비한다. 따라서 RNase는 매우 일반적이며 보호된 환경에 있지 않은 RNA의 수명은 매우 짧다. 모든 세포 내 RNA는 5'엔드 캡핑, 3 '끝 폴리아데닐화및 RNA 단백질 복합체 내에서 접힘 (리보핵단백질 입자 또는 RNP) 등을 포함한 여러 전략에 의해 RNase 활성으로부터 보호된다.Some cells also secrete large amounts of non-specific RNases such as A and T1. Therefore, RNases are very common and RNAs that are not in a protected environment have a very short lifespan. All intracellular RNAs are protected from RNase activity by several strategies, including 5' end-capping, 3'-end polyadenylation, and folding within RNA-protein complexes (ribonucleoprotein particles or RNPs).

RNase III는 원핵 생물에서 전사된 폴리시스트론 RNA 오페론에서 rRNA (16s rRNA 및 23s rRNA)를 절단하는 리보뉴클레아제 유형이다. 또한 이중 가닥 RNA (dsRNA) -Dicer RNAse 계열을 분해하여 특정 부위에서 pre-miRNA (60-70bp 길이)를 절단하고 이를 miRNA (22-30bp)로 변환하여 전사 및 전사 조절에 적극적으로 관여한다. RNase III is a type of ribonuclease that cleaves rRNAs (16s rRNA and 23s rRNA) in polycistronic RNA operons transcribed in prokaryotes. In addition, it degrades the double-stranded RNA (dsRNA)-Dicer RNAse family to cleave pre-miRNA (60-70 bp in length) at specific sites and converts it to miRNA (22-30 bp), actively involved in transcription and transcriptional regulation.

이하, 리보뉴클레아제 III 및 이를 코딩하는 유전자에 대해 설명하였다.Hereinafter, ribonuclease III and the gene encoding it are described.

"리보뉴클레아제 III"라는 용어는 이중나선 RNA와 같은 특정 RNA를 절단하는 반응을 촉매하는 활성을 갖는 단백질을 의미한다. 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자는 "리보뉴클레아제 III 유전자"로도 지칭된다.The term “ribonuclease III” refers to a protein having the activity of catalyzing a reaction that cleave specific RNA such as double-stranded RNA. A gene encoding ribonuclease III is also referred to as a “ribonuclease III gene”.

리보뉴클레아제 III 유전자의 예는 mc 유전자를 포함한다. mc 유전자에 의해 암호화된 단백질(ribonuclease III)은 "Rnc 단백질"이라고도 한다.Examples of ribonuclease III genes include the mc gene. The protein encoded by the mc gene (ribonuclease III) is also referred to as the "Rnc protein".

세균이 보유하는 mc 유전자와 같은 리보뉴클레아제 III 유전자의 뉴클레오티드 서열 및 Rnc 단백질과 같은 이들 유전자에 의해 코딩되는 리보뉴클레아제 III의 아미노산 서열은 예를 들어 NCBI(National 생명공학정보센터)에서 확인할 수 있다. "유전자 또는 단백질이 염기 또는 아미노산 서열을 갖는다"라는 표현은 특별한 언급이 없는 한 유전자 또는 단백질이 염기 또는 아미노산 서열을 포함하는 것을 의미하며, 유전자 또는 단백질이 염기 또는 아미노산 서열만을 갖는 경우도 포함한다.The nucleotide sequence of the ribonuclease III gene, such as the mc gene, and the amino acid sequence of the ribonuclease III encoded by these genes, such as the Rnc protein, which bacteria possess can be found, for example, at NCBI (National Center for Biotechnology Information). can The expression "a gene or protein has a base or amino acid sequence" means that the gene or protein contains a base or amino acid sequence unless otherwise specified, and includes the case where the gene or protein has only a base or amino acid sequence.

원래의 기능을 유지하는 이러한 변형을 "보존적 변형"이라고도 한다. "mc 유전자"라는 용어는 앞서 예시한 mc 유전자 뿐만 아니라 그의 보존적 변이체를 포함한다. 유사하게, "Rnc 단백질"이라는 용어는 상기 예시된 Rnc 단백질 뿐만 아니라 그의 보존적 변이체를 포함한다. 보존적 변이체의 예는 예를 들어,Such modifications that retain the original function are also referred to as “conservative modifications”. The term "mc gene" includes the previously exemplified mc gene as well as conservative variants thereof. Similarly, the term "Rnc protein" includes the Rnc proteins exemplified above as well as conservative variants thereof. Examples of conservative variants include, for example,

"원래 기능이 유지된다"라는 표현은 유전자 또는 단백질의 변이체가 원래 유전자 또는 단백질의 기능(예: 활성 또는 특성)에 상응하는 기능(예: 활성 또는 특성)을 갖는 것을 의미한다. 즉, 리보뉴클레아제 III 유전자에 사용된 "원래 기능이 유지된다"라는 표현은 유전자의 변이체가 본래의 기능을 유지하는 단백질, 즉 리보뉴클레아제 III 활성을 갖는 단백질을 코딩하는 것을 의미한다. 또한, 리보뉴클레아제 III에 사용된 "원래 기능이 유지된다"는 표현은 단백질의 변이체가 리보뉴클레아제 III 활성을 갖는다는 것을 의미한다.The expression "original function is maintained" means that a variant of a gene or protein has a function (eg activity or property) corresponding to that of the original gene or protein. That is, the expression "the original function is maintained" used for the ribonuclease III gene means that the variant of the gene encodes a protein that maintains the original function, that is, a protein having ribonuclease III activity. Also, the expression "the original function is maintained" used for ribonuclease III means that the variant of the protein has ribonuclease III activity.

리보뉴클레아제 III 활성은, 예를 들어 효소를 기질로 작용하는 RNA(예를 들어, 이중 가닥 RNA)와 함께 배양하고, RNA의 효소 의존 절단을 측정함으로써 측정할 수 있다. 구체적으로, 리보뉴클레아제 III 활성의 예는 합성 기질에 세포의 조추출물 또는 이의 부분적으로 정제된 효소와 같은 효소를 첨가하는 방법이다. 이중나선 형태의 H-표지된 폴리(AU)를 35℃에서 반응시키고, 반응 혼합물을 트리클로로아세트산으로 처리하고, 반응 시간에 따른 침전 분획의 방사능 감소 정도를 측정하고, 고분자량 뉴클레오티드를 포함한다. 즉, 리보뉴클레아제 III 활성은 기질 절단의 지표인 방사능 감소 정도를 기준으로 계산할 수 있다. 또한, 또 다른 예는 첨가하는 방법 (32) 효소를 함유하는 반응 혼합물 (30 mM 트리스 - 염산 (pH8.0), 250 mM의 칼륨 글루타메이트 또는 160 mM의 염화나트륨, 5 기판으로서 P-방사성 표지 된 이중 가닥 RNA를 mM 스페르미딘, 0.1mM EDTA 및 0.1mM DTT), 37℃에서 5분 동안 인큐베이션하고 여기에 MgCl 2 첨가최종 농도 10mM에서 RNA 절단 반응을 개시하고, 적절한 반응 진행 후, EDTA와 전기영동 마커 염료의 동일한 부피의 혼합물을 첨가하고, 이 중 EDTA 농도는 최종 농도를 제공하는 것이다. 20mM 이상, 반응을 중지한다. 그런 다음, 리보뉴클레아제 III 활성은 7M 요소를 포함하는 TBE 완충액(89mM Tris/Tris-borate, 및 2mM EDTA)과 함께 변성 15%(w/v) 폴리아크릴아미드 겔을 사용하여 전기영동에 반응 후 시료를 적용하여 검출할 수 있다. 및 절단된 RNA 단편을 분석하기 위해 방사선 영상 분석기에 겔을 적용하는 단계를 포함한다.Ribonuclease III activity can be measured, for example, by incubating the enzyme with RNA serving as a substrate (eg, double-stranded RNA) and measuring enzyme-dependent cleavage of the RNA. Specifically, an example of ribonuclease III activity is a method of adding an enzyme, such as a crude extract of cells or a partially purified enzyme thereof, to a synthetic substrate. The H-labeled poly(AU) in double helix form was reacted at 35° C., the reaction mixture was treated with trichloroacetic acid, and the degree of radioactivity reduction of the precipitated fraction with reaction time was measured, and it contained high molecular weight nucleotides. That is, ribonuclease III activity can be calculated based on the degree of radioactivity reduction, which is an index of substrate cleavage. Additionally, another example is the method of adding 32 enzyme-containing reaction mixtures (30 mM Tris-HCl (pH8.0), 250 mM potassium glutamate or 160 mM NaCl, 5 p-radiolabeled double as substrates). Stranded RNA was incubated in mM spermidine, 0.1 mM EDTA and 0.1 mM DTT) at 37 °C for 5 min and MgCl 2 was added thereto to initiate the RNA cleavage reaction at a final concentration of 10 mM, and after appropriate reaction progress, EDTA and electrophoresis Equal volume mixtures of marker dyes are added, of which the EDTA concentration is to give the final concentration. Above 20 mM, the reaction is stopped. Then, ribonuclease III activity was reacted by electrophoresis using a denaturing 15% (w/v) polyacrylamide gel with TBE buffer (89 mM Tris/Tris-borate, and 2 mM EDTA) containing 7 M urea. After applying the sample, it can be detected. and applying the gel to a radiographic image analyzer to analyze the cleaved RNA fragments.

이하, 보수적 변이체의 예를 설명한다.Examples of conservative variants are described below.

리보뉴클레아제 III 유전자의 상동체 또는 리보뉴클레아제 III의 상동체는 예를 들어 위에 예시된 임의의 리보뉴클레아제 III 유전자의 뉴클레오티드 서열 또는 임의의 아미노산 서열을 사용하는 BLAST 검색 또는 FASTA 검색에 의해 공개 데이터베이스에서 쉽게 얻을 수 있다. 쿼리 시퀀스로 위에서 예시한 리보뉴클레아제 III 또한, 리보뉴클레아제 III 유전자의 상동체는, 예를 들면 세균의 염색체를 주형으로 하는 PCR, 및 이들 공지된 리보뉴클레아제 III 유전자 및 그의 인접 영역의 염기 서열에 기초하여 제조된 올리고뉴클레오티드에 의해 수득될 수 있다. Homologs of the ribonuclease III gene or homologs of the ribonuclease III can be found in a BLAST search or FASTA search using, for example, the nucleotide sequence of any of the ribonuclease III genes or any amino acid sequence exemplified above. can be readily obtained from public databases by Ribonuclease III exemplified above as the query sequence, and homologs of the ribonuclease III gene, for example, PCR using bacterial chromosomes as templates, and these known ribonuclease III genes and their adjacent regions. It can be obtained by an oligonucleotide prepared based on the nucleotide sequence of

리보뉴클레아제 III 유전자는 상기 예시된 리보뉴클레아제 III 중 임의의 것의 아미노산 서열을 갖지만 치환, 결실, 삽입 및/또는 또는 원래의 기능이 유지되는 한 하나 또는 여러 위치에 하나 또는 여러 개의 아미노산 잔기를 추가할 수 있다. 위에서 언급한 "하나 또는 여러 개"라는 용어가 의미하는 수는 단백질의 3차원 구조에서 아미노산 잔기의 위치 또는 아미노산 잔기의 종류에 따라 다를 수 있지만, 구체적으로는, 예를 들어 1, 1 내지 50, 1 내지 40, 또는 1 내지 30, 1 내지 20, 1 내지 10, 1 내지 5, 또는 1 내지 3이다.The ribonuclease III gene has the amino acid sequence of any of the ribonuclease IIIs exemplified above, but with substitutions, deletions, insertions and/or one or several amino acid residues at one or several positions so long as the original function is maintained. can be added. The number meant by the term "one or several" mentioned above may vary depending on the position of the amino acid residue or the type of amino acid residue in the three-dimensional structure of the protein, but specifically, for example, 1, 1 to 50, 1 to 40, or 1 to 30, 1 to 20, 1 to 10, 1 to 5, or 1 to 3.

하나 이상의 아미노산 잔기의 전술한 치환, 결실, 삽입 및/또는 부가는 단백질의 정상적인 기능을 유지하는 보존적 돌연변이이다. 보존적 돌연변이의 전형적인 예는 보존적 치환이다. The aforementioned substitutions, deletions, insertions and/or additions of one or more amino acid residues are conservative mutations that maintain the normal function of the protein. A typical example of a conservative mutation is a conservative substitution.

상기 리보뉴클레아제 III 유전자는, 예를 들어, 80% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 97% 이상, 또는 99% 이상의 상동성을 나타내는 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩하는 유전자일 수 있고, 원래의 기능이 유지되는 한 위에서 예시한 리보뉴클레아제 III 중 어느 하나의 총 아미노산 서열. 이 설명에서 "상동성"은 "동일성"을 의미한다.The ribonuclease III gene may be, for example, a gene encoding a protein having an amino acid sequence showing 80% or more, 90% or more, 95% or more, 97% or more, or 99% or more homology, The total amino acid sequence of any one of the ribonuclease IIIs exemplified above as long as the original function is maintained. In this description "homology" means "identity".

프로브는 예를 들어 유전자의 상보적 서열의 일부일 수 있다. 이러한 프로브는 공지된 유전자 서열에 기초하여 제조된 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하고 이들 염기 서열 중 임의의 것을 포함하는 DNA 단편을 주형으로 사용하여 PCR에 의해 제조될 수 있다. 프로브로서는, 예를 들면 약 300bp 길이의 DNA 단편을 사용할 수 있다. 이러한 경우, 혼성화의 세척 조건은 예를 들어, 50℃, 2xSSC 및 0.1% SDS일 수 있다.A probe can be, for example, part of a complementary sequence of a gene. Such a probe can be prepared by PCR using an oligonucleotide prepared based on a known gene sequence as a primer and using a DNA fragment containing any of these nucleotide sequences as a template. As a probe, a DNA fragment of about 300 bp in length can be used, for example. In this case, the hybridization washing conditions may be, for example, 50°C, 2xSSC and 0.1% SDS.

또한, 코돈의 축퇴성은 숙주에 따라 다르기 때문에 리보뉴클레아제 III 유전자의 임의의 코돈을 각각의 동등한 코돈으로 대체할 수 있다. 즉, 리보뉴클레아제 III 유전자는 유전자 코드의 축퇴성으로 인해 상기 예시된 임의의 리보뉴클레아제 III 유전자의 변이체일 수 있다.In addition, since codon degeneracy is host-dependent, any codon in the ribonuclease III gene can be replaced with each equivalent codon. That is, the ribonuclease III gene may be a variant of any of the ribonuclease III genes exemplified above due to the degeneracy of the genetic code.

2개의 서열 사이의 서열 동일성의 백분율은 예를 들어 수학적 알고리즘을 사용하여 결정될 수 있다. 이러한 수학적 알고리즘의 비제한적이다. 이러한 수학적 알고리즘에 기초한 프로그램을 사용함으로써, 서열 동일성을 결정하기 위한 서열 비교(즉, 정렬)가 수행될 수 있다. 프로그램은 컴퓨터에서 적절하게 실행할 수 있다. 이러한 프로그램의 예로는 CLUSTAL of PC/Gene 프로그램(Intelligenetics, Mountain View, CA에서 사용 가능), ALIGN 프로그램(버전 2.0) 및 GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA 및 Wisconsin의 TFASTA를 포함하지만 이에 국한되지 않습니다. Genetics Software Package, 버전 8(Genetics Computer Group(GCG), 575 Science Drive, Madison, Wis., USA로부터 입수가능) 프로그램을 사용한 정렬은 예를 들어 초기 파라미터를 사용하여 수행할 수 있다. The percentage of sequence identity between two sequences can be determined using, for example, a mathematical algorithm. These mathematical algorithms are non-limiting. By using programs based on these mathematical algorithms, sequence comparisons (ie, alignments) can be performed to determine sequence identity. The program can properly run on a computer. Examples of such programs include, but are not limited to, the CLUSTAL of PC/Gene program (available from Intelligenetics, Mountain View, CA), the ALIGN program (version 2.0), and GAP, BESTFIT, BLAST, FASTA, and Wisconsin's TFASTA. Alignment using the Genetics Software Package, version 8 (available from Genetics Computer Group (GCG), 575 Science Drive, Madison, Wis., USA) program can be performed using initial parameters, for example.

표적 염기서열에 상동인 염기서열을 얻기 위해서는, 특히, 예를 들면, BLASTN 프로그램을 이용하여 스코어 100, 단어길이 12로 BLAST 염기서열을 얻을 수 있다. 예를 들어, 표적 단백질, 특히 BLAST 단백질 검색은 50점의 점수 및 3의 단어 길이를 갖는 BLASTX 프로그램을 사용하여 수행할 수 있다. BLAST 뉴클레오티드 검색 및 BLAST 단백질 검색에 대해서는 ncbi.nlm.nih.gov를 참조할 수 있다. 또한, Gapped BLAST(BLAST 2.0)를 사용하여 비교 관심으로 갭(들)을 포함하는 정렬을 얻을 수 있다. 또한 PSI-BLAST를 사용하여 시퀀스 간의 먼 관계를 감지하기 위한 반복 검색을 수행할 수 있다. BLAST를 사용할 때, Gapped BLAST 또는 PSI-BLAST, 각 프로그램의 초기 매개변수(예: 뉴클레오티드 서열의 경우 BLASTN, 아미노산 서열의 경우 BLASTX)를 사용할 수 있다. 정렬은 수동으로 수행할 수도 있다.In order to obtain a nucleotide sequence homologous to the target nucleotide sequence, in particular, for example, a BLAST nucleotide sequence with a score of 100 and a word length of 12 can be obtained using the BLASTN program. For example, a search for a target protein, particularly a BLAST protein, can be performed using a BLASTX program with a score of 50 and a word length of 3. For BLAST nucleotide searches and BLAST protein searches, see ncbi.nlm.nih.gov. Additionally, Gapped BLAST (BLAST 2.0) can be used to obtain alignments that include gap(s) of comparative interest. You can also use PSI-BLAST to perform iterative searches to detect distant relationships between sequences. When using BLAST, either Gapped BLAST or PSI-BLAST, the initial parameters of each program (e.g. BLASTN for nucleotide sequences, BLASTX for amino acid sequences) can be used. Sorting can also be done manually.

두 서열 간의 서열 동일성은 두 서열을 서로 최대한 맞도록 정렬할 때 두 서열에서 일치하는 잔기의 비율로 계산된다.Sequence identity between two sequences is calculated as the percentage of identical residues in the two sequences when the two sequences are aligned for maximal fit.

유전자 및 단백질의 변이체에 관한 전술한 설명은 다른 임의의 단백질 및 관심 RNA의 변이체 및 이를 코딩하는 유전자에 유사하게 적용될 수 있다.The foregoing descriptions of genes and variants of proteins can be similarly applied to any other proteins and variants of RNA of interest and the genes encoding them.

이하, 리보뉴클레아제 III와 같은 단백질(효소)의 활성을 감소시키는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method for reducing the activity of a protein (enzyme) such as ribonuclease III will be described.

"단백질의 활성이 감소된다"는 표현은 변형되지 않은 균주에 비해 단백질의 활성이 감소됨을 의미한다. 구체적으로, "단백질의 활성이 감소된다"는 표현은 변형되지 않은 균주에 비해 세포당 단백질의 활성이 감소됨을 의미한다. "변형되지 않은 균주"는 관심 단백질의 활성이 감소되도록 변형되지 않은 대조군 균주를 의미한다. 변형되지 않은 균주의 예는 야생형 균주 및 모 균주를 포함한다. 비변형주의 구체예로서는, 세균종의 각 종류의 균주를 들 수 있다. 비변형 균주의 구체적인 예는 또한 세균의 설명과 관련하여 상기 예시된 균주를 포함한다. 즉, 일 실시예에서, 단백질의 활성은 유형 균주, 즉 본 발명에 기재된 바와 같은 박테리아가 속하는 종의 유형 균주와 비교하여 감소될 수 있다. The expression “the activity of a protein is reduced” means that the activity of the protein is reduced compared to the unmodified strain. Specifically, the expression "the activity of the protein is reduced" means that the activity of the protein per cell is reduced compared to the unmodified strain. "Unmodified strain" refers to a control strain that has not been modified to reduce the activity of the protein of interest. Examples of unmodified strains include wild type strains and parental strains. Specific examples of unmodified strains include strains of various types of bacterial species. Specific examples of unmodified strains also include the strains exemplified above in relation to the description of bacteria. That is, in one embodiment, the activity of the protein may be reduced compared to the type strain, i.e., the type strain of the species to which the bacteria as described herein belong.

"단백질의 활성이 감소된" 상태는 또한 단백질의 활성이 완전히 사라진 상태를 포함한다. 보다 구체적으로, "단백질의 활성이 감소한다"는 표현은 세포당 단백질의 분자 수가 감소하고/거나 단백질의 각 분자의 기능이 비-단백질 분자에 비해 감소됨을 의미할 수 있다. 변형된 균주. 즉, "단백질의 활성이 감소된다"라는 표현에서 "활성"이라는 용어는 단백질의 촉매 활성에 한정되지 않고, 이를 코딩하는 유전자의 전사량(즉, mRNA의 양)을 의미할 수도 있다. 단백질 또는 단백질의 번역량(즉, 단백질의 양). "세포당 단백질의 분자수가 감소한다"는 상태에는 단백질이 전혀 존재하지 않는 상태도 포함된다. "단백질의 각 분자의 기능이 저하된다"는 상태에는 각 단백질 분자의 기능이 완전히 사라진 상태도 포함된다. 단백질의 활성 감소 정도는 변형되지 않은 균주와 비교하여 활성이 감소하는 한 특별히 제한되지 않는다. 단백질의 활성은, 예를 들어, 변형되지 않은 균주의 활성의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 0%로 감소될 수 있다. 단백질의 활성 감소 정도는 변형되지 않은 균주와 비교하여 활성이 감소하는 한 특별히 제한되지 않는다. 단백질의 활성은, 예를 들어, 변형되지 않은 균주의 활성의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 0%로 감소될 수 있다. 단백질의 활성 감소 정도는 변형되지 않은 균주와 비교하여 활성이 감소하는 한 특별히 제한되지 않는다. 단백질의 활성은, 예를 들어, 변형되지 않은 균주의 활성의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 0%로 감소될 수 있다.A state in which "the activity of a protein is reduced" also includes a state in which the activity of a protein completely disappears. More specifically, the expression “the activity of a protein is reduced” can mean that the number of molecules of the protein per cell is reduced and/or the function of each molecule of the protein is reduced relative to non-protein molecules. modified strains. That is, the term "activity" in the expression "the activity of a protein is reduced" is not limited to the catalytic activity of a protein, and may also mean the amount of transcription (ie, the amount of mRNA) of a gene encoding it. The amount of a protein or translation of a protein (i.e., amount of protein). The state "the number of protein molecules per cell decreases" includes a state in which no protein exists at all. The state of "the function of each protein molecule is reduced" includes a state in which the function of each protein molecule has completely disappeared. The degree of decrease in activity of the protein is not particularly limited as long as the activity is reduced compared to the unmodified strain. The activity of the protein can be reduced, for example, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less or 0% of the activity of the unmodified strain. The degree of decrease in activity of the protein is not particularly limited as long as the activity is reduced compared to the unmodified strain. The activity of the protein can be reduced, for example, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less or 0% of the activity of the unmodified strain. The degree of decrease in activity of the protein is not particularly limited as long as the activity is reduced compared to the unmodified strain. The activity of the protein can be reduced, for example, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less or 0% of the activity of the unmodified strain.

단백질의 활성을 감소시키기 위한 변형은 예를 들어 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 감소시킴으로써 달성될 수 있다. "유전자의 발현이 감소되었다"는 표현은 야생형 균주 및 모균주와 같은 비변형된 균주에 비해 유전자의 발현이 감소된 것을 의미한다. 구체적으로, "유전자의 발현이 감소되었다"라는 표현은 변형되지 않은 균주에 비해 세포당 유전자의 발현이 감소된 것을 의미한다. 보다 구체적으로, "유전자의 발현이 감소되었다"라는 표현은 유전자의 전사량(즉, mRNA의 양)이 감소되고/거나 유전자의 번역량(즉, 발현되는 단백질의 양이 감소됨)을 의미할 수 있다. 유전자)이 감소한다. "유전자의 발현이 감소된" 상태는 또한 유전자가 전혀 발현되지 않는 상태를 포함한다. "유전자의 발현이 감소된" 상태는 "유전자의 발현이 감쇠된" 상태라고도 한다. 유전자의 발현은, 예를 들어, 비변형 균주의 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하 또는 0%로 감소될 수 있다.Modifications to reduce the activity of a protein can be achieved, for example, by reducing expression of the gene encoding the protein. The expression "gene expression is reduced" means that the expression of the gene is reduced compared to the wild-type strain and the unmodified strain such as the parent strain. Specifically, the expression "gene expression is reduced" means that the expression of the gene per cell is reduced compared to the unmodified strain. More specifically, the expression “the expression of a gene is reduced” may mean that the amount of transcription of a gene (ie, the amount of mRNA) is reduced and/or the amount of translation of a gene (ie, the amount of protein expressed is reduced). there is. genes) is reduced. A state in which "expression of a gene is reduced" also includes a state in which the gene is not expressed at all. The state of "decreased expression of a gene" is also referred to as a state of "decreased expression of a gene". Expression of the gene may be reduced, for example, to 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less or 0% of the unmodified strain.

유전자 발현의 감소는 예를 들어, 전사 효율의 감소, 번역 효율의 감소 또는 이들의 조합에 기인할 수 있다. 프로모터, Shine-Dalgarno(SD) 서열(리보솜 결합 부위(RBS)라고도 함) 및 RBS 사이의 스페이서 영역과 같은 유전자의 발현 조절 서열을 변형하여 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. 및 유전자의 시작 코돈. 발현 조절 서열이 변형될 때, 발현 조절 서열의 1개 이상의 뉴클레오티드, 2개 이상의 뉴클레오티드, 또는 3개 이상의 뉴클레오티드가 변형된다. 예를 들어, 유전자의 전사 효율은 예를 들어 염색체 상의 유전자의 프로모터를 더 약한 프로모터로 대체함으로써 감소될 수 있다. "약한 프로모터"라는 용어는 유전자의 본질적으로 존재하는 야생형 프로모터와 비교하여 유전자의 약화된 전사를 제공하는 프로모터를 의미한다. 더 약한 프로모터의 예에는 예를 들어 유도성 프로모터가 포함되었다. 즉, 유도성 프로모터는 상응하는 유도자가 없는 경우와 같이 유도되지 않은 조건에서 더 약한 프로모터로 기능할 수 있다. 또한, 발현 조절 서열의 일부 또는 전체가 결실될 수 있다. 유전자의 발현은 또한 예를 들어 발현 조절을 담당하는 인자를 조작함으로써 감소될 수 있다. 발현 조절을 담당하는 인자의 예로는 전사 또는 번역 조절을 담당하는 저분자(유도제, 억제제 등), 전사 또는 번역 조절을 담당하는 단백질(전사 인자 등), 전사 또는 번역 제어(siRNA 등)를 담당하는 핵산 등. 또한, 예를 들어 유전자의 발현을 감소시키는 돌연변이를 유전자의 코딩 영역에 도입함으로써 유전자의 발현을 감소시킬 수도 있다. 예를 들어, 유전자의 코딩 영역에 있는 코돈을 숙주에서 덜 자주 사용되는 동의 코돈으로 대체함으로써 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 유전자 발현은 본 발명에 기재된 바와 같은 유전자의 파괴로 인해 감소될 수 있다. 유전자의 코딩 영역에 있는 코돈을 숙주에서 덜 자주 사용되는 동의어 코돈으로 대체함으로써 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 유전자 발현은 본 발명에 기재된 바와 같은 유전자의 파괴로 인해 감소될 수 있다. 유전자의 코딩 영역에 있는 코돈을 숙주에서 덜 자주 사용되는 동의어 코돈으로 대체함으로써 유전자의 발현을 감소시킬 수 있다. 또한, 예를 들어, 유전자 발현은 본 발명에 기재된 바와 같은 유전자의 파괴로 인해 감소될 수 있다.A decrease in gene expression can be due to, for example, a decrease in transcription efficiency, a decrease in translation efficiency, or a combination thereof. Expression of a gene can be reduced by modifying the expression control sequences of a gene, such as the promoter, the Shine-Dalgarno (SD) sequence (also called the ribosome binding site (RBS)), and the spacer region between the RBS. and the start codon of a gene. When an expression control sequence is modified, one or more nucleotides, two or more nucleotides, or three or more nucleotides of the expression control sequence are modified. For example, the efficiency of transcription of a gene can be reduced, for example by replacing the gene's promoter on a chromosome with a weaker promoter. The term “weak promoter” refers to a promoter that provides for attenuated transcription of a gene compared to the wild-type promoter that is constitutively present for the gene. Examples of weaker promoters included, for example, inducible promoters. That is, an inducible promoter can function as a weaker promoter in non-induced conditions, such as in the absence of a corresponding inducer. In addition, some or all of the expression control sequences may be deleted. Expression of a gene can also be reduced, for example by manipulating factors responsible for regulating expression. Examples of factors responsible for expression control include small molecules responsible for transcriptional or translational control (inducer, repressor, etc.), proteins responsible for transcriptional or translational control (transcription factors, etc.), and nucleic acids responsible for transcriptional or translational control (siRNA, etc.) etc. In addition, the expression of a gene can also be reduced, for example, by introducing a mutation that reduces the expression of the gene into the coding region of the gene. For example, expression of a gene can be reduced by replacing codons in the coding region of the gene with synonymous codons used less frequently in the host. Also, for example, gene expression can be reduced due to disruption of a gene as described herein. Expression of a gene can be reduced by replacing codons in the coding region of the gene with synonymous codons used less frequently in the host. Also, for example, gene expression can be reduced due to disruption of a gene as described herein. Expression of a gene can be reduced by replacing codons in the coding region of the gene with synonymous codons used less frequently in the host. Also, for example, gene expression can be reduced due to disruption of a gene as described herein.

단백질의 활성을 감소시키기 위한 변형은 또한, 예를 들어 단백질을 코딩하는 유전자를 파괴함으로써 달성될 수 있다. "유전자가 파괴되었다"라는 표현은 유전자가 변형되어 정상적으로 기능할 수 있는 단백질이 생성되지 않는 것을 의미한다. "정상적으로 기능하는 단백질이 생성되지 않는다"라는 상태는 그 유전자로부터 단백질이 전혀 생성되지 않는 상태와 분자당 단백질의 기능(활성이나 성질 등)이 저하된 상태 또는 제거된 것은 유전자에서 생성되었다.Modifications to reduce the activity of a protein can also be accomplished, for example, by disrupting the gene encoding the protein. The expression “a gene is disrupted” means that a gene is altered so that a protein capable of functioning normally is not produced. The state of "normally functioning protein is not produced" is a state in which no protein is produced from the gene, and a state in which the function (activity or property, etc.) of the protein per molecule is reduced or removed from the gene.

유전자의 파괴는 예를 들어 염색체 상의 유전자를 결실시킴으로써 달성될 수 있다. "유전자의 결실"이라는 용어는 유전자의 코딩 영역의 일부 또는 전체 영역의 결실을 의미한다. 또한, 염색체 상의 유전자의 코딩 영역으로부터 상류 및 하류의 서열을 포함하는 유전자 전체가 결실될 수 있다. 결실될 영역은 N-말단 영역(단백질의 N-말단 영역을 코딩하는 영역), 내부 영역 또는 C-말단 영역(단백질의 C-말단 영역을 코딩하는 영역)과 같은 임의의 영역일 수 있다. ), 단백질의 활성을 감소시킬 수 있는 한. 더 긴 영역의 삭제는 일반적으로 유전자를 더 확실하게 비활성화할 수 있다. 삭제할 영역은, 예를 들어, 길이가 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상 또는 더, 유전자의 코딩 영역의 전체 길이의 80% 이상, 90% 이상, 또는 95% 이상. 더욱이, 삭제될 영역으로부터 상류 및 하류 서열의 판독 프레임이 동일할 필요는 없다. 프레임 읽기의 불일치로 인해 영역의 다운스트림 프레임 이동이 삭제될 수 있다.Disruption of a gene can be achieved, for example, by deleting the gene on a chromosome. The term "deletion of a gene" refers to deletion of part or all of the coding region of a gene. In addition, the entire gene including sequences upstream and downstream from the coding region of the gene on the chromosome may be deleted. The region to be deleted can be any region such as an N-terminal region (region encoding the N-terminal region of the protein), an internal region or a C-terminal region (region encoding the C-terminal region of the protein). ), as long as it can reduce the activity of the protein. Deletion of longer regions can generally inactivate genes more reliably. The region to be deleted is, for example, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more or more in length, 80% of the total length of the coding region of the gene. Greater than, greater than 90%, or greater than 95%. Moreover, the reading frames of sequences upstream and downstream from the region to be deleted need not be identical. Frame movement downstream of a region may be discarded due to inconsistencies in frame reading.

유전자의 파괴는 또한 예를 들어 아미노산 치환에 대한 돌연변이(미스센스 돌연변이), 종료 코돈(넌센스 돌연변이), 1개 또는 2개의 뉴클레오티드 잔기의 추가 또는 결실(프레임 이동 돌연변이), 또는 염색체 상의 유전자의 코딩 등이다. 유전자의 파괴는 또한 예를 들어 염색체 상의 유전자의 코딩 영역에 또 다른 뉴클레오티드 서열을 삽입함으로써 달성될 수 있다. 삽입 부위는 유전자의 임의의 영역에 있을 수 있으며, 보다 긴 뉴클레오티드 서열의 삽입은 일반적으로 보다 확실하게 유전자를 불활성화시킬 수 있다. 삽입 부위로부터 상류와 하류 서열의 판독 프레임이 동일하지 않은 것은 특정한 예이다. 프레임 읽기의 불일치로 인해 영역의 다운스트림 프레임 이동이 삭제될 수 있다. 다른 염기서열은 코딩된 단백질의 활성을 감소 또는 제거하는 서열이 선택되는 한 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 항생제 내성 유전자와 같은 마커 유전자, 및 이의 생산에 유용한 유전자를 포함한다. Disruption of genes can also be caused by, for example, mutations to amino acid substitutions (missense mutations), stop codons (nonsense mutations), additions or deletions of one or two nucleotide residues (frameshift mutations), or coding of genes on a chromosome, etc. am. Disruption of a gene can also be achieved, for example, by inserting another nucleotide sequence into the coding region of the gene on the chromosome. The insertion site can be in any region of the gene, and insertion of longer nucleotide sequences will generally more reliably inactivate the gene. A particular example is that the reading frames of sequences upstream and downstream from the insertion site are not identical. Frame movement downstream of a region may be discarded due to inconsistencies in frame reading. Other nucleotide sequences are not particularly limited as long as a sequence that reduces or eliminates the activity of the encoded protein is selected, and includes, for example, marker genes such as antibiotic resistance genes and genes useful for their production.

특히, 코딩된 단백질의 아미노산 서열이 결실되도록 유전자의 파괴가 수행될 수 있다. 즉, 단백질의 활성을 감소시키는 변형은 예를 들어 단백질의 아미노산 서열을 결실, 구체적으로 아미노산 서열이 결실된 단백질을 코딩하도록 유전자를 변형함으로써 달성될 수 있다. "단백질의 아미노산 서열의 결실"이라는 용어는 단백질의 아미노산 서열의 일부 또는 전체 영역의 결실을 의미한다. 또한, "단백질의 아미노산 서열의 결실"이라는 용어는 원래의 아미노산 서열이 단백질에서 사라지는 것을 의미하며, 원래의 아미노산 서열이 다른 아미노산 서열로 변경된 경우도 포함한다. 즉, 예를 들어, 프레임 쉬프트에 의해 다른 아미노산 서열로 변경된 영역은 결실 영역으로 간주될 수 있다. 단백질의 아미노산 서열이 결실되면 일반적으로 단백질의 전체 길이가 짧아지지만, 단백질의 전체 길이가 변하지 않거나 확장되는 경우도 있을 수 있다. 예를 들어, 유전자의 코딩 영역의 일부 또는 전체 영역의 결실에 의해, 결실된 영역에 의해 코딩되는 영역이 코딩된 단백질에서 결실될 수 있다. 또한, 예를 들어 유전자의 코딩 영역에 종료 코돈을 도입함으로써 도입 부위의 하류 영역에 의해 코딩되는 영역이 코딩된 단백질에서 결실될 수 있다. 또한, 예를 들어, 유전자의 코딩 영역에서 프레임시프트에 의해 프레임시프트 영역에 의해 코딩되는 영역이 코딩된 단백질에서 결실될 수 있다.In particular, disruption of the gene can be performed such that the amino acid sequence of the encoded protein is deleted. That is, modification that reduces the activity of a protein can be achieved, for example, by deleting the amino acid sequence of the protein, specifically modifying a gene to encode a protein in which the amino acid sequence is deleted. The term “deletion of an amino acid sequence of a protein” refers to a deletion of part or an entire region of the amino acid sequence of a protein. In addition, the term "deletion of the amino acid sequence of a protein" means that the original amino acid sequence disappears from the protein, and includes a case where the original amino acid sequence is changed to another amino acid sequence. That is, a region changed to a different amino acid sequence by frame shift, for example, may be regarded as a deletion region. Deletion of the amino acid sequence of a protein generally shortens the overall length of the protein, but there may be cases where the overall length of the protein is unchanged or extended. For example, by deletion of part or all of the coding region of a gene, the region encoded by the deleted region may be deleted from the encoded protein. Also, the region encoded by the region downstream of the introduction site can be deleted from the encoded protein, for example by introducing a stop codon into the coding region of the gene. Also, for example, by frameshifting in the coding region of a gene, the region encoded by the frameshift region may be deleted from the encoded protein.

이와 같은 염색체상의 유전자 변형은, 예를 들어 정상적으로 기능하는 단백질을 생산할 수 없도록 변형된 파괴형 유전자를 준비하고, 상기 파괴를 포함하는 재조합 DNA로 숙주를 형질전환함으로써 달성될 수 있다. - 염색체 상의 파괴형 유전자와 야생형 유전자 사이에 상동 재조합을 일으켜 염색체 상의 야생형 유전자를 파괴형 유전자로 대체하는 유전자. 이 과정에서 영양요구성 등 숙주의 특성에 따라 선별된 마커 유전자를 재조합 DNA에 포함시키면 실험적 조작이 용이해진다. 파괴형 유전자의 예로는 코딩 영역의 일부 또는 전체 영역이 결실된 유전자, 미스센스 돌연변이를 포함하는 유전자, 넌센스 돌연변이를 포함하는 유전자, 프레임 쉬프트 돌연변이를 포함하는 유전자, 및 트랜스포존 또는 마커 유전자의 삽입을 포함하는 유전자를 포함한다. 파괴형 유전자에 의해 코딩되는 단백질은 생산되더라도 야생형 단백질과 구조가 다르기 때문에 기능이 저하되거나 제거된다. 이러한 상동재조합을 이용한 유전자 치환에 의한 유전자 파괴는 이미 확립되어 있으며, 선형 DNA를 사용하는 방법 등이다.Gene modification on such a chromosome can be achieved, for example, by preparing a disrupted gene that is modified so that it cannot produce a normally functioning protein, and transforming a host with a recombinant DNA containing the disruption. - A gene that causes homologous recombination between a disrupted gene on a chromosome and a wild-type gene to replace a wild-type gene on a chromosome with a disrupted gene. In this process, experimental manipulation is facilitated by including marker genes selected according to host characteristics, such as auxotrophy, in the recombinant DNA. Examples of disruptive genes include genes in which part or all of the coding region is deleted, genes containing missense mutations, genes containing nonsense mutations, genes containing frameshift mutations, and insertions of transposons or marker genes. contains a gene that Even if the protein encoded by the disruptive gene is produced, its function is reduced or eliminated because it has a different structure from the wild-type protein. Gene disruption by gene replacement using such homologous recombination has already been established, such as a method using linear DNA.

단백질의 활성을 감소시키기 위한 변형은 또한 예를 들어 돌연변이 유발 처리에 의해 달성될 수 있다. 돌연변이 처리의 예로는 X선 또는 자외선 조사 및 N-메틸-N'-니트로-N-니트로소구아니딘(MNNG), 에틸 메탄술포네이트(EMS), 메틸 메탄술포네이트(MMS) 등의 돌연변이제로 처리하는 것이 포함된다.Modifications to reduce the activity of a protein can also be accomplished, for example, by mutagenesis. Examples of mutagenesis treatment include X-ray or ultraviolet irradiation and treatment with mutagens such as N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG), ethyl methanesulfonate (EMS), and methyl methanesulfonate (MMS). that is included

이와 같은 단백질의 활성을 감소시키는 방법은 단독으로 또는 임의로 조합하여 사용할 수 있다.These methods of reducing the activity of a protein may be used alone or in any combination.

단백질이 복수의 서브단위를 갖는 복합체로 기능하는 경우, 결국 단백질의 활성이 감소되는 한, 복수의 서브단위의 일부 또는 전부가 변형될 수 있다. 즉, 예를 들어, 각각의 서브단위를 코딩하는 복수의 유전자의 일부 또는 전부가 파괴될 수 있다. 또한, 단백질의 동위효소가 복수인 경우, 결국에는 단백질의 활성이 감소하는 한, 복수의 동위효소의 활성의 일부 또는 전부가 감소될 수 있다. 즉, 예를 들어, 각각의 동종효소를 코딩하는 복수의 유전자의 일부 또는 전부가 파괴될 수 있다.When a protein functions as a complex having a plurality of subunits, some or all of the plurality of subunits may be modified, as long as the activity of the protein is eventually reduced. That is, for example, some or all of a plurality of genes encoding each subunit may be disrupted. Also, when there are multiple isozymes of a protein, some or all of the activities of the multiple isozymes may be reduced, as long as eventually the activity of the protein is reduced. That is, for example, some or all of a plurality of genes encoding each isoenzyme may be disrupted.

단백질의 활성 감소는 단백질의 활성을 측정함으로써 확인할 수 있다.A decrease in the activity of a protein can be confirmed by measuring the activity of the protein.

단백질의 활성 감소는 또한 단백질을 코딩하는 유전자의 발현 감소를 확인함으로써 확인할 수 있다. 유전자 발현의 감소는 유전자의 전사량의 감소 또는 유전자로부터 발현되는 단백질의 양의 감소를 확인함으로써 확인할 수 있다.A decrease in the activity of a protein can also be confirmed by confirming a decrease in the expression of a gene encoding the protein. A decrease in gene expression can be confirmed by confirming a decrease in the amount of transcription of the gene or a decrease in the amount of protein expressed from the gene.

유전자 전사량의 감소는 유전자로부터 전사된 mRNA의 양을 변형되지 않은 균주의 양과 비교함으로써 확인할 수 있다.A decrease in the amount of gene transcription can be confirmed by comparing the amount of mRNA transcribed from the gene with the amount of the unmodified strain.

mRNA의 양을 평가하는 방법의 예로는 Northern hybridization, RT-PCR, microarray, RNA-seq 등을 들 수 있다. mRNA의 양(예를 들어, 세포당 mRNA의 분자 수)은 예를 들어 그 중 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 또는 0%로 감소될 수 있다. Examples of methods for evaluating the amount of mRNA include Northern hybridization, RT-PCR, microarray, and RNA-seq. The amount of mRNA (eg, the number of molecules of mRNA per cell) can be reduced, for example, by 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0% of that.

단백질 양의 감소는 항체를 이용한 웨스턴 블롯팅으로 확인할 수 있다. 단백질의 양(예: 세포당 단백질 분자의 수)은 예를 들어, 50% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 또는 0%로 감소될 수 있다. 수정되지 않은 균주이다.A decrease in the amount of protein can be confirmed by Western blotting using an antibody. The amount of protein (eg, number of protein molecules per cell) can be reduced, for example, by 50% or less, 20% or less, 10% or less, 5% or less, or 0%. It is an unmodified strain.

유전자의 파괴는 이용되는 수단에 따라 유전자의 일부 또는 전체의 염기서열, 제한효소 지도, 유전자의 전장 등을 결정함으로써 확인할 수 있다.Disruption of the gene can be confirmed by determining the nucleotide sequence of part or all of the gene, a restriction enzyme map, the full length of the gene, etc., depending on the means used.

단백질의 활성을 감소시키는 전술한 방법은 리보뉴클레아제 III 활성의 감소 뿐만 아니라 임의의 단백질의 활성의 감소 및 임의의 유전자의 발현의 감소에 적용될 수 있다.The aforementioned method of reducing the activity of a protein can be applied not only to the reduction of ribonuclease III activity, but also to the reduction of the activity of any protein and the reduction of the expression of any gene.

II. 발현단위와 전사단위를 포함하는 벡터II. Vectors containing expression units and transcription units

본 발명의 관심 RNA 전사 시스템은 (a) RNA 중합효소를 제공하는 RNA 중합효소 발현 단위를 포함하는 DNA; 및 (b) 상기 RNA 중합효소에 의해 전사가 가능한 관심 RNA(RNAi)를 코딩하는 관심 RNA 단위를 포함하는 DNA가 각각 독립적인 replicon 또는 하나의 replicon에 의해 관리되는 것을 특징으로 하는 DNA 시스템일 수 있다.The RNA transcription system of interest of the present invention comprises (a) DNA comprising an RNA polymerase expression unit that provides RNA polymerase; And (b) it may be a DNA system characterized in that the DNA containing the RNA unit of interest encoding the RNA of interest (RNAi) transcribed by the RNA polymerase is managed by each independent replicon or one replicon. .

상기 DNA 시스템은 추가적으로 상기 RNA 중합효소의 전사를 위한 숙주세포에서 인지할 수 있는 프로모터를 포함하는 RNA 중합효소 발현 단위; 및 상기 RNA 중합효소가 결합할 수 있는 프로모터를 코딩하는 DNA를 포함하는 관심 RNA 단위;를 포함하고, 이들이 작동 가능하게 연결되어 구성되는 것을 특징으로 하는 DNA 시스템을 제공한다. The DNA system additionally includes an RNA polymerase expression unit including a promoter recognizable in host cells for transcription of the RNA polymerase; and an RNA unit of interest comprising a DNA encoding a promoter to which the RNA polymerase can bind, and a DNA system characterized in that they are operably linked to each other.

플라스미드는 세균 세포내에 독립적으로 존재하는 원형의 DNA 분자이다. 플라스미드는 거의 항상 하나 이상의 유전자를 가지고 있으며 이들 유전자는 종종 숙주세균에 의해 나타나는 유용한 특징을 담당하고 있다. 예를 들어, 항생제의 정상적인 독성농도에서 생존하는 능력은 항생제 저항성 유전자를 가진 플라스미드가 세균내에 존재하기 때문이다. 실험실에서 이러한 항생제 저항성은 종종 선별 마커(selectable marker)로서 이용된다.Plasmids are circular DNA molecules that exist independently in bacterial cells. Plasmids almost always contain more than one gene, and these genes are often responsible for useful features displayed by the host bacterium. For example, the ability to survive normal toxic concentrations of antibiotics is due to the presence of plasmids containing antibiotic resistance genes in bacteria. In the laboratory, this antibiotic resistance is often used as a selectable marker.

모든 플라스미드는 복제 원점(replication origin; 숙주 세포의 복제효소가 인식할 수 있는 부위를 말하며, 이 부위에서부터 복제가 시작된다.) 역할을 할 수 있는 DNA 서열을 적어도 하나 가지고 있으며, 따라서 주 세균 염색체(main bacterial chromosome)와는 독립적으로 세포내에서 복제할 수 있다. 어떤 유형의 플라스미드는 세균 염색체 안으로 자신을 삽입시킴으로써 복제할 수 있다. 이렇게 통합하는 플라스미드(episome이라 부름)들은 수많은 세포분열 동안 이 형태를 안정적으로 유지할 수 있다. 그러나 어떤 단계에서는 excision(통합되는 과정의 역과정)됨으로써 독립적인 요소로 존재한다.All plasmids have at least one DNA sequence that can serve as a replication origin (a site recognized by the host cell's replication enzyme, and replication starts from this site), and therefore a main bacterial chromosome ( It can replicate within cells independently of the main bacterial chromosome. Some types of plasmids can replicate by inserting themselves into the bacterial chromosome. These integrating plasmids (called episomes) can stably maintain this conformation during numerous cell divisions. However, at some stage, it exists as an independent element by excision (reverse process of integration).

Selectable marker란 벡터에 의해 운반된 유전자로서, 이 벡터 또는 재조합 DNA분자를 가진 세포의 특징이 인식될 수 있도록 해주는 유전자를 말한다.A selectable marker is a gene carried by a vector, and refers to a gene that enables the recognition of characteristics of cells containing the vector or recombinant DNA molecule.

플라스미드의 크기의 범위는 가장 작은 것은 1.0 kb로부터 가장 큰 것은 250 kb 이상까지이다. Copy number란 하나의 세균 세포에서 정상적으로 발견되는 플라스미드의 수를 말한다. Copy number를 조절하는 인자는 잘 이해되지 않았지만, 각 플라스미드는 1~50개 이상의 특징적인 수를 가지고 있다.Plasmids range in size from 1.0 kb for the smallest to over 250 kb for the largest. Copy number refers to the number of plasmids normally found in one bacterial cell. Although the factors controlling copy number are not well understood, each plasmid has a characteristic number ranging from 1 to 50 or more.

플라스미드가 세균에 널리 분포하고 있긴 하지만 다른 생물체에서도 그렇게 보편적인 것은 결코 아니다. 가장 많이 연구된 진핵세포성 플라스미드(eukaryotic plasmid)는 2㎛ circle로서 효모에 존재한다. 2㎛ 플라스미드의 발견은 이것이 숙주로서 매우 중요한 산업적 생물체의 유전자를 클로닝하기 위한 벡터의 제조를 가능하도록 했기 때문에 매우 운이 좋은 것이었다. 그러나 다른 진핵 생물에서는 플라스미드가 발견되지 않고 있다.Although plasmids are widely distributed in bacteria, they are by no means so common in other organisms. The most studied eukaryotic plasmid is present in yeast as a 2 μm circle. The discovery of the 2 μm plasmid was very fortunate as it enabled the construction of vectors for cloning the genes of industrial organisms of great importance as hosts. However, plasmids have not been found in other eukaryotes.

본 발명에서 RNA 중합효소 발현 단위 및 관심 RNA 단위의 전달체를 위한 기본 요건은 적절한 클로닝 벡터, 즉 운반될 때 매개체 역할을 하고 일반적으로 박테리아인 숙주 세포에서 증폭 및 숙주세포인 관심세포로 수송 및 증폭하는 DNA 분자의 선택이다. 다양한 천연 레플리콘은 복제 벡터로 작용할 수 있는 특성을 나타내지만, 벡터는 또한 전달, 유지 및 증폭을 위한 효율적인 에이전트로 기능하기 위한 특정 최소 자격을 갖도록 설계해야 한다.In the present invention, the basic requirement for the delivery system of the RNA polymerase expression unit and the RNA unit of interest is an appropriate cloning vector, that is, transport and amplification in a host cell, which is a bacterial host cell, and transport and amplification in a host cell, which is a host cell, that serves as a vehicle when transported. It is a selection of DNA molecules. A variety of natural replicons exhibit characteristics that allow them to act as cloning vectors, but vectors must also be designed to have certain minimum qualifications to function as efficient agents for delivery, maintenance, and amplification.

이상적인 벡터는 다음 네 가지 속성을 보유해야 한다.An ideal vector should possess the following four properties:

(1) 저분자량(1) low molecular weight

(2) 숙주 세포에 쉽게 선택 가능한 표현형 형질을 부여하는 능력(2) the ability to confer readily selectable phenotypic traits to host cells;

(3) 바람직한 관심 단백질을 갖는 유전자들의 클로닝을 위한 다수의 제한 엔도뉴클레아제 절단 부위가 있는 Multicloning site (3) Multicloning site with multiple restriction endonuclease cleavage sites for cloning of genes with desired proteins of interest

(4) 숙주 세포 내에서 복제하는 능력으로 벡터의 수많은 사본이 생성되어 딸 세포로 전달될 수 있어야 한다.(4) the ability to replicate within the host cell so that many copies of the vector can be generated and passed on to daughter cells;

본 발명에서 사용 가능한 전달체로 자연 발생 또는 인공적으로 구축된 벡터의 예는 대장균 플라스미드, 박테리오파지(λ, M13, P1), 바이러스(동물 바이러스-레트로바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스, 단순 헤르페스 바이러스, 백시니아 바이러스 등; 곤충 바이러스 - 배큘로 바이러스, 식물 바이러스 - 콜리플라워 모자이크 바이러스, 감자 바이러스 X, 쌍둥이자리 바이러스 등), 아그로박테리움 투메파시엔스 기반 벡터, 키메라 플라스미드(코스미드, 파지미드, 파스미드 및 포스미드), 인공 염색체(YAC, BAC, PAC, MAC 및 HAC) 및 비 대장균 벡터(예: 바실러스 및 슈도모나스 벡터 등) 기반 벡터가 포함될 수 있다. Examples of vectors naturally occurring or artificially constructed as delivery vehicles usable in the present invention include Escherichia coli plasmids, bacteriophages (λ, M13, P1), viruses (animal virus-retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes simplex virus, vaccinia Insect viruses - Baculovirus, Plant viruses - Cauliflower mosaic virus, Potato virus X, Gemini virus, etc.), Agrobacterium tumefaciens based vectors, chimeric plasmids (cosmids, phagemids, phasmids and fosmids), artificial chromosomes (YAC, BAC, PAC, MAC and HAC) and non-E. coli vectors (eg, Bacillus and Pseudomonas vectors, etc.).

본 발명에서 RNA 중합효소 발현 단위 및 관심 RNA 단위를 위한 벡터 선택을 결정하려면 다음과 같은 다양한 요인을 고려해야 한다.To determine the vector selection for the RNA polymerase expression unit and the RNA unit of interest in the present invention, the following various factors should be considered.

(1) 벡터 크기: DNA 단위 크기는 플라스미드 벡터의 경우 5~25kb에서 HAC의 경우 >2,000kb까지 다양한 벡터 유형에 따라 다를 수 있다.(1) Vector size: DNA unit size can vary for different vector types, ranging from 5-25 kb for plasmid vectors to >2,000 kb for HACs.

(2) 벡터 크기: 벡터 크기 범위는 5kb 플라스미드 벡터에서 6-10 메가베이스 HAC 고용량 벡터까지 다양하다.(2) Vector size: Vector sizes range from 5 kb plasmid vectors to 6-10 megabase HAC high-capacity vectors.

(3) 제한효소의 절단부위: 벡터에서 발견되는 제한효소 절단부위의 수는 매우 다양하다. 작은 플라스미드 벡터에는 절단부위가 몇 개 있을 수 있지만 벡터에 여러 복제 부위를 삽입하면 제한효소의 절단부위가 증가할 수 있다.(3) Restriction enzyme cleavage sites: The number of restriction enzyme cleavage sites found in vectors varies greatly. Small plasmid vectors may have a few cleavage sites, but inserting multiple replication sites into the vector can increase the cleavage sites of the restriction enzyme.

(4) Copy number: 클로닝 벡터는 플라스미드의 레플리콘에 따라 다른 카피 수로 유지된다. 높은 복사 수 벡터가 바람직하다. 낮은 복제 수의 플라스미드 pBR322에서 파생된 복제의 기점을 갖는 발현 벡터는 25-50 복제/세포 또는 고카피 수 플라스미드 pUC에서 유래된 경우 150 내지 200개/세포범위에 있을 수 있는 벡터 복제 수를 결정한다.(4) Copy number: Cloning vectors are maintained at different copy numbers depending on the replicon of the plasmid. High copy number vectors are preferred. Expression vectors with an origin of replication derived from the low copy number plasmid pBR322 determine the vector copy number which can range from 25-50 copies/cell or 150 to 200 copies/cell if derived from the high copy number plasmid pUC. .

(5) 클로닝 효율: 벡터에 삽입된 DNA 단위를 클로닝하는 능력을 벡터의 클로닝 효율에 의해 결정된다.(5) Cloning efficiency: The ability to clone a DNA unit inserted into a vector is determined by the vector's cloning efficiency.

(6) 벡터의 관심 단백질 스크리닝 능력: 재조합체 선택의 경우, 비재조합체와 구별하기 위해 특정 선택 가능한 마커가 벡터에 존재해야 한다.(6) Ability of the vector to screen the protein of interest: In the case of recombinant selection, a specific selectable marker must be present in the vector to distinguish it from non-recombinant.

(7) 관심 단백질의 평가 등의 다운스트림 실험의 유형을 고려해야 한다.(7) The type of downstream experiments, such as evaluation of the protein of interest, should be considered.

본 발명에서 RNA 중합효소 발현 단위의 효율적인 보유 및 장기 발현은 주요 목표이지만 많은 관심 RNA 전사 시스템의 가장 큰 장애물이다. 관심 RNA 전사 시스템에 사용할 벡터의 선택은 시간이 지남에 따라 유전자 발현 및 유지 수준에 크게 영향을 미치기 때문에 매우 중요하다. Efficient retention and long-term expression of RNA polymerase expression units in the present invention is a major goal, but a major obstacle for many RNA transcription systems of interest. The choice of vector to use for the RNA transcription system of interest is very important as it greatly affects the level of gene expression and maintenance over time.

오늘날 사용되는 가장 일반적인 벡터는 레플리콘, 프로모터, 선택 마커 및 다중 복제 부위의 다중 조합의 결과이다. 정보에 입각한 결정을 내리려면 개별 요구 사항에 따라 이러한 기능을 신중하게 평가해야 한다.The most common vectors in use today are the result of multiple combinations of replicons, promoters, selectable markers, and multiple replication sites. To make an informed decision, you should carefully evaluate these features based on your individual needs.

복제 원점replication origin

플라스미드와 같이 자율 단위로 복제되는 유전 요소에는 복제 원점이 포함되어 있다. 적합한 벡터를 선택할 때 염두에 두어야 할 중요한 매개변수는 복사 수이다. 복제 수의 제어는 복제물에 있다. 많은 발현 단위가 세포에 존재하기 때문에 높은 플라스미드 투여량이 더 많은 재조합 단백질 수율과 같다고 생각하는 것이 논리적이다. 그러나 높은 플라스미드 수는 박테리아 성장 속도를 감소시키는 대사 부담을 부과하고 플라스미드 불안정성을 유발할 수 있으므로 단백질 합성을 위한 건강한 유기체의 수가 감소한다. 이러한 이유로, 단백질 발현을 위해 높은 카피 수의 플라스미드를 사용하는 것이 생산 수율의 증가를 의미하는 것은 결코 아닙니다.Genetic elements that replicate as autonomous units, such as plasmids, contain an origin of replication. An important parameter to keep in mind when choosing a suitable vector is the number of copies. Control of copy number resides in copies. Since many expression units are present in cells, it is logical to think that a higher plasmid dosage equals a higher recombinant protein yield. However, high plasmid numbers impose a metabolic burden that reduces bacterial growth rate and can lead to plasmid instability, thus reducing the number of healthy organisms for protein synthesis. For this reason, the use of high copy number plasmids for protein expression does not imply increased production yields by any means.

pET 시리즈와 같이 일반적으로 사용되는 벡터는 pMB1 기원(ColE1-유도체, 세포당 15-60개 사본)을 보유하는 반면 pMB1 기원의 돌연변이 버전은 pUC 시리즈(500- 세포당 700개 사본). 야생형 ColE1 기원(세포당 15-20개 사본)은 pQE 벡터(Qiagen)에서 찾을 수 있다. 그것들은 모두 동일한 비호환성 그룹에 속하므로 복제 기계를 놓고 서로 경쟁하기 때문에 동일한 세포에서 함께 전파될 수 없다. 2개의 플라스미드를 사용한 재조합 단백질의 이중 발현을 위해 p15A ori가 있는 시스템을 사용할 수 있다(pACYC 및 pBAD 플라스미드 시리즈, 세포당 10-12개 사본). 드물지만 삼중 발현은 pSC101 플라스미드를 사용하여 달성할 수 있다. 이 플라스미드는 복제에 대한 엄격한 통제하에 있으므로 낮은 복제 수로 존재한다(<5 복제/세포). 복제된 유전자 또는 그 산물의 고용량의 존재가 세포에 해로운 영향을 미치는 경우 이 레플리콘을 포함하는 플라스미드를 사용하는 것이 유리할 수 있다. 또는 Duet 벡터(Novagen)를 사용하면 동일한 플라스미드에서 두 개의 유전자를 복제할 수 있어 이중 발현이 간소화되었다. Duet 플라스미드는 T7 프로모터, lac 오퍼레이터 및 리보솜 결합 부위가 앞에 오는 두 개의 다중 복제 부위를 가지고 있다. 서로 다른 호환 가능한 Duet 벡터를 결합하여 4개의 발현 플라스미드에서 최대 8개의 재조합 단백질을 생성할 수 있다.Commonly used vectors, such as the pET series, retain the pMB1 origin (ColE1-derivative, 15–60 copies per cell), whereas mutant versions of the pMB1 origin, such as the pUC series (500-700 copies per cell). The wild-type ColE1 origin (15-20 copies per cell) can be found in the pQE vector (Qiagen). They all belong to the same incompatibility group and cannot propagate together in the same cell because they compete with each other for the replication machinery. For dual expression of recombinant proteins using two plasmids, systems with p15A ori can be used (pACYC and pBAD plasmid series, 10-12 copies per cell). Although rare, triple expression can be achieved using the pSC101 plasmid. This plasmid is under tight control over replication and therefore exists in low copy number (<5 copies/cell). It may be advantageous to use a plasmid containing this replicon if the presence of high doses of the cloned gene or its product has detrimental effects on the cell. Alternatively, the Duet vector (Novagen) allows cloning of two genes from the same plasmid, simplifying double expression. The Duet plasmid has two multicopy sites preceded by a T7 promoter, a lac operator, and a ribosome binding site. By combining different compatible Duet vectors, up to 8 recombinant proteins can be generated from 4 expression plasmids.

프로모터promoter

원핵생물에서 대표적인 프로모터는 lac 오페론의 핵심 구성요소인 lac 프로모터이다. 유당은 시스템을 유도하고 이 설탕은 단백질 생산에 사용될 수 있다. 그러나 쉽게 대사할 수 있는 탄소원(예: 풍부한 배지에 존재하는 포도당)이 있는 경우 유도가 어렵다. 유당과 포도당이 존재하는 경우 모든 포도당이 활용될 때까지 lac 프로모터의 발현이 완전히 유도되지 않는다. 이 시점(낮은 포도당)에서 lac의 완전한 활성화에 필요한 고리형 아데노신 일인산(cAMP)이 생성된다. 이런 발현 조절을 이화작용 억제라고 한다. 또한, 포도당은 락토오스 투과효소가 글루코오스의 존재하에서 비활성이기 때문에 락토오스 흡수를 억압한다. 글루코스의 존재 하에 발현을 달성하기 위해, 이화대사 조절에 대한 민감성을 감소시키는(그러나 제거하지는 않는) 돌연변이체, lac UV5 프로모터가 도입되었다. 그러나, 다중복제 플라스미드에 존재할 때, 두 프로모터는 lac 프로모터 억제 단백질 LacI의 낮은 수준으로 인해 유도제가 없을 때 때때로 허용할 수 없을 정도로 높은 수준의 발현(일명 "누출")이 발생하는 단점이 있다. 유전자의 염색체 사본(세포당 약 10개 분자)에서 기본 발현 조절은 lacI의 더 높은 수준의 발현(거의 10배)을 유도하는 lacI Q 라고 하는 lacI 유전자의 돌연변이된 프로모터의 도입에 의해 달성될 수 있다. lac 프로모터 및 lac UV5는 다소 약하여 재조합 단백질 생산에 그다지 유용하지 않는다. 다른 프로모터의 강도와 lac 프로모터의 장점을 결합한 합성 잡종을 사용할 수 있다. 예를 들어, tac 프로모터는 trp (트립토판) 프로모터의 -35 영역 과 lac 프로모터의 -10 영역으로 구성되었다. 이 구조체는 lac UV5 보다 약 10배 더 강력하다. 단백질 발현을 유도하기 위해 lac 또는 tac 프로모터를 사용하는 상용 플라스미드의 주목할만한 예는 pUC 시리즈(lac UV5 프로모터, Thermo Scientific) 및 벡터의 pMAL 시리즈(tac 프로모터, NEB) 등이다.A typical promoter in prokaryotes is the lac promoter, which is a key component of the lac operon. Lactose drives the system and this sugar can be used for protein production. However, induction is difficult in the presence of readily metabolizable carbon sources (e.g., glucose present in rich media). In the presence of lactose and glucose, expression of the lac promoter is not fully induced until all glucose is utilized. At this point (low glucose), cyclic adenosine monophosphate (cAMP) is produced, which is required for full activation of lac. This regulation of expression is called catabolism inhibition. Glucose also suppresses lactose absorption because lactose permase is inactive in the presence of glucose. To achieve expression in the presence of glucose, a mutant, the lac UV5 promoter, was introduced that reduces (but does not eliminate) sensitivity to catabolic regulation. However, when present in multicopy plasmids, both promoters suffer from low levels of the lac promoter repressor protein LacI, which sometimes results in unacceptably high levels of expression (so-called "leakage") in the absence of an inducer. Basic expression control in chromosomal copies of the gene (about 10 molecules per cell) can be achieved by introduction of a mutated promoter of the lacI gene, termed lacI Q, which leads to a higher level of expression (nearly 10-fold) of lacI. . The lac promoter and lac UV5 are rather weak and not very useful for recombinant protein production. Synthetic hybrids can be used that combine the strengths of other promoters with the advantages of the lac promoter. For example, the tac promoter consisted of the -35 region of the trp (tryptophan) promoter and the -10 region of the lac promoter. This construct is about 10 times more potent than lac UV5. Notable examples of commercially available plasmids that use lac or tac promoters to drive protein expression include the pUC series (lac UV5 promoter, Thermo Scientific) and the pMAL series of vectors (tac promoter, NEB).

pET 벡터(pMB1 ori, 중간 카피 수, Novagen)에 존재하는 T7 프로모터 시스템은 재조합 단백질 발현에 매우 유용하다. 표적 단백질이 성공적인 경우에 전체 세포 단백질의 50%를 나타낼 수 있다. 이 시스템에서 관심 있는 유전자는 파지 T7 RNA 중합효소(T7 RNAP)에 의해 인식되는 프로모터 하류 지역이 복제된다. 이 고활성 중합효소는 다른 플라스미드에 제공되거나 가장 일반적으로 lac UV5 프로모터의 전사 제어하에 T7 RNAP를 인코딩하는 프로파지(λDE3)의 박테리아 게놈에 배치할 수 있다. 따라서, 시스템은 락토스 또는 이소프로필 β-D-1-IPTG에 의해 유도될 수 있다. 기본 발현은 lac I Q 뿐만 아니라 T7 리소자임 공동 발현에 의해 제어될 수 있다. T7 라이소자임은 T7 RNAP에 결합하고 T7 프로모터로부터 전사 개시를 억제한다. T7 RNAP 유전자가 발현하여 소량의 T7 RNAP가 생성된다면, T7 라이소자임은 T7 프로모터 아래에 있는 이종 유전자의 의도하지 않은 발현을 효과적으로 제어할 것이다. T7 리소자임은 호환 가능한 플라스미드(pLysS 또는 pLysE)에 의해 제공된다. 유도 후 생성된 T7 RNAP의 양은 T7 리소자임이 억제할 수 있는 중합효소 수준을 능가한다. 따라서 "유리" T7 RNAP는 재조합 유전자의 전사에 관여할 수 있다. 또 다른 제어 수준은 T7 프로모터의 다운스트림에 lacO 오퍼레이터를 삽입하여 하이브리드 T7/ lac 프로모터를 만든다. 모든 세 가지 메커니즘 (tight repression of the lac-inducible T7 RNAP gene by lacIQ, T7 RNAP inhibition by T7 lysozyme and presence of a lacO operator after the T7 promoter)는 시스템을 기본 발현을 피하는 데 이상적이다.The T7 promoter system present in the pET vector (pMB1 ori, medium copy number, Novagen) is very useful for recombinant protein expression. Targeted proteins can represent 50% of total cellular proteins if successful. In this system, the gene of interest is cloned in the region downstream of the promoter recognized by phage T7 RNA polymerase (T7 RNAP). This highly active polymerase can be provided on another plasmid or placed into the bacterial genome of a prophage (λDE3) encoding T7 RNAP, most commonly under the transcriptional control of the lac UV5 promoter. Thus, the system can be induced with lactose or isopropyl β-D-1-IPTG. Basal expression can be controlled by co-expression of lac I Q as well as T7 lysozyme. T7 lysozyme binds to T7 RNAP and inhibits transcriptional initiation from the T7 promoter. If the T7 RNAP gene is expressed and a small amount of T7 RNAP is produced, T7 lysozyme will effectively control the unintended expression of the heterologous gene under the T7 promoter. T7 lysozyme is provided by compatible plasmids (pLysS or pLysE). The amount of T7 RNAP produced after induction exceeds the polymerase level that T7 lysozyme can inhibit. Thus, "free" T7 RNAP may be involved in the transcription of recombinant genes. Another level of control inserts the lacO operator downstream of the T7 promoter to create a hybrid T7/lac promoter. All three mechanisms (tight repression of the lac-inducible T7 RNAP gene by lacIQ, T7 RNAP inhibition by T7 lysozyme and presence of a lacO operator after the T7 promoter) make the system ideal for avoiding basal expression.

널리 사용되는 또 다른 접근 방식은 조절된 파지 프로모터의 제어하에 유전자를 배치하는 것이다. 파지 람다의 강력한 좌측 프로모터(pL)는 초기 용해 유전자의 발현을 지시한다. 프로모터는 λcI 억제 단백질에 의해 엄격하게 억제되며, 이는 용원성 성장 동안 오퍼레이터 서열에 위치한다. 숙주 SOS 반응이 DNA 손상에 의해 촉발되면 단백질 RecA의 발현이 자극되고, 이는 차례로 λcI의 자가 절단을 촉매하여 pL 제어 유전자의 전사를 허용한다. 이 메커니즘은 pL 프로모터를 포함하는 발현 벡터에서 사용되었다. SOS 반응(및 재조합 단백질 발현)은 DNA 자이라제 억제제인 날리딕식산을 첨가함으로써 유도될 수 있다. 프로모터를 활성화하는 또 다른 방법은 다른 프로모터의 영향 하에 해당 유전자를 배치하여 λcI 생산을 제어하는 것이다. 이 2단계 제어 시스템은 이미 T7 프로모터/T7 RNAP 기반 벡터이다. pLEX 시리즈 벡터(Life Technologies)에서 λcI 억제 유전자는 trp 프로모터의 제어하에 세균 염색체에 통합되었다. 트립토판이 없을 때 이 프로모터는 항상 "켜져" 있고 λcI는 지속적으로 생성된다. 트립토판을 첨가하면 트립토판-TrpR 억제인자 복합체가 형성되어 trp 오퍼레이터에 단단히 결합하여 λcI 억제인자 합성을 차단한다. 그 후, pL 프로모터하에서 원하는 유전자의 발현이 생긴다.Another widely used approach is to place genes under the control of regulated phage promoters. The strong left promoter (pL) of phage lambda directs the expression of early lytic genes. The promoter is tightly repressed by the λcI repressor protein, which is located in the operator sequence during lysogenic growth. When the host SOS response is triggered by DNA damage, expression of the protein RecA is stimulated, which in turn catalyzes the self-cleavage of λcI, allowing transcription of the pL control gene. This mechanism has been used in expression vectors containing the pL promoter. The SOS response (and recombinant protein expression) can be induced by adding nalidixic acid, a DNA gyrase inhibitor. Another way to activate a promoter is to place the corresponding gene under the influence of another promoter to control λcI production. This two-step control system is already a T7 promoter/T7 RNAP based vector. In the pLEX series vectors (Life Technologies), the λcI suppressor gene was integrated into the bacterial chromosome under the control of the trp promoter. In the absence of tryptophan, this promoter is always "on" and λcI is continuously produced. Addition of tryptophan results in the formation of a tryptophan-TrpR repressor complex that binds tightly to the trp operator and blocks λcI repressor synthesis. Expression of the desired gene then occurs under the pL promoter.

모든 프로모터의 전사는 화학적 물질에 의해 시작되었다. 물리적 신호(예: 온도 또는 pH)에 반응하는 시스템도 사용할 수 있다. pL 프로모터가 한 예이다. 돌연변이 λcI 억제 단백질( λcI 857 )은 온도에 민감하고 37°C보다 높은 온도에서 불안정하다. λcI 857 단백질(염색체 또는 벡터에 통합됨)을 포함하는 E. coli 숙주 균주는 먼저 28-30°C에서 원하는 밀도로 성장한 다음 40-42°로의 온도 이동에 의해 단백질 발현이 유도되었다. 이 시스템의 산업적 이점은 부분적으로 발효 중에 열이 생성되고 고밀도 배양에서 온도를 쉽게 높일 수 있다는 사실에 있다. 한편, 저온유도성 프로모터 cspA 의 제어하에 있는 유전자는 15℃로의 온도하강에 의해 유도된다. 플라스미드의 pCold 시리즈는 cspA 프로모터가 있는 pUC118 백본(pUC18 유도체)을 가지어 30개 이상의 재조합 단백질에 대해 성공적인 발현이 이루어졌으며 총 발현 단백질의 20-40% 수준에 도달했다. 그러나 다양한 경우에 표적 단백질이 불용성 형태로 얻어졌다는 점에 유의해야 한다.Transcription of all promoters was initiated by chemical agents. Systems that respond to physical signals (eg temperature or pH) can also be used. The pL promoter is one example. The mutant λcI suppressor protein (λcI 857) is temperature sensitive and unstable at temperatures higher than 37°C. E. coli host strains containing the λcI 857 protein (either chromosomally or integrated into a vector) were first grown to the desired density at 28-30 °C and then protein expression was induced by a temperature shift to 40-42 °C. The industrial advantage of this system lies in part in the fact that heat is generated during fermentation and the temperature can be easily raised in high-density cultures. On the other hand, the gene under the control of the cold-inducible promoter cspA is induced by a temperature drop to 15°C. The pCold series of plasmids have the pUC118 backbone (pUC18 derivative) with the cspA promoter and have been successfully expressed for more than 30 recombinant proteins, reaching levels of 20-40% of the total expressed proteins. However, it should be noted that in various cases the target protein was obtained in an insoluble form.

전사 종결서열transcription termination sequence

박테리아는 관심 RNA에 대한 전사 단위를 가지고 있다. 관심 RNA의 발현 단위를 갖는 세균은 관심 RNA 단위를 세균에 도입함으로써 얻을 수 있다.Bacteria have transcription units for the RNA of interest. A bacterium having an expression unit of the RNA of interest can be obtained by introducing the RNA unit of interest into the bacterium.

유전자 전사 종결을 위한 종결서열은 관심 RNA 유전자의 하류에 위치할 수 있다. 종결서열은 호스트에서 기능하는 한 특별히 제한되지 않는다. 종결서열은 호스트로부터 유래된 종결서열일 수도 있고, 이종 종결서열일 수도 있다. 종결서열은 관심 RNA 유전자의 고유 종결서열이거나 다른 유전자의 종결서열일 수 있다. 종결서열의 구체예로서는, 예를 들면 박테리오파지 BFK20의 종결서열을 들 수 있다.A termination sequence for terminating gene transcription may be located downstream of the RNA gene of interest. The terminator sequence is not particularly limited as long as it functions in the host. The terminator sequence may be a terminator sequence derived from a host or a heterologous terminator sequence. The termination sequence may be the unique termination sequence of the RNA gene of interest or the termination sequence of another gene. Specific examples of the terminal sequence include, for example, the terminal sequence of bacteriophage BFK20.

전사 종결서열의 두 부류인 Rho 의존성 및 Rho 독립적인 것이 원핵 생물 게놈 전체에서 확인되었다. 이러한 광범위하게 분포된 서열은 유전자 또는 오페론 전사의 정상적인 완료 시 전사의 종료를 유발하고, 전사 감쇠에서 관찰되는 것과 같은 조절 수단으로서 전사의 조기 종결을 매개하고, 세포에 불필요한 에너지 소비를 방지하는 초기 종결서열을 우연히 탈출한다.Two classes of transcription termination sequences, Rho-dependent and Rho-independent, have been identified throughout the prokaryotic genome. These widely distributed sequences trigger termination of transcription upon normal completion of transcription of a gene or operon, mediate premature termination of transcription as a regulatory means as observed in transcriptional attenuation, and early termination to prevent unnecessary energy expenditure in the cell. Escape the sequence accidentally.

<Rho 의존 종결서열><Rho dependent termination sequence>

Rho 의존 전사 종결서열은 mRNA-DNA-RNA 중합효소 전사 복합체를 파괴하기 위해 RNA 헬리카제 활성을 나타내는 Rho 인자라고 하는 큰 단백질을 필요로 한다. Rho 의존성 종결서열은 박테리아와 파지에서 발견되었다.Rho-dependent transcription termination sequences require large proteins called Rho factors that exhibit RNA helicase activity to disrupt the mRNA-DNA-RNA polymerase transcription complex. Rho-dependent termination sequences have been found in bacteria and phages.

Rho 의존 종결서열은 번역 종료 코돈의 하류에서 발생하며, 컨센서스 서열이 확인되지 않은 Rho 이용 부위(Rho utilization site, rut)로 알려진 mRNA의 구조화되지 않은 시토신이 풍부한 서열과 하류 전사 종료점(downstream transcription stop point, tsp)으로 구성된다.The Rho-dependent termination sequence occurs downstream of the translational stop codon, and the unstructured cytosine-rich sequence of mRNA, known as the Rho utilization site (rut) for which no consensus sequence has been identified, and the downstream transcription stop point , tsp).

rut는 mRNA 로딩 부위와 Rho의 활성제 역할을 한다. 활성화를 통해 Rho는 ATP를 효율적으로 가수분해하고 mRNA가 틀에 박힌 부위와의 접촉을 유지하는 동안 mRNA를 아래로 전위할 수 있다. Rho는 다운스트림 tsp 사이트에서 중단되기 때문에 RNA 중합효소를 따라잡을 수 있다. 여러 개의 서로 다른 시퀀스가 tsp 사이트로 기능할 수 있다. Rho와 RNA 중합효소 복합체 사이의 접촉은 RNA 중합효소에 대한 Rho의 알로스테릭 효과를 포함하는 메커니즘을 통해 전사 복합체의 해리를 자극한다.rut serves as an mRNA loading site and an activator of Rho. Activation allows Rho to efficiently hydrolyze ATP and down-translocate mRNA while the mRNA maintains contact with the stereotypical site. Rho can catch up with RNA polymerase because it stops at the downstream tsp site. Several different sequences can function as tsp sites. Contact between Rho and the RNA polymerase complex stimulates dissociation of the transcription complex through a mechanism involving Rho's allosteric effect on RNA polymerase.

<Rho 독립 종결서열><Rho independent termination sequence>

고유 전사 종결서열 또는 Rho-독립 종결서열은 연장되는 전사체에 자가 어닐링 헤어핀 구조의 형성이 필요하며, 이는 mRNA-DNA-RNA 중합효소 삼원 복합체의 붕괴를 초래한다. DNA의 종결서열 서열은 20개 염기쌍의 GC가 풍부한 2쌍 대칭 영역을 포함하고, 그 뒤에 짧은 폴리-A 트랙 또는 "A 스트레치"가 뒤따른다. 이 영역은 각각 종결 헤어핀과 7-9개 뉴클레오티드 "U 트랙"을 형성하기 위해 전사되었다. 종결 메커니즘은 RNA 중합효소와 헤어핀 결합 상호작용의 알로스테릭 효과 및 "경쟁 동역학"을 통한 해리의 직접적인 촉진의 조합을 통해 발생하는 것으로 가정되었다. 헤어핀 형성은 RNA 중합효소 실속 및 불안정화를 유발하여 해당 위치에서 일시 중지된 시간이 증가하고 복합체의 안정성이 감소하여 해당 위치에서 복합체의 해리가 발생할 가능성이 더 커진다. 또한, 신장 단백질 인자 NusA는 RNA 중합효소 및 헤어핀 구조와 상호작용하여 전사 종결을 자극한다.The native transcription termination sequence or Rho-independent termination sequence requires the formation of a self-annealing hairpin structure in the elongated transcript, which leads to the breakdown of the mRNA-DNA-RNA polymerase ternary complex. The terminator sequence of DNA contains a 20-base pair GC-rich bipair symmetric region followed by a short poly-A track or "A stretch". This region was transcribed to form a 7-9 nucleotide "U track" with a terminal hairpin, respectively. The termination mechanism has been hypothesized to occur through a combination of allosteric effects of RNA polymerase and hairpin binding interactions and direct promotion of dissociation through “competition kinetics”. Hairpin formation causes RNA polymerase to stall and destabilize, increasing the time paused at that position and reducing the stability of the complex, making dissociation of the complex at that position more likely to occur. In addition, the elongation protein factor NusA interacts with RNA polymerase and hairpin structures to stimulate transcriptional termination.

전사 종결서열의 두 부류인 Rho 의존성 및 Rho 독립적인 것이 원핵 생물 게놈 전체에서 확인되었다. 이러한 광범위하게 분포된 서열은 유전자 또는 오페론 전사의 정상적인 완료 시 전사의 종료를 유발하고, 전사 감쇠에서 관찰되는 것과 같은 조절 수단으로서 전사의 조기 종결을 매개하고, 세포에 불필요한 에너지 소비를 방지하는 초기 종결서열을 우연히 탈출한다.Two classes of transcription termination sequences, Rho-dependent and Rho-independent, have been identified throughout the prokaryotic genome. These widely distributed sequences trigger termination of transcription upon normal completion of transcription of a gene or operon, mediate premature termination of transcription as a regulatory means as observed in transcriptional attenuation, and early termination to prevent unnecessary energy expenditure in the cell. Escape the sequence accidentally.

선택 마커selection marker

플라스미드가 없는 세포의 성장을 억제하기 위해 저항 마커가 플라스미드 백본에 추가될 수 있다. 대장균에 있어서, 항생제 내성 유전자는 습관적으로 이 목적을 위해 사용된다. 암피실린에 대한 내성은 β-락탐 항생제의 β-락탐 고리를 비활성화하는 주변 세포질 효소인 bla 유전자에 의해 부여할 수 있다. 그러나 β-lactamase가 지속적으로 분비되면서 항생제의 분해가 일어나며 몇 시간 안에 ampicillin이 거의 고갈된다. 이 상황에서 플라스미드를 운반하지 않는 세포는 배양 중에 증가할 수 있다. 실험적으로 검증되지는 않았지만 분해를 기반으로 하는 클로람페니콜(Chloramphenicol)과 kanamycin 저항성에서도 이 문제를 가질 수 있다. 이러한 이유로 테트라사이클린은 배양 중에 매우 안정적인 것으로 생각된다. 왜냐하면 내성은 내성 세포에서 항생제의 활성에 기반하기 때문이다.Resistance markers can be added to the plasmid backbone to inhibit the growth of plasmid-free cells. In E. coli, antibiotic resistance genes are habitually used for this purpose. Resistance to ampicillin can be conferred by the bla gene, a periplasmic enzyme that inactivates the β-lactam ring of β-lactam antibiotics. However, as β-lactamase is continuously secreted, degradation of the antibiotic occurs and ampicillin is almost depleted within a few hours. In this situation, cells that do not carry the plasmid may increase in culture. Chloramphenicol and kanamycin resistance based on degradation may also have this problem, although this has not been experimentally verified. For this reason, tetracycline is considered to be very stable in culture. Because resistance is based on the activity of antibiotics in resistant cells.

항생제 비용과 항생제 내성의 확산은 대규모 배양을 하는 프로젝트의 주요 관심사이다. 무항생제 플라스미드 시스템의 개발에 많은 노력을 하고 있다. 이러한 시스템은 플라스미드가 없는 세포가 성장하거나 살 수 없을 때 발생하는 현상인 플라스미드 중독의 개념을 기반으로 한다. 예를 들어, 박테리아 게놈에서 필수 유전자를 삭제한 다음 플라스미드에 삽입할 수 있다. 따라서 세포 분열 후에 플라스미드가 없는 박테리아는 사멸한다. 플라스미드 중독 시스템의 다른 하위 유형은 기능 원리에 따라 존재한다: (i) 독소/항독소 기반 시스템, (ii) 대사 기반 시스템 및 (iii) 작업자 억제인자 적정 시스템. 이 유망한 기술은 대규모 발효기에서 성공적인 것으로 입증되었지만, 플라스미드 중독에 기반한 전사 시스템은 아직 널리 보급되지 않았다.The cost of antibiotics and the spread of antibiotic resistance are major concerns for projects with large-scale culture. We are putting a lot of effort into the development of antibiotic-free plasmid systems. These systems are based on the concept of plasmid poisoning, a phenomenon that occurs when cells without plasmids cannot grow or live. For example, essential genes can be deleted from the bacterial genome and then inserted into a plasmid. Therefore, bacteria lacking the plasmid die after cell division. Different subtypes of plasmid poisoning systems exist according to their functional principle: (i) toxin/antitoxin based systems, (ii) metabolic based systems and (iii) operator inhibitor titration systems. Although this promising technology has proven successful in large-scale fermentors, transcription systems based on plasmid poisoning have not yet become widespread.

III. RNA 중합효소의 발현단위III. Expression unit of RNA polymerase

본 발명은 RNA 중합효소에 의해 관심 mRNA의 지속적 발현이 가능한 RNA 전사 시스템을 제공한다. 본 발명의 RNA 전사 시스템은 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 RNA 단위를 포함한다. The present invention provides an RNA transcription system capable of continuously expressing an mRNA of interest by RNA polymerase. The RNA transcription system of the present invention comprises an RNA polymerase expression unit and an RNA unit of interest.

본 발명에서 RNA 전사 시스템을 위한 숙주세포는 동물, 식물, 효모 및 박테리아 등을 사용할 수 있으며, 여기서, 박테리아는 Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰), 대장균 BE42, 대장균 HB101, 대장균 JM101, 대장균 LE392, 대장균 MC1061, 대장균 Y1088 및 대장균 W3110을 포함하는 세포에 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자의 발현을 약화시키거나 유전자를 파괴함으로써 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시킨 숙주세포를 사용할 수 있다.In the present invention, host cells for the RNA transcription system may use animals, plants, yeast, bacteria, etc., wherein the bacteria are Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium glutamicum), Escherichia coli BE42, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM101, Escherichia coli Host cells containing LE392, E. coli MC1061, E. coli Y1088 and E. coli W3110 in which the activity of ribonuclease III is reduced by attenuating the expression of the gene encoding ribonuclease III or disrupting the gene can be used. .

바람직하게, 리보뉴클레아제 II의 활성이 감소된 대장균 균주 HT115(DE3)를 사용할 수 있다.Preferably, E. coli strain HT115 (DE3) with reduced activity of ribonuclease II can be used.

박테리아와 같은 이종 발현 시스템에서 단백질 합성은 생명공학의 주요 목표 중 하나이다. 단백질은 mRNA의 서열에 암호화된 지시에 따라 리보솜에 의해 합성된다. Protein synthesis in heterologous expression systems such as bacteria is one of the main goals of biotechnology. Proteins are synthesized by ribosomes according to instructions encoded in the sequence of mRNA.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 하기 식(I)의 염기서열을 포함하는 RNA 중합 효소 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an RNA polymerase gene in which the expression unit of the RNA polymerase of the RNA transcription system of interest of the present invention comprises the nucleotide sequence of Formula (I) below.

식(I): W-X-Y-ZFormula (I): W-X-Y-Z

상기 식에서 W는 숙주세포에 있는 RNA 중합효소에 의해 인지되는 프로모터와 SD 부위를 포함하는 5*?**?*UTR을 포함할 수 있다.In the above formula, W may include a promoter recognized by RNA polymerase in the host cell and 5*?**?*UTR including an SD region.

X는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 5'말단 염기서열, 번역시작 코돈 ATG을 나타내며 상기 RNA 중합효소 유전자는 X represents the 5'end nucleotide sequence of the RNA polymerase gene, translation start codon ATG, and the RNA polymerase gene

(a) 상기 DNA dependent RNA Polymerase 또는 그 변이체; 및 (a) the DNA dependent RNA Polymerase or a variant thereof; and

(b) 캡핑효소 또는 그 변이체; 및(b) a capping enzyme or a variant thereof; and

(c) 링커;를 포함할 수도 있다.(c) a linker; may also be included.

여기서, 상기 RNA 중합효소의 발현단위는 추가적으로 상기 RNA 결합 테더링 펩타이드를 포함할 수도 있다. 상기 RNA 중합효소는 단백질-RNA 테더링 시스템(protein-RNA tethering system)의 적어도 하나의 RNA 결합 도메인(RNA-binding domain)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 여기서, 상기 RNA 결합 도메인은 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 상기 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소에 특이적으로 결합을 특징으로 하는 RNA 구조체일 수도 있다.Here, the expression unit of the RNA polymerase may additionally include the RNA-binding tethering peptide. The RNA polymerase is characterized by comprising at least one RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, wherein the RNA-binding domain comprises a specific RNA sequence and / Or it may be an RNA structure characterized by binding specifically to the RNA element of the protein-RNA tethering system composed of the structure.

더욱더 바람직하게, 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) 또는 그 변이체를 포함할 수도 있다.Even more preferably, the expression unit of the RNA polymerase of the RNA transcription system of interest of the present invention may include RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) or a variant thereof.

Y는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 2번째 내지 번역종결 코돈에 해당하는 염기서열을 나타내며;Y represents a nucleotide sequence corresponding to the 2nd to translation stop codon of the RNA polymerase gene;

Z는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 3'말단의 종료코돈 이하 전사 종결서열을 포함하는 염기서열을 나타낸다.Z represents a nucleotide sequence including a transcription termination sequence below the stop codon at the 3' end of the RNA polymerase gene.

또한, 본 발명은 종료코돈 이하 전사 종결서열로서 Z부위인 3'말단에 TGA TAA의 번역종료코돈을 연결시켜 번역 종료가 확실히 일어나도록 유도하였다.In addition, in the present invention, as a transcription termination sequence below the stop codon, the translation termination codon of TGA TAA was ligated to the 3' end of the Z region to induce translation termination to be sure.

본 발명은 본 발명의 RNA 중합효소 유전자 염기서열로부터 발현되는 RNA 중합 효소 아미노산 서열을 제공한다.The present invention provides an RNA polymerase amino acid sequence expressed from the RNA polymerase gene nucleotide sequence of the present invention.

또한, 본 발명은 본 발명의 RNA 중합효소 유전자를 포함하는 발현 벡터를 제공한다. In addition, the present invention provides an expression vector containing the RNA polymerase gene of the present invention.

숙주 세포 대장균에서 관심 RNA 전사 시스템을 위한 RNA 중합효소 발현 단위의 발현율을 증가시키기 위해 다양한 방법들을 고려할 수 있다. 첫째, 플라스미드의 자기복제 [유전자 복사수(gene copy number) 및 안정성에 관련된 요소, 둘째, mRNA [mRNA 합성의 개시율, mRNA 합성의 연장(elongation)과 종료(termination) 및 mRNA의 분해율에 관련된 요소, 셋째, 관심 단백질의 번역개시율에 관련된 요소, 넷째, 관심 단백질의 분해율에 관련된 요소 등이 숙주세포와 적합하도록 고려되어야 한다.Various methods can be considered to increase the expression rate of the RNA polymerase expression unit for the RNA transcription system of interest in the host cell E. coli. First, self-replication of plasmid [gene copy number and stability related factors, second, mRNA [mRNA synthesis initiation rate, mRNA synthesis elongation and termination (termination) and mRNA degradation rate related factors Third, factors related to the rate of initiation of translation of the protein of interest, and fourth, factors related to the degradation rate of the protein of interest should be considered to be compatible with the host cell.

전사에 관여하는 DNA 서열DNA sequences involved in transcription

3개의 다른 DNA 서열과 하나의 다성분 단백질은 유전자 전사에 관여하는데, (1) 프로모터, (2) 전사 종결서열, (3) 조절 서열, (4) RNA 중합효소 등이다. Three different DNA sequences and one multicomponent protein are involved in gene transcription: (1) promoter, (2) transcription termination sequence, (3) regulatory sequence, and (4) RNA polymerase.

RNA 중합효소는 a, b, b', w 및 s라는 5개의 다른 구성요소로 구성된다. a2bbw는 핵심 효소를 구성하는 동안, 프로모터 특이성을 부여하는 s의 추가는 완전효소를 구성한다. N-말단 부분은 이량체 형성과 b 및 b'에 대한 결합에 관여하며, N 말단에 유연한 링커를 통해 연결된 C 말단은 일부 프로모터의 상류에 존재하는 UP 요소와의 상호 작용을 담당한다. 아래) 또는 일부 전사 활성제와 함께. b 서브유닛은 rNTP에 결합하고 촉매 도메인을 포함하며 항생제 리팜피신의 표적인 반면 b'는 DNA에 대한 비특이적 결합을 허용한다. w의 역할은 크게 알려져 있지 않지만 RNA 중합효소 조립에서 역할을 하는 것으로 추정된다. RNA polymerase is made up of five different components called a, b, b', w and s. While a2bbw constitutes the core enzyme, the addition of s conferring promoter specificity constitutes the complete enzyme. The N-terminal portion is involved in dimer formation and binding to b and b', and the C-terminus linked to the N-terminus via a flexible linker is responsible for interaction with UP elements present upstream of some promoters. below) or with some transcriptional activators. The b subunit binds rNTP, contains a catalytic domain and is a target for the antibiotic rifampicin, while b' allows non-specific binding to DNA. The role of w is largely unknown, but it is assumed to play a role in RNA polymerase assembly.

지금까지 분석된 모든 박테리아 종에는 핵심 효소의 구성 요소를 코딩하는 각각 하나의 유전자만 포함되어 있지만 대부분의 종에는 여러 s 인자를 코딩하는 유전자가 있다. 이들 인자 중 하나는 1차 또는 하우스키핑 인자로 기능하고 식물 단계에서 성장에 필요한 모든 유전자의 전사에 관여한다. 추가 요인은 이차 또는 대체 요인이라고 하며 특정 성장 조건에서만 필요하다. 대장균은 급격한 온도 상승 후 s32 가 필요하고 sS 가 종료 단계 동안 하우스키핑 s 계수 s70을 대체하는 6개의 대체 요인을 코드화한다. 지금까지 재조합 단백질의 생산에는 s70 만이 사용되었다.All bacterial species analyzed so far contain only one gene each encoding a component of a key enzyme, but most species have genes encoding multiple s-factors. One of these factors functions as a primary or housekeeping factor and is involved in the transcription of all genes required for growth in the vegetative stage. Additional factors are called secondary or substitute factors and are only needed under certain growing conditions. E. coli encodes six replacement factors that require s 32 after a rapid rise in temperature and where s S replaces the housekeeping s factor s 70 during the shutdown phase. So far, only s 70 has been used for the production of recombinant proteins.

본 발명의 상기 식(I)의 W부위는 프로모터로 The W region of the formula (I) of the present invention is a promoter

아세트산, 에탄올, 피루브산 등으로 유도될 수 있는 pta, aceA, aceB, adh 및 amyE 프로모터를 포함하는 군; a group comprising pta, aceA, aceB, adh and amyE promoters inducible with acetic acid, ethanol, pyruvic acid and the like;

cspB, SOD 및 tuf 프로모터를 포함하는 군;a group containing the cspB, SOD and tuf promoters;

lac 프로모터, tac 프로모터, trc 프로모터를 포함하는 군; a group containing a lac promoter, a tac promoter, and a trc promoter;

F1 프로모터, T7 프로모터, T5 프로모터, T3 프로모터 및 SP6 프로모터와 같은 파지 유래의 프로모터를 포함하는 군;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 할 수 있다.A group comprising phage-derived promoters such as F1 promoter, T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter, and SP6 promoter;

RNA 중합효소는 프로모터의 인식을 담당하며, 각 RNA 중합효소는 서로 다른 프로모터를 인식하게 된다. 프로모터는 일반적으로 -35 및 -10 상자라고 하는 세 영역과 두 상자를 분리하는 스페이서 영역으로 구성된다. 많은 프로모터의 정렬은 소위 컨센서스 서열의 추론을 가능하게 하고, s70에 대한 컨센서스 서열 은 TTGACA - N17 - TATAAT이다. 이 서열은 17개 뉴클레오티드의 스페이서 영역이 있는 최적의 프로모터 서열이다. 대장균에는 단일 프로모터가 존재하지 않는다. 공통 염기서열과 동일한 염색체 대부분의 경우 -35 및 -10 상자 모두에 하나 또는 두 개의 편차가 있다. 또한 일부 프로모터에는 -35 상자의 상류에 위치한 UP 요소인 네 번째 영역이 포함된다. UP 요소는 서브유닛의 C-말단 도메인과 상호작용하여 프로모터 강도를 증가시키는 AT-풍부 서열로 구성된다. 이것은 독립적인 프로모터 모듈로 기능하며 lacUV5 와 같은 다른 프로모터와 융합되면 전사를 자극한다. 재조합 단백질의 생산을 지시하는 프로모터는 UP 요소를 사용하지 아니한다.RNA polymerase is responsible for recognizing promoters, and each RNA polymerase recognizes a different promoter. A promoter consists of three regions, commonly referred to as -35 and -10 boxes, and a spacer region separating the two boxes. Alignment of many promoters allows the inference of a so-called consensus sequence, and the consensus sequence for s 70 is TTGACA-N17-TATAAT. This sequence is an optimal promoter sequence with a spacer region of 17 nucleotides. There is no single promoter in E. coli. For most chromosomes that are identical to the common sequence, there is one or two deviations in both the -35 and -10 boxes. Some promoters also contain a fourth region, a UP element located upstream of the -35 box. The UP element consists of an AT-rich sequence that interacts with the C-terminal domain of the subunit to increase promoter strength. It functions as an independent promoter module and stimulates transcription when fused with other promoters such as lacUV5. Promoters directing the production of recombinant proteins do not use UP elements.

유당(lac) 오페론 프로모터 영역은 RNAP 결합 부위, 즉 -35 및 -10 헥사머(굵은체 문자), -45 영역(채워진 상자) 및 CAP 결합 부위(열린 상자)를 포함하는 코어 프로모터로 구성된다. The lactose (lac) operon promoter region consists of a core promoter comprising RNAP binding sites, -35 and -10 hexamers (bold letters), -45 region (filled box) and CAP binding site (open box).

유당(lac) 오페론 프로모터는 전사 시작 부위의 61.5 bp 상류에 위치한 DNA에 결합하는 이화작용 유전자 활성제-환형 AMP 복합체(CAP)에 의해 긍정적으로 조절된다. CAP 결합 부위와 코어 프로모터 서열 사이에는 13-bp 서열(-38에서 -50[-45 영역])이 있다. The lactose (lac) operon promoter is positively regulated by a catabolic gene activator-cyclic AMP complex (CAP) that binds to DNA located 61.5 bp upstream of the transcriptional start site. There is a 13-bp sequence (-38 to -50 [-45 region]) between the CAP binding site and the core promoter sequence.

-37C는 이 위치가 -45 영역의 원래 정의에서 제거되었음을 나타내기 위해 구별된다. +1 위치는 P1 전사 시작 부위에 해당한다. P2의 전사는 -22에서 시작하고 P3의 전사는 -15에서 시작하고 P4의 전사는 -33 또는 -34에서 시작된다.-37C is distinguished to indicate that this position has been removed from the original definition of the -45 region. The +1 position corresponds to the P1 transcription start site. P2 transcription starts at -22, P3 transcription starts at -15, and P4 transcription starts at -33 or -34.

원핵세포들의 증진자 염기서열 5개의 원핵세포 증진자의 염기순서로 TATAAT의 중간이 -10이고 이 순서는 많은 수의 증진자 염기서열에서 얻은 것이다. 대장균 증진자는 -10지점의 여섯 개 서열로 프립노우 상자(pribnow box)라고 하며 염기서열은 TATAAT(앞의 TA와 마지막 T가 보존성)이다.Prokaryotic Enhancer Sequences The base sequence of 5 prokaryotic enhancer bases is -10 in the middle of TATAAT, and this sequence was obtained from a large number of enhancer sequences. The E. coli enhancer is called a pribnow box with six sequences at -10 points, and the base sequence is TATAAT (the first TA and the last T are conserved).

바람직하게, 상기 식(I)의 W부위는 프로모터(promoter)로 트립토판 오페론(operon)으로부터 유래된 트립토판(tryptophan) 프로모터를 사용할 수 있으며, 이 트립토판 프로모터는 세포내의 트립토판 농도에 의해 전사(transcription)가 조절되는 것으로 세포내의 트립토판 농도가 낮아지게 되거나 인돌 프로피온산(indole-3-propionic acid)이나 인돌 아크릴산(3-β-indolylacrylic acid : 3-IAA)과 같은 경쟁적 저해제(competitive inhibitor)가 존재하게 되면 전사가 진행된다. Preferably, a tryptophan promoter derived from a tryptophan operon may be used as a promoter for the W region of the formula (I), and the tryptophan promoter is transcribed by the intracellular tryptophan concentration. Transcription is regulated when the intracellular tryptophan concentration is lowered or when competitive inhibitors such as indole-3-propionic acid or indole acrylic acid (3-β-indolylacrylic acid: 3-IAA) are present. It goes on.

mRNA의 비암호화 영역, 특히 5'-비번역 영역(5'-UTR)은 단백질 합성의 효율성에 크게 기여한다. 박테리아 5'-UTR은 번역에 영향을 미치는 많은 기능이 있다. 박테리아 mRNA의 가장 중요하고 가장 잘 알려진 5'-UTR 서열 요소는 small subunit 16S rRNA의 3'-말단 영역에 상보적인 Shine-Dalgarno(SD) 상자이다. 대장균에서 상보적 영역의 길이는 4개에서 8개 뉴클레오티드(nt) 사이에서 다양하다. 효율적인 유전자 발현을 위한 SD 상자와 시작 코돈 사이의 최적 거리는 5-9 nt이다.The non-coding region of mRNA, especially the 5'-untranslated region (5'-UTR), greatly contributes to the efficiency of protein synthesis. Bacterial 5'-UTRs have many functions that affect translation. The most important and best known 5'-UTR sequence element of bacterial mRNA is the Shine-Dalgarno (SD) box complementary to the 3'-terminal region of the small subunit 16S rRNA. In E. coli, the length of the complementary region varies between 4 and 8 nucleotides (nt). The optimal distance between the SD box and the start codon for efficient gene expression is 5-9 nt.

본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 프로모터, 5'-UTR, RNA 중합효소 코딩 영역와 전사종결서열을 포함할 수 있다. The RNA polymerase expression unit of the RNA transcription system of interest of the present invention may include a promoter, a 5'-UTR, an RNA polymerase coding region and a transcription termination sequence.

샤인-달가노 서열(Shine-Dalgarno Sequence) 또는 SD 서열(SD sequence)은 원핵세포 메신저 RNA의 리보솜 결합 부위이며, 일반적으로 시작 코돈 AUG의 8염기 앞쪽에 위치한다. 이 RNA 배열은 리보솜을 메신저 RNA(mRNA)로 끌어들여 시작코돈위치에 리보솜을 배열하여 단백질 합성이 시작하는 것을 돕는다.The Shine-Dalgarno Sequence or SD sequence is the ribosome binding site of prokaryotic messenger RNA, and is generally located 8 bases ahead of the start codon AUG. This RNA sequence recruits the ribosome to the messenger RNA (mRNA) and aligns the ribosome at the start codon position to help initiate protein synthesis.

샤인-달가노 서열은 세균(bacteria)과 고균(archaea) 모두에 존재한다. 또한, 이 배열은 몇몇 엽록체와 미토콘드리아 전사물(transcript)에서도 존재한다. 여섯개의 공통적인 배열은 AGGAGG이다. 예를 들어, 대장균에서는 AGGAGGU인 반면, 대장균 바이러스 T4 초기에는 GAGG 배열이 우세하다.Shine-Dalgarno sequences are present in both bacteria and archaea. Also, this arrangement is present in some chloroplast and mitochondrial transcripts. The six common arrangements are AGGAGG. For example, in E. coli, it is AGGAGGU, whereas in the early stages of E. coli virus T4, the GAGG sequence predominates.

대장균 16S rRNA의 3'말단에 있는 염기꼬리(nucleotide tract)은 피리미딘(pyrimidine)이 풍부하며 특정 염기서열(PyACCUCCUUA 3'OH)이다. 그들은 이러한 리보솜의 염기가 보완적으로 푸린(purine)이 풍부한 배열(AGGAGGU)을 인식한다. 샤인-달가노 서열과 mRNA, 그리고 16S rRNA 3'말단의 염기 결합이 세균 리보솜에 의한 전사의 개시에 중요하다.The nucleotide tract at the 3' end of E. coli 16S rRNA is rich in pyrimidine and has a specific nucleotide sequence (PyACCUCCUUA 3'OH). They recognize a complementary purine-rich sequence (AGGAGGU) of these ribosome bases. The base binding of the Shine-Dalgarno sequence to mRNA and the 3' end of 16S rRNA is important for initiation of transcription by bacterial ribosomes.

진핵세포에서 스몰(small) 18S rRNA의 3'말단은 종결 코돈과 상호보완적인 염기결합을 하면서 단백질 합성의 종료에 중요한 역할을 한다 대장균에서 종결부위를 인식하는 16S rRNA에 대한 유사한 역할은 이는 16S rRNA의 3'말단의 UUA-OH와 대장균 종결코돈의 상호보완적인 관계를 바탕으로 한 것이다.In eukaryotic cells, the 3' end of small 18S rRNA plays an important role in termination of protein synthesis by binding complementary bases with the stop codon. It is based on the complementary relationship between UUA-OH at the 3' end of and E. coli stop codon.

샤인-달가노 서열에서 돌연변이는 원핵세포에서 번역을 줄이거나 늘어들게 할 수 있다. 이러한 변화는 mRNA-리보솜이 염기결합 효율의 증감을 이용한 것으로, 3'말단 16S rRNA 시퀀스의 보상적인 돌연변이는 번역을 복원시킬 수 있다는 사실을 통해 입증되었다.Mutations in the Shine-Dalgarno sequence can reduce or increase translation in prokaryotic cells. This change was demonstrated by the fact that mRNA-ribosomes use an increase or decrease in base-binding efficiency, and compensatory mutations in the 3'-terminal 16S rRNA sequence can restore translation.

시스트론간 스페이서(IS)는 Au(UAUUUUAAUUAAUUAA) 풍부한 시퀀스가 시스트론간 스페이서 번역 효율의 업스트림에 도입되면 S/D 시퀀스를 포함한다. 각 IS 크기는 ~20ntds에서 40-50ntds까지 다양하다. 이 스페이서에는 30s 리보솜 서브유닛이 후속 시스트론에 결합하고 번역을 다시 시작하기 위한 S/D 서열이 포함되어 있다.The intercistronic spacer (IS) contains the S/D sequence if an Au(UAUUUUAAUUAAUUAA) rich sequence is introduced upstream of the intercistronic spacer translational efficiency. Each IS size varies from ~20ntds to 40-50ntds. This spacer contains S/D sequences for the 30s ribosomal subunit to bind to the next cistron and restart translation.

개시코돈과 종결코돈 사이의 영역을 흔히 ORF(Open Reading Frame)라고 한다. 각 시스트론의 코딩 영역(대부분의 박테리아 mRNA는 폴리시스트론임)은 각 시스트론의 개시자 코돈 AUG(대부분) 또는 GUG(드물게)에서 시작하여 UAG(Opel), UGA(Amber) 또는 UAA와 같은 종결서열 코돈으로 끝난다. The region between the start codon and the stop codon is commonly referred to as an ORF (Open Reading Frame). The coding region of each cistron (most bacterial mRNAs are polycistronic) begins with the initiator codon AUG (mostly) or GUG (rarely) of each cistron, and then UAG (Opel), UGA (Amber), or UAA. Termination sequence ends with a codon.

이 스페이서 영역은 orf의 끝에서 리보솜 해리 및 다음 시스트론과의 재결합에 사용되며 다시 번역을 시작한다. 시스트론간 공간의 크기는 다양하지만 대부분 매우 짧다. 종종 종결서열 코돈 서열은 AUG를 포함하는 다음 시스트론과 겹친다. 이렇게 하면 원활하게 다시 번역을 시작할 수 있다(예: UGAUG ).This spacer region is used for ribosome dissociation and subsequent recombination with the cistron at the end of the orf and begins translation again. The size of the intercistron space varies, but is mostly very short. Often the terminator codon sequence overlaps with the next cistron containing the AUG. This will allow you to seamlessly start translating again (e.g. UGAUG ).

본 발명의 전사 종결서열이 전사 종결을 허용하는 데 두 종류의 종결서열, 즉 rho-독립성 및 rho-의존성이다. 첫 번째 부류는 주형 DNA 가닥에 몇 개의 A 잔기가 뒤따르는 역반복으로 구성된다. RNA 중합효소가 역반복체를 전사하면 mRNA 수준에서 즉시 줄기 루프 구조로 접혀 효소가 일시 중지된다. 줄기 루프 구조 뒤에는 주형 DNA의 A 잔기와 약한 상호작용을 하는 여러 U 잔기가 있기 때문에 효소의 해리가 발생한다. 그러나 터미네이터는 각 RNA 폴리머라제 분자의 해리를 초래하여 인접 유전자(들)로의 readthrough-transcription을 초래하지 않습니다. 이 read-through를 줄이려면, 종종 두 개의 다른 전사 종결서열이 발현 벡터에 나란히 배치된다. 2개의 직렬 전사 종결서열 T1 및 T2가 특히 효과적이며, 대장균의 rrnB rRNA 오페론이다. The transcription termination sequences of the present invention permit transcription termination, and there are two types of termination sequences, namely rho-independent and rho-dependent. The first class consists of inverted repeats in which the template DNA strand is followed by several A residues. When RNA polymerase transcribes an inverted repeat, it immediately folds into a stem-loop structure at the mRNA level, pausing the enzyme. Dissociation of the enzyme occurs because there are several U residues behind the stem-loop structure that interact weakly with the A residues of the template DNA. However, the terminator causes dissociation of each RNA polymerase molecule and does not result in readthrough-transcription to adjacent gene(s). To reduce this read-through, often two different transcription termination sequences are placed side by side in an expression vector. Two tandem transcriptional termination sequences, T1 and T2, are particularly effective, the rrnB rRNA operon of E. coli.

rho 독립 종결서열은 안정적인 헤어핀과 U가 풍부한 영역으로 구성된다. 고유 종결 메커니즘에는 종결 지점에서 전사 연장 복합체(transcription elongation complex, TEC)의 일시 중지와 RNA 중합효소(RNAP) 내부의 RNA 종결서열 헤어핀 형성이 포함된다. 이중 가닥 DNA 결합 부위(DBS), RNA:DNA 하이브리드 결합 부위(HBS) 및 단일 가닥 RNA 결합 부위(RBS)의 세 가지 핵산 결합 부위가 TEC에서 특성화되었다. 초기 mRNA의 약한 U-풍부 RNA:DNA 혼성 이중체의 해리와 함께 안정한 RNA 헤어핀의 형성은 RNAP의 HBS 및 RBS에서 단백질-핵산 상호작용의 붕괴, TEC의 불안정화 및 해리 및 방출을 초래한다. The rho independent terminal sequence consists of a stable hairpin and a U-rich region. Intrinsic termination mechanisms include the pausing of the transcription elongation complex (TEC) at the termination site and the formation of RNA termination sequence hairpins inside RNA polymerase (RNAP). Three nucleic acid binding sites have been characterized in TEC: double-stranded DNA binding site (DBS), RNA:DNA hybrid binding site (HBS) and single-stranded RNA binding site (RBS). Formation of stable RNA hairpins, together with dissociation of weak U-rich RNA:DNA hybrid duplexes of nascent mRNAs, leads to disruption of protein-nucleic acid interactions in HBS and RBS of RNAP, destabilization and dissociation and release of TECs.

고유한 rho-독립성 종결서열은 15nt 'T-영역'이 뒤따르는 RNA 헤어핀으로 구성된 전형적인 고유 종결서열의 모델이다. 헤어핀과 티미딘이 풍부한 영역은 2nt 이하의 '스페이서'로 분리될 수 있다. 아데노신이 풍부한 영역도 머리핀의 상류에서 확인되었지만 이 종결서열 모델에는 포함되지 아니한다. 'A-영역'이라고 하는 아데노신이 풍부한 머리핀 상류의 11nt 영역도 포함한다. 전사 종결의 효율성이 TEC 내의 RNA 헤어핀과 RNA:DNA 하이브리드 이중체의 안정성과 종결 지점에서 TEC의 일시 중지 사이의 차이 둘 모두에 의존한다. The unique rho-independent termination sequence is a model of a typical native termination sequence consisting of an RNA hairpin followed by a 15nt 'T-region'. Hairpin and thymidine-rich regions can be separated by 'spacers' of less than 2 nt. An adenosine-rich region was also identified upstream of the hairpin, but is not included in this terminal sequence model. It also contains an 11nt region upstream of the adenosine-rich hairpin, termed the 'A-region'. The efficiency of transcription termination depends on both the stability of the RNA hairpin and RNA:DNA hybrid duplex within the TEC and the difference between the TEC's pause at the termination point.

유전자는 구성적으로 발현되거나 조절되며, 두 가지 다른 부류의 조절인자가 있는데, 즉 전사 억제인자와 전사 활성제이다. 억제인자는 프로모터 영역 내 또는 바로 하류에 위치한 오퍼레이터에 결합하며 대부분의 경우 RNA 중합효소-프로모터 결합을 방지하거나 장애물 역할을 한다. 억압을 완화하기 위해 억압자는 오퍼레이터와 분리되어야 한다. 어떤 경우에는 유도제가 세포에 의해 합성되거나 억제인자에 결합하여 오퍼레이터로부터 해리를 일으키는 환경에서 흡수된다. LacI repressor는 가장 잘 연구된 예이다. 다른 종류의 억압자 repressor에는 동족 오퍼레이터에 결합하기 위해 오퍼레이터가 필요하다. 많은 양의 공동억제제가 세포에 존재하는 한 억제가 일어난다. corepressor가 세포에 의해 소모되고 있다면, repressor는 그것의 오퍼레이터에 묶이는 데 실패한다. TrpR 억제인자와 그 핵심 억제인자 트립토판이 가장 두드러진 예이다. Genes are expressed or regulated constitutively, and there are two different classes of regulators: transcriptional repressors and transcriptional activators. Repressors bind to operators located within or immediately downstream of the promoter region and in most cases prevent or act as a barrier to RNA polymerase-promoter binding. To relieve oppression, the oppressor must be separated from the operator. In some cases, an inducer is synthesized by the cell or taken up in the environment where it binds to an inhibitor and causes dissociation from the operator. The LacI repressor is the best studied example. Other types of repressors require an operator to bind to a cognate operator. As long as a large amount of co-inhibitor is present in the cell, inhibition occurs. If the corepressor is being consumed by the cell, the repressor fails to bind to its operator. The TrpR inhibitor and its key inhibitor tryptophan are the most prominent examples.

세 번째는 인위적인 가능성이기는 하지만 온도에 민감한 억제인자이다. 이러한 억제인자 대립유전자는 억제인자 유전자의 돌연변이 유발 후에 분리되고 아미노산 대체를 일으켜 온도에 민감한 단백질을 합성한다. 낮은 온도(30-32°C)에서 억제기가 활성화되어 작동자와 결합한다. 세포가 고온(40-42°C)으로 이동하면 억제인자가 구조를 변경하고 작동자와 분리된다. 이 원리는 박테리오파지 l의 cI 억제인자와 함께 사용된다. A third, though artificial possibility, is a temperature-sensitive suppressor. These repressor alleles are isolated after mutagenesis of the repressor gene and undergo amino acid replacement to synthesize temperature-sensitive proteins. At low temperatures (30-32 °C), the repressor is activated and binds the actuator. When the cells are moved to higher temperatures (40-42 °C), the repressor changes its structure and separates from the effector. This principle is used with the cI inhibitor of bacteriophage l.

이러한 억제인자 대립유전자는 억제인자 유전자의 돌연변이 유발 후에 분리되고 아미노산 대체를 일으켜 온도에 민감한 단백질을 합성한다. 낮은 온도(30-32°C)에서 억제기가 활성화되어 작동자와 결합한다. 세포가 고온(40-42°C)으로 이동하면 억제인자가 구조를 변경하고 작동자와 분리된다. 이 원리는 박테리오파지 l의 cI 억제인자와 함께 사용된다. 이러한 억제인자 대립유전자는 억제인자 유전자의 돌연변이 유발 후에 분리되고 아미노산 대체를 일으켜 온도에 민감한 단백질을 합성한다. 낮은 온도(30-32°C)에서 억제기가 활성화되어 작동자와 결합한다. 세포가 고온(40-42°C)으로 이동하면 억제인자가 구조를 변경하고 작동자와 분리된다. 이 원리는 박테리오파지 l의 cI 억제인자와 함께 사용된다.These repressor alleles are isolated after mutagenesis of the repressor gene and undergo amino acid replacement to synthesize temperature-sensitive proteins. At low temperatures (30-32 °C), the repressor is activated and binds the actuator. When the cells are moved to higher temperatures (40-42 °C), the repressor changes its structure and separates from the effector. This principle is used with the cI inhibitor of bacteriophage l. These repressor alleles are isolated after mutagenesis of the repressor gene and undergo amino acid replacement to synthesize temperature-sensitive proteins. At low temperatures (30-32 °C), the repressor is activated and binds the actuator. When the cells are moved to higher temperatures (40-42 °C), the repressor changes its structure and separates from the effector. This principle is used with the cI inhibitor of bacteriophage l.

전사 활성제는 일반적으로 프로모터의 상류에서 UAS(상류 활성화 서열)로 지정된 서열에 결합한다. UAS에 결합함으로써 활성화제는 RNA 중합효소가 프로모터에 결합할 가능성을 증가시키고 서브유닛 중 하나(대부분의 경우 a 또는 s 서브유닛)와의 상호작용에 의해 전사 개시를 추가로 활성화한다. 전사 활성화제를 사용한 발현 시스템은 설명되지 아니한다.A transcriptional activator binds to a sequence designated UAS (upstream activating sequence), usually upstream of a promoter. By binding to the UAS, the activator increases the likelihood of RNA polymerase binding to the promoter and further activates transcriptional initiation by interaction with one of its subunits (the a or s subunit in most cases). Expression systems using transcriptional activators are not described.

번역에 관여하는 DNA 서열DNA sequences involved in translation

프로세스의 복잡성으로 인해 단백질 합성 개시의 결정 요인을 해독하기가 어려웠다. 다양한 mRNA의 번역 효율의 넓은 범위는 주로 각 mRNA 종의 5' 말단 구조에 기인한다. 따라서 효율적인 번역 개시를 위한 보편적인 순서는 고안되지 않는데, 번역 개시 영역은 (1) Shine-Dalgarno 서열, (2) 시작 코돈, (3) Shine-Dalgarno 서열과 시작 코돈 사이의 스페이서 영역, (4) 때때로 번역 인핸서의 4가지 다른 서열로 구성된다.The complexity of the process has made it difficult to decipher the determinants of protein synthesis initiation. The wide range of translation efficiencies of various mRNAs is mainly due to the structure of the 5' end of each mRNA species. Therefore, no universal sequence has been devised for efficient translation initiation, where the translation initiation region is (1) the Shine-Dalgarno sequence, (2) the start codon, (3) the spacer region between the Shine-Dalgarno sequence and the start codon, (4) It is sometimes composed of four different sequences of translational enhancers.

Shine과 Dalgarno는 박테리오파지 mRNA의 리보솜 결합 부위(RBS)에서 서열을 확인하고 이 영역이 번역 개시 동안 16S rRNA의 상보적인 3' 말단과 상호작용한다. 대장균에서, 개시 코돈 AUG가 주로(91%) 사용되며 그 다음으로 GUG(8%) 및 UUG(1%)가 사용된다. 이 선호도는 AUG가 우세한 번역 효율성과 일치한다. Shine-Dalgarno 서열과 개시코돈 사이의 간격은 5-13개의 뉴클레오티드로 다양하며 번역 효율에도 영향을 미친다. 번역 개시 영역의 최적 뉴클레오티드 서열을 결정하기 위해 (1) Shine-Dalgarno 서열 UAAGGAGG는 모든 간격에 대해 AAGGA보다 3-6배 더 높은 단백질 생산을 가능하게 하며, (2) UAAGGAGG에 대한 최적의 간격은 AAGGA에 대해 4-8개 뉴클레오티드 및 5-7개 뉴클레오티드일 수 있다.Shine and Dalgarno identified sequences in the ribosome-binding site (RBS) of bacteriophage mRNA and that this region interacts with the complementary 3' end of the 16S rRNA during translation initiation. In E. coli, the initiation codon AUG is predominantly (91%) used, followed by GUG (8%) and UUG (1%). This preference is consistent with AUG's predominant translational efficiency. The spacing between the Shine-Dalgarno sequence and the start codon varies from 5 to 13 nucleotides and also affects translation efficiency. To determine the optimal nucleotide sequence of the translation initiation region, (1) the Shine-Dalgarno sequence UAAGGAGG enables 3-6 fold higher protein production than AAGGA for all intervals, and (2) the optimal interval for UAAGGAGG is AAGGA It may be 4-8 nucleotides and 5-7 nucleotides for.

또한, mRNA의 번역 개시 부위의 2차 구조는 유전자 발현의 효율에 중요한 역할을 한다. 줄기-루프 구조에 의한 Shine-Dalgarno 서열 및/또는 시작 코돈의 폐쇄는 30S 리보솜 서브유닛에 대한 접근성을 방지하고 번역을 억제한다. 이 원리가 크게 하류 리딩 프레임 즉 번역 감소시키기 위해 사용되는 두 개의보고 된 사례가 있는데, 대장균에서 rpoH 열충격 시그마 인자 S 코딩 mRNA 및 모리타 rhizobiae 작은 열 충격 단백질 코딩된 mRNA이다. 두 경우 모두, 이러한 mRNA의 번역은 2차 구조의 용융으로 이어지는 열 충격 조건에서 달성된다. 번역 개시 영역에서 mRNA 2차 구조를 최소화할 가능성이 있다. 아데닌과 티민 잔기가 있는 RBS의 농축은 특정 유전자의 발현을 향상시켰지만, Shine-Dalgarno 서열의 위쪽 또는 아래쪽에 있는 특정 뉴클레오티드의 돌연변이는 mRNA 이차 구조의 형성을 억제하고 번역 효율성을 떨어드린다. 재조합 유전자의 발현을 현저하게 향상시키는 서열이 확인되었으며, 이러한 모듈을 번역 인핸서(translational enhancer)라고 불렀다. 한 가지 예는 E. coli atpE 유전자 에서 Shine-Dalgarno 서열의 바로 상류에 있는 U-풍부 영역 이다. 이 30개 염기 서열은 인간 인터루킨-2 및 인터페론 베타 유전자를 과발현하는 데 성공적으로 사용되었다.In addition, the secondary structure of the translation initiation site of mRNA plays an important role in the efficiency of gene expression. Closure of the Shine-Dalgarno sequence and/or start codon by the stem-loop structure prevents accessibility to the 30S ribosomal subunit and inhibits translation. There are two reported cases where this principle is used to significantly reduce the downstream reading frame namely translation, rpoH heat shock sigma factor S-encoding mRNA in Escherichia coli and Morita rhizobiae small heat-shock protein-encoding mRNA. In both cases, translation of these mRNAs is achieved under heat shock conditions leading to melting of the secondary structure. There is potential to minimize mRNA secondary structure in the translation initiation region. Enrichment of RBS with adenine and thymine residues enhanced the expression of specific genes, but mutation of specific nucleotides upstream or downstream of the Shine-Dalgarno sequence inhibited the formation of mRNA secondary structures and reduced translation efficiency. Sequences that significantly enhance the expression of recombinant genes have been identified, and these modules are called translational enhancers. One example is the U-rich region immediately upstream of the Shine-Dalgarno sequence in the E. coli atpE gene. These 30 base sequences have been successfully used to overexpress human interleukin-2 and interferon beta genes.

대장균에 대한 발현 시스템Expression system for E. coli

Tight expression은 세포 성장에 해롭거나 심지어 치명적일 수 있기 때문에 재조합 유전자의 전사의 엄격한 발현은 종종 바람직하거나 필요하다. 조절된 유전자 발현은 inducible or repressible system을 필요로 하므로 모든 발현 시스템은 제어 가능한 프로모터를 기반으로 한다. constitutive expression을 가능하게 하는 프로모터는 두 가지 주요 이유로 인해 재조합 단백질의 생산에 적합하지 않은 것으로 판명되었다. 첫째, 독성 단백질의 생산을 허용하지 않고 둘째, 생리학적 농도에서 생산된 무독성 단백질도 인체에 해로울 수 있다. 더 높은 수준에서 생산될 때 세포. 한 가지 두드러진 예는 과잉 생산될 때 내막을 방해하여 세포 사멸을 초래하는 통합 막 단백질이다. 4개의 조절 가능한 프로모터 시스템이 널리 사용되며, 여기서 3개는 이미 언급된 억제인자(LacI, TrpR 및 파지 1 cI)를 기반으로 하고 네 번째는 파지 RNA 폴리머라제를 기반으로 한다.Tight expression of transcripts of recombinant genes is often desirable or necessary because tight expression can be detrimental or even lethal to cell growth. Regulated gene expression requires an inducible or repressible system, so all expression systems are based on controllable promoters. Promoters enabling constitutive expression have proven unsuitable for the production of recombinant proteins for two main reasons. First, it does not allow the production of toxic proteins and second, even non-toxic proteins produced at physiological concentrations can be harmful to the human body. cells when produced at higher levels. One prominent example is an integral membrane protein that, when overproduced, disrupts the inner membrane and results in cell death. Four regulatable promoter systems are widely used, where three are based on the already mentioned repressors (LacI, TrpR and phage 1 cI) and the fourth is based on phage RNA polymerase.

Lac system은 이전의 프로모터/오퍼레이터 영역 구성 Lac 오페론과 의해 코딩의 lacI repressor리프레의 lacI의 유전자. 인듀서가 없을 때 Lac repressor는 동종사량체로서 프로모터의 바로 하류에 위치한 오퍼레이터에 결합한다. 야생형 lac 프로모터 서열은 -35에 하나의 편차와 -10 상자에 두 개의 편차를 포함하며, 스페이서 영역은 공통 서열과 비교하면 18개의 뉴클레오티드를 포함한다. 분리된 많은 프로모터 돌연변이 중 하나는 lacUV5 로 명명되었다. 그것의 DNA 서열을 야생형 프로모터의 그것과 비교한다면, 두 개의 뉴클레오티드가 교환되어 컨센서스 -10 box이며 lacUV5 의 프로모터 강도는 2.5배 증가했으며, 프로모터 강도를 증가시키는 돌연변이를 일반적으로 프로모터-업 돌연변이라고 한다. The Lac system consists of the former promoter/operator region of the Lac operon and coding for the lacI repressor, the repressor of the lacI gene. In the absence of an inducer, the Lac repressor binds to an operator immediately downstream of the promoter as a homotetramer. The wildtype lac promoter sequence contains one deviation at -35 and two deviations in the -10 box, and the spacer region contains 18 nucleotides compared to the consensus sequence. One of the many isolated promoter mutants was named lacUV5. If its DNA sequence is compared with that of the wild-type promoter, two nucleotides are exchanged, the consensus is -10 box, and the promoter strength of lacUV5 is increased by 2.5-fold. Mutations that increase the promoter strength are generally referred to as promoter-up mutations.

trp 오페론의 프로모터는 일차 -35 상자와 최적 스페이서 길이를 나타내지만 -10 상자 내에서 3개의 편차가 있다. lacUV5 및 trp 프로모터에 기초하여, s 70- 의존적 프로모터의 공통 서열을 나타내는 인공 프로모터를 제작하고, 이를 Ptac이라 한다.The promoter of the trp operon exhibits the primary -35 box and optimal spacer length, but has three deviations within the -10 box. Based on the lacUV5 and trp promoters, an artificial promoter representing the consensus sequence of the s 70-dependent promoter was constructed, which was called Ptac.

LacI 및 TrpR 억제인자(repressor)는 비활성화되어 재조합 유전자의 발현을 시작한다 Plac, PlacUV5 및 Ptac 촉진제의 경우, 억제인자는 이소프로필-bD-티오갈락토피라노시드(IPTG)의 첨가에 의해 비활성화된다. 이 화합물은 활성 LacI 억제인자에 결합하여 작동자로부터 해리를 유발한다. IPTG는 유당에 비해 두 가지 장점이 있다. 첫째, 그것의 흡수는 Lac permease에 의존하지 않고, 둘째, b-galactosidase에 의해 절단되어 전사의 차단을 방지할 수 없다. Lac 유전자 lacI gene는 발현 플라스미드의 일부이거나 염색체 내에 존재한다. The LacI and TrpR repressors are inactivated to initiate expression of the recombinant gene. For the Plac, PlacUV5 and Ptac promoters, the repressors are inactivated by the addition of isopropyl-bD-thiogalactopyranoside (IPTG). . This compound binds to the active LacI inhibitor and causes dissociation from the effector. IPTG has two advantages over lactose. First, its uptake is not dependent on Lac permease, and second, it is cleaved by b-galactosidase and cannot prevent blockage of transcription. Lac Gene The lacI gene is part of an expression plasmid or is present in a chromosome.

trp 시스템을 기반으로 하는 발현 시스템은 트립토판 농도가 정의된 합성 배지를 사용한다. 농도는 세포 내의 트립토판 농도가 임계값 수준 아래로 떨어질 때 시스템이 자가 유도할 수 있는 방식으로 선택된다. 추가로, 3-b-인돌-아크릴산을 첨가하여 TrpR 억제인자를 비활성화하고 트립토파닐-tRNA 합성효소에 의한 tRNA trp의 전하를 억제할 수 있다.Expression systems based on the trp system use synthetic media with defined tryptophan concentrations. The concentration is chosen in such a way that the system can self-induce when the tryptophan concentration in the cell falls below a threshold level. Additionally, 3-b-indole-acrylic acid can be added to inactivate the TrpR repressor and inhibit the charge of tRNA trp by tryptophanil-tRNA synthetase.

세 번째 시스템은 박테리오파지 l 리프레서 cI를 사용한다. 보다 편리한 방법은 cI857 이라는 cI 억제자의 온도에 민감한 버전이다. 따라서 대장균 기반 발현 시스템을 지닌 세포는 낮은 온도에서 mid-exponential phase까지 성장한 다음 높은 온도로 옮겨 재조합 유전자의 발현을 유도한다.The third system uses the bacteriophage l repressor cI. A more convenient method is a temperature-sensitive version of the cI inhibitor called cI857. Therefore, cells with an E. coli-based expression system are grown at low temperature to the mid-exponential phase and then transferred to high temperature to induce recombinant gene expression.

가장 널리 적용되는 발현 시스템은 T7 DNA에 있는 프로모터만 인식하고 대장균 염색체에 존재하는 프로모터는 인식하지 않는 파지 T7 RNA 중합효소를 사용한다. 따라서, 발현 벡터는 재조합 유전자가 융합될 T7 프로모터(일반적으로 유전자 앞에 존재하는 프로모터)를 하나를 포함한다. T7 RNA 중합효소를 코딩하는 유전자는 발현 벡터 자체 또는 두 번째 호환 가능한 플라스미드에 존재하거나 대장균 염색체에 통합된다. 세 가지 경우 모두에서 유전자는 발현 단계 동안 전사 및 번역을 허용하는 유도성 프로모터에 융합된다. T7 RNA 중합효소는 대장균 효소에 비해 세 가지 이점을 제공한다. 첫째, 단 하나의 소단위로 구성되며, 둘째는 더 높은 진행성을 발휘하고, 셋째는 리팜피신에 대해 둔감하다. 후자의 특징은 특히 T7 RNA 중합효소를 코딩하는 유전자 유도 후 약 10분 후에 이 항생제를 첨가함으로써 재조합 단백질의 양을 증가시키는데 사용될 수 있다. 그 시간 동안 충분한 중합효소가 합성되어 재조합 유전자의 높은 수준의 발현과 대장균 억제가 가능한다 .효소는 플라스미드와 염색체 모두에 존재하는 다른 모든 유전자의 추가 발현을 방지한다. 모든 프로모터 시스템이 누출되기 때문에 재조합 유전자가 독성 단백질을 코딩하는 경우 T7 RNA 중합효소를 코딩하는 유전자의 낮은 수준의 발현이 세포에 해로울 수 있다. 성장기 동안 존재하는 이러한 중합효소 분자는 라이소자임에 대한 T7 인코딩 유전자를 발현함으로써 억제될 수 있다. 이 효소는 E. coli 의 세포벽에서 결합을 절단하고 T7 감염 동안 전사의 제어된 버스트를 보장하는 피드백 메커니즘인 T7 RNA 중합효소를 결합하여 선택적으로 억제 하는 이중 기능 단백질이다.The most widely applied expression system uses phage T7 RNA polymerase, which recognizes only the promoter present in the T7 DNA and not the promoter present in the E. coli chromosome. Thus, the expression vector contains one T7 promoter (usually a promoter present in front of the gene) to which the recombinant gene is fused. The gene encoding T7 RNA polymerase is either present in the expression vector itself or in a second compatible plasmid or integrated into the E. coli chromosome. In all three cases the gene is fused to an inducible promoter allowing transcription and translation during the expression phase. T7 RNA polymerase offers three advantages over E. coli enzymes. First, it consists of only one subunit, the second exerts a higher processivity, and the third is insensitive to rifampicin. The latter feature can be used to increase the amount of recombinant protein, especially by adding this antibiotic about 10 minutes after induction of the gene encoding T7 RNA polymerase. During that time, enough polymerase is synthesized to allow high-level expression of the recombinant gene and inhibition of E. coli. The enzyme prevents further expression of all other genes present on both the plasmid and chromosome. Because all promoter systems are leaky, low levels of expression of the gene encoding T7 RNA polymerase can be detrimental to the cell if the recombinant gene encodes a toxic protein. These polymerase molecules present during growth can be suppressed by expressing the T7 encoding gene for lysozyme. This enzyme is a dual-function protein that cleaves bonds in the cell wall of E. coli and binds and selectively inhibits T7 RNA polymerase, a feedback mechanism that ensures a controlled burst of transcription during T7 infection.

지금까지 널리 사용되지 않는 또 다른 발현 체계는 저온 충격에 의해 유도된다. 대장균의 mid-exponential phase culture가 37°C에서 10-15°C 온도 범위로 빠르게 이동하면 대부분의 세포 단백질 합성이 크게 감소하는 반면 약 15개의 저온 충격 단백질 합성은 일시적으로 상향 조절된다. 주요 저온 충격 단백질인 CspA는 37°C에서 사실상 감지할 수 없지만 전체 단백질 합성의 10% 이상이 온도 하강 후 1시간 동안 생산에 사용된다. cspA mRNA의 150 뉴클레오티드 길이의 5'비번역 영역에 전사되는 37°C (t에서의 성적에 수여하고 높은 불안정성 1/2~10s) 보다 전사체 안정성은 세포를 15-10°C로 옮기면 10배 정도 증가한다. 벡터는 저온에서 재조합 단백질을 발현하기 위해 cspA 프로모터에 이어 번역되지 않은 영역을 기반으로 구축되었다. 배양 온도가 20°C로 감소함에 따라 대장균 균주의 성장률이 급격히 떨어지는 반면 남극 해수에서 분리된 Oleispira antarctica의 groESL 오페론을 첨가하면 15°C에서 3배 더 빠른 성장을 허용하고 10°C에서 36배 더 빠르게 성장한다. 또한 두 분자 샤페론 이 4-12°C의 온도에서 시험관 내 에서 높은 단백질 접힘 활성 을 나타냈다는 것을 보여줄 수 있다. 이 결과는 이러한 조작된 대장균 균주가 저온에서 정확하게 접힌 재조합 단백질을 다량으로 생산할 수 있음을 시사한다.Another expression system, hitherto not widely used, is induced by cold shock. When the mid-exponential phase culture of E. coli is rapidly moved from 37 °C to the 10–15 °C temperature range, the synthesis of most cellular proteins is greatly reduced, whereas the synthesis of about 15 cold shock proteins is transiently upregulated. CspA, the major cold shock protein, is virtually undetectable at 37 °C, but more than 10% of the total protein synthesis is used for production in the first hour after the temperature drops. Transcribed into the 150 nucleotide-long 5' untranslated region of cspA mRNA, the transcript stability is 10-fold greater when cells are moved to 15-10 °C than 37 °C (conferring transcripts at t and high instability 1/2-10 s). increase in degree A vector was constructed based on the untranslated region following the cspA promoter to express the recombinant protein at low temperature. While the growth rate of E. coli strains drops off rapidly as the incubation temperature decreases to 20 °C, addition of the groESL operon from Oleispira antarctica isolated from Antarctic seawater allows 3-fold faster growth at 15 °C and 36-fold greater growth at 10 °C. grow rapidly It can also be shown that both molecular chaperones exhibited high protein folding activity in vitro at temperatures of 4–12 °C. This result suggests that these engineered E. coli strains can produce large amounts of correctly folded recombinant proteins at low temperatures.

IV. RNA 중합효소IV. RNA polymerase

결국 RNA 중합효소를 얻기 위해서는, 유전자로부터 여러 단계의 과정을 거쳐야 하며, 유전자의 발현효율은 각 단계의 효율에 따라 결정된다. 즉 유전자의 양과 안정성, mRNA의 전사효율 및 안정성, 번역효율 등 어느 하나에 치우치지 않고 모든 단계가 복합적으로 조화를 이루어야 하는데, 관심 단백질로는 발현되지 않지만 발현을 조절하는 프로모터와 전사종결서열 등의 염기조성뿐만 아니라 관심 유전자의 염기조성이 서로 적합성을 이루어야만 각 단계의 효율이 증가되고 RNA 중합효소의 발현도 증가될 수 있다. After all, in order to obtain RNA polymerase, several steps must be performed from the gene, and the efficiency of gene expression is determined by the efficiency of each step. In other words, all steps must be harmonized in a complex way, regardless of the amount and stability of the gene, the transcription efficiency and stability of mRNA, and the translation efficiency. In addition to the base composition, the base composition of the gene of interest must be compatible with each other to increase the efficiency of each step and increase the expression of RNA polymerase.

"키메라 효소"는 자연에서 발견되는 천연 효소가 아닌 (즉, 비천연)효소를 지칭한다. 따라서, 키메라 효소는 상이한 공급원(예를 들어, 상이한 효소로부터) 또는 동일한 공급원(예를 들어, 동일한 효소로부터)으로부터 유래되지만 자연에서 발견되는 것과는 상이한 방식으로 배열된 촉매 도메인으로부터 유래된 촉매 도메인을 포함할 수 있다. "키메라 효소"는 단량체(즉, 단일 단위) 효소 뿐만 아니라 올리고머(즉, 다중 단위) 효소, 특히 헤테로올리고머 효소를 포함한다. 보다 구체적으로, "키메라 효소"는 하나(즉, 단일 단위) 또는 여러 개(즉, 다중 단위 ) 촉매 도메인(들)(캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인) 또는 단백질(들)(하나 이상의 캡핑 효소)일 수 있다."Chimeric enzyme" refers to an enzyme that is not a natural enzyme found in nature (ie, non-natural). Thus, chimeric enzymes include catalytic domains derived from different sources (eg, from different enzymes) or from catalytic domains that are derived from the same source (eg, from the same enzyme) but are arranged in a different way than found in nature. can do. "Chimeric enzymes" include monomeric (ie single unit) enzymes as well as oligomeric (ie multi unit) enzymes, particularly heterooligomeric enzymes. More specifically, a "chimeric enzyme" refers to one (i.e., a single unit) or several (i.e., multiple units) catalytic domain(s) (one or more catalytic domains of a capping enzyme) or protein(s) (one or more capping enzymes). can be

효소의 "촉매 도메인"는 특히 3차원 구조에서 효소 기능을 보장하는 데 필요하고 충분한 단백질 도메인에 관한 것이다. 예를 들어, RNA 삼인산효소의 촉매 도메인은 RNA 삼인산효소 기능을 보장하는 데 필요하고 충분한 도메인이다. "촉매 도메인"는 야생형 또는 돌연변이 효소의 촉매 도메인을 포함한다.A “catalytic domain” of an enzyme relates to a protein domain necessary and sufficient to ensure enzyme function, particularly in a three-dimensional structure. For example, the catalytic domain of RNA triphosphatase is a necessary and sufficient domain to ensure RNA triphosphatase function. A "catalytic domain" includes the catalytic domain of a wild-type or mutant enzyme.

"단백질 도메인"는 독립적으로 접히고 기능하는 단백질의 별개의 기능적 및/또는 구조적 빌딩 블록 및 요소를 정의한다."Protein domains" define discrete functional and/or structural building blocks and elements of proteins that fold and function independently.

특히, 본 발명에 따른 키메라 효소는 단량체 또는 올리고머 비천연 효소이다.In particular, chimeric enzymes according to the present invention are monomeric or oligomeric non-natural enzymes.

"단량체 효소"는 단 하나의 폴리펩티드 사슬로 구성된 단일 단위 효소에 관한 것이다.A "monomeric enzyme" relates to a single unit enzyme composed of only one polypeptide chain.

"올리고머 효소"는 공유 또는 비공유로 함께 연결된 2개 이상의 폴리펩티드 사슬로 구성된 다중 단위 효소를 지칭한다. "올리고머 효소"는 다중-단위 효소를 포함하며, 여기서 상기 효소의 2개 이상의 단위는 공유적으로 또는 비공유적으로 함께 연결된다. "올리고머 효소"는 단일 유형의 단량체(서브유닛)로만 구성된 다중 단위 효소인 호모올리고머 효소 및 상이한 유형의 단량체(서브유닛)로 구성된 헤테로 올리고머 효소를 포함한다."Oligomer enzyme" refers to a multi-unit enzyme composed of two or more polypeptide chains linked together, either covalently or non-covalently. "Oligomer enzymes" include multi-unit enzymes, wherein two or more units of the enzyme are covalently or non-covalently linked together. "Oligomer enzymes" include homo-oligomer enzymes, which are multiunit enzymes composed only of a single type of monomer (subunit), and hetero-oligomer enzymes composed of different types of monomers (subunits).

본 발명자는 특히 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 포함하는 캡핑 효소의 촉매 도메인; 및 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 RNA 요소에 특이적으로 결합하는 RNA-결합 도메인을 포함하는 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인;를 포함하는 단량체 또는 올리고머 키메라(비천연) 효소는 RNA 중합효소에 의해 생산되는 특정 mRNA의 캡핑 비율을 매우 높게 향상시킬 수 있었다. The present inventors are particularly concerned with the catalytic domain of capping enzymes, including the catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of guanylyltransferase, the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase; And a RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system comprising an RNA-binding domain that specifically binds to an RNA element composed of a specific RNA sequence and / or structure; a monomeric or oligomeric chimeric (non-natural) enzyme comprising The capping ratio of specific mRNA produced by RNA polymerase could be improved to a very high level.

본 발명자는 캡핑 효소의 촉매 도메인 및 박테리오파지 단백질-RNA 테더링 시스템의 박테리오파지 RNA-결합 도메인을 포함하는 세포질 단량체 또는 올리고머 키메라 효소는 상기 미국 특허 5,866,680에 기술된 U1-RNA 70K(SNRN P70으로도 알려짐)-U1 snRNA 시스템과 같은 단백질-RNA 테더링 시스템의 다른 RNA-결합 도메인과 비교하여 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소에 의해 생산되는 특정 mRNA의 캡핑비율을 크게 향상시킬 수 있었다.A cytoplasmic monomeric or oligomeric chimeric enzyme comprising the catalytic domain of a capping enzyme and the bacteriophage RNA-binding domain of a bacteriophage protein-RNA tethering system is U1-RNA 70K (also known as SNRN P70) described in U.S. Patent No. 5,866,680 above. Compared to other RNA-binding domains of protein-RNA tethering systems such as the -U1 snRNA system, the capping ratio of specific mRNA produced by bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase could be greatly improved.

본 발명자는 또한 캡핑 효소의 촉매 도메인, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인 및 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 포함하는 단량체 또는 올리고머 키메라 효소가 폴리(A) 중합효소의 존재 하에서 캡핑 효소의 조합과 비교하여 RNA 중합효소에 의해 생성된 특정 mRNA의 캡핑 속도를 놀랍게도 협력적으로 증가시킬 수 있었다. 캡핑 효소와 폴리(A) 중합효소는 본질적으로 물리적으로 연결되어 있지 않고 특정 RNA 서열에 대해 알려진 예상 결합 도메인을 포함하지 않기 때문에 이러한 결과는 예상치 못 하였다. The present inventors also found that a monomeric or oligomeric chimeric enzyme comprising a catalytic domain of a capping enzyme, an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, and a catalytic domain of poly(A) polymerase is capped in the presence of poly(A) polymerase. It was surprisingly able to cooperatively increase the capping rate of specific mRNAs produced by RNA polymerase compared to a combination of enzymes. This result was unexpected because the capping enzyme and poly(A) polymerase are not physically linked in nature and do not contain known expected binding domains for specific RNA sequences.

1. ctDdRp1.ctDdRp

본 발명은 특히 숙주 세포에서의 관심 RNA의 전사 시스템 분야에 관한 것이다. 상기 목표를 달성하기 위한 본 발명의 하나로, 세포내 적어도 하나의 단백질 번역하고 전사가 가능한 구성성분을 포함하는 시스템으로 RNA 중합효소 발현 단위 및 관심 RNA 단위를 포함하는데, The present invention relates in particular to the field of transcription systems of RNAs of interest in host cells. As one of the present invention for achieving the above object, a system comprising at least one intracellular protein translating and transcribing component, comprising an RNA polymerase expression unit and an RNA unit of interest,

a) 상기 RNA 중합효소 발현 단위는 (i) 숙주세포에서 작동하는 프로모터; (ii) 세포내 번역을 가능하게 하는 구조; (iii) RNA 중합효소[DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) 및/또는 캡핑효소를 포함하는 키메라 효소 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp)]포함하는 오픈 리딩 프레임(open reading frame, ORF); (iv) 전사 종결서열;를 포함하는 DNA 단위; 및a) the RNA polymerase expression unit comprises (i) a promoter operating in a host cell; (ii) a structure enabling intracellular translation; (iii) an open reading frame (ORF) containing RNA polymerase [DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) and/or chimeric enzyme containing capping enzyme or RNA dependent RNA Polymerase (RdRp)]; (iv) a DNA unit comprising a transcription termination sequence; and

b) 상기 관심 RNA 단위는 (i) 상기 DdRp에 의해 작동하는 프로모터; (ii) 상기 DdRp 중합효소에 의해 전사가 가능하고 관심 RNA(RNAi)를 코딩하는 DNAi 단위; 및 (iii) 전사 종결서열를 포함하는 단위 b) the RNA unit of interest comprises (i) a promoter driven by the DdRp; (ii) a DNAi unit capable of being transcribed by the DdRp polymerase and encoding an RNA of interest (RNAi); and (iii) a unit containing a transcriptional termination sequence.

또는 (i) 숙주세포에서 작동하는 프로모터; (ii) 상기 RdRp에 의해 복제되고 RNAi를 포함하는 레플리콘 RNA를 코딩하는 DNA를 포함하는 DNA 단위; 및 (iii) 전사종결서열를 포함하는 단위를 포함하며, or (i) a promoter operative in the host cell; (ii) a DNA unit comprising DNA encoding a replicon RNA replicated by the RdRp and comprising RNAi; and (iii) a unit comprising a transcription termination sequence;

여기서, c) 이들의 작동을 가능하게 연결되는 구성;을 특징으로 하는 RNA 전사 시스템 및 이로 형질전환된 세포주를 제공한다.Here, c) a configuration that enables their operation; provides an RNA transcription system characterized by and a cell line transformed therewith.

바람직하게, 상기 DdRp는 캡핑 효소 또는 Poly(A) 중합효소와 키메라 효소일 수도 있다.Preferably, the DdRp may be a capping enzyme or a poly(A) polymerase and a chimeric enzyme.

본 발명의 키메라 DdRp를 코딩하는 DNA 절편은 NP868R-T7RNAP(서열번호 1)의 ORF이다. NP868R, 아프리카 돼지열 바이러스의 mRNA 캡핑 효소, 및 박테리오파지 T7의 야생형 파지 DdRp 사이의 융합을 코딩하는 DNA 절편을 하나의 플라스미드를 삽입하였다.. 당해 캡핑 효소는 (Gly3Ser)4 링커에 의해 T7 RNA 폴리머라제의 아미노 말단에 융합시켰다. The DNA fragment encoding the chimeric DdRp of the present invention is the ORF of NP868R-T7RNAP (SEQ ID NO: 1). A DNA fragment encoding a fusion between NP868R, the mRNA capping enzyme of African swine fever virus, and the wild-type phage DdRp of bacteriophage T7 was inserted into one plasmid. was fused to the amino terminus of

NP868R-T7RNAP의 ORF에 대한 염기서열은 아래 서열번호 1과 같다. The nucleotide sequence for the ORF of NP868R-T7RNAP is shown in SEQ ID NO: 1 below.

NP868R-T7RNAP:NP868R-T7RNAP:

ATGGAATTCG CCAGCCTGGA CAACCTGGTG GCCAGATACC AGCGGTGCTT CAACGACCAG 60ATGGAATTCG CCAGCCTGGA CAACCTGGTG GCCAGATACC AGCGGTGCTT CAACGACCAG 60

AGCCTGAAGA ACAGCACCAT CGAGCTGGAA ATCCGGTTCC AGCAGATCAA CTTCCTGCTG 120AGCCTGAAGA ACAGCACCAT CGAGCTGGAA ATCCGGTTCC AGCAGATCAA CTTCCTGCTG 120

TTCAAGACCG TGTACGAGGC CCTGGTCGCC CAGGAAATCC CCAGCACCAT CAGCCACAGC 180TTCAAGACCG TGTACGAGGC CCTGGTCGCC CAGGAAATCC CCAGCACCAT CAGCCACAGC 180

ATCCGGTGCA TCAAGAAGGT GCACCACGAG AACCACTGCC GGGAGAAGAT CCTGCCCAGC 240ATCCGGTGCA TCAAGAAGGT GCACCACGAG AACCACTGCC GGGAGAAGAT CCTGCCCAGC 240

GAGAACCTGT ACTTCAAGAA ACAGCCCCTG ATGTTCTTCA AGTTCAGCGA GCCCGCCAGC 300GAGAACCTGT ACTTCAAGAA ACAGCCCCTG ATGTTCTTCA AGTTCAGCGA GCCCGCCAGC 300

CTGGGCTGTA AAGTGTCCCT GGCCATCGAG CAGCCCATCC GGAAGTTCAT CCTGGACAGC 360CTGGGCTGTA AAGTGTCCCT GGCCATCGAG CAGCCCATCC GGAAGTTCAT CCTGGACAGC 360

AGCGTGCTGG TCCGGCTGAA GAACCGGACC ACCTTCCGGG TGTCCGAGCT GTGGAAGATC 420AGCGTGCTGG TCCGGCTGAA GAACCGGACC ACCTTCCGGG TGTCCGAGCT GTGGAAGATC 420

GAGCTGACCA TCGTGAAGCA GCTGATGGGC AGCGAGGTGT CAGCCAAGCT GGCCGCCTTC 480GAGCTGACCA TCGTGAAGCA GCTGATGGGC AGCGAGGTGT CAGCCAAGCT GGCCGCCTTC 480

AAGACCCTGC TGTTCGACAC CCCCGAGCAG CAGACCACCA AGAACATGAT GACCCTGATC 540AAGACCCTGC TGTTCGACAC CCCCGAGCAG CAGACCACCA AGAACATGAT GACCCTGATC 540

AACCCCGACG ACGAGTACCT GTACGAGATC GAGATCGAGT ACACCGGCAA GCCTGAGAGC 600AACCCCGACG ACGAGTACCT GTACGAGATC GAGATCGAGT ACACCGGCAA GCCTGAGAGC 600

CTGACAGCCG CCGACGTGAT CAAGATCAAG AACACCGTGC TGACACTGAT CAGCCCCAAC 660CTGACAGCCG CCGACGTGAT CAAGATCAAG AACACCGTGC TGACACTGAT CAGCCCCAAC 660

CACCTGATGC TGACCGCCTA CCACCAGGCC ATCGAGTTTA TCGCCAGCCA CATCCTGAGC 720CACCTGATGC TGACCGCCTA CCACCAGGCC ATCGAGTTTA TCGCCAGCCA CATCCTGAGC 720

AGCGAGATCC TGCTGGCCCG GATCAAGAGC GGCAAGTGGG GCCTGAAGAG ACTGCTGCCC 780AGCGAGATCC TGCTGGCCCG GATCAAGAGC GGCAAGTGGG GCCTGAAGAG ACTGCTGCCC 780

CAGGTCAAGT CCATGACCAA GGCCGACTAC ATGAAGTTCT ACCCCCCCGT GGGCTACTAC 840CAGGTCAAGT CCATGACCAA GGCCGACTAC ATGAAGTTCT ACCCCCCCGT GGGCTACTAC 840

GTGACCGACA AGGCCGACGG CATCCGGGGC ATTGCCGTGA TCCAGGACAC CCAGATCTAC 900GTGACCGACA AGGCCGACGG CATCCGGGGC ATTGCCGTGA TCCAGGACAC CCAGATCTAC 900

GTGGTGGCCG ACCAGCTGTA CAGCCTGGGC ACCACCGGCA TCGAGCCCCT GAAGCCCACC 960GTGGTGGCCG ACCAGCTGTA CAGCCTGGGC ACCACCGGCA TCGAGCCCCT GAAGCCCACC 960

ATCCTGGACG GCGAGTTCAT GCCCGAGAAG AAAGAGTTCT ACGGCTTTGA CGTGATCATG 1020ATCCTGGACG GCGAGTTCAT GCCCGAGAAG AAAGAGTTCT ACGGCTTTGA CGTGATCATG 1020

TACGAGGGCA ACCTGCTGAC CCAGCAGGGC TTCGAGACAC GGATCGAGAG CCTGAGCAAG 1080TACGAGGGCA ACCTGCTGAC CCAGCAGGGC TTCGAGACAC GGATCGAGAG CCTGAGCAAG 1080

GGCATCAAGG TGCTGCAGGC CTTCAACATC AAGGCCGAGA TGAAGCCCTT CATCAGCCTG 1140GGCATCAAGG TGCTGCAGGC CTTCAACATC AAGGCCGAGA TGAAGCCCTT CATCAGCCTG 1140

ACCTCCGCCG ACCCCAACGT GCTGCTGAAG AATTTCGAGA GCATCTTCAA GAAGAAAACC 1200ACCTCCGCCG ACCCCAACGT GCTGCTGAAG AATTTCGAGA GCATCTTCAA GAAGAAAACC 1200

CGGCCCTACA GCATCGACGG CATCATCCTG GTGGAGCCCG GCAACAGCTA CCTGAACACC 1260CGGCCCTACA GCATCGACGG CATCATCCTG GTGGAGCCCG GCAACAGCTA CCTGAACACC 1260

AACACCTTCA AGTGGAAGCC CACCTGGGAC AACACCCTGG ACTTTCTGGT CCGGAAGTGC 1320AACACCTTCA AGTGGAAGCC CACCTGGGAC AACACCCTGG ACTTTCTGGT CCGGAAGTGC 1320

CCCGAGTCCC TGAACGTGCC CGAGTACGCC CCCAAGAAGG GCTTCAGCCT GCATCTGCTG 1380CCCGAGTCCC TGAACGTGCC CGAGTACGCC CCCAAGAAGG GCTTCAGCCT GCATCTGCTG 1380

TTCGTGGGCA TCAGCGGCGA GCTGTTTAAG AAGCTGGCCC TGAACTGGTG CCCCGGCTAC 1440TTCGTGGGCA TCAGCGGCGA GCTGTTTAAG AAGCTGGCCC TGAACTGGTG CCCCGGCTAC 1440

ACCAAGCTGT TCCCCGTGAC CCAGCGGAAC CAGAACTACT TCCCCGTGCA GTTCCAGCCC 1500ACCAAGCTGT TCCCCGTGAC CCAGCGGAAC CAGAACTACT TCCCCGTGCA GTTCCAGCCC 1500

AGCGACTTCC CCCTGGCCTT CCTGTACTAC CACCCCGACA CCAGCAGCTT CAGCAACATC 1560AGCGACTTCC CCCTGGCCTT CCTGTACTAC CACCCCGACA CCAGCAGCTT CAGCAACATC 1560

GATGGCAAGG TGCTGGAAAT GCGGTGCCTG AAGCGGGAGA TCAACTACGT GCGCTGGGAG 1620GATGGCAAGG TGCTGGAAAT GCGGTGCCTG AAGCGGGAGA TCAACTACGT GCGCTGGGAG 1620

ATCGTGAAGA TCCGGGAGGA CCGGCAGCAG GATCTGAAAA CCGGCGGCTA CTTCGGCAAC 1680ATCGTGAAGA TCCGGGAGGA CCGGCAGCAG GATCTGAAAA CCGGCGGCTA CTTCGGCAAC 1680

GACTTCAAGA CCGCCGAGCT GACCTGGCTG AACTACATGG ACCCCTTCAG CTTCGAGGAA 1740GACTTCAAGA CCGCCGAGCT GACCTGGCTG AACTACATGG ACCCCTTCAG CTTCGAGGAA 1740

CTGGCCAAGG GACCCAGCGG CATGTACTTC GCTGGCGCCA AGACCGGCAT CTACAGAGCC 1800CTGGCCAAGG GACCCAGCGG CATGTACTTC GCTGGCGCCA AGACCGGCAT CTACAGAGCC 1800

CAGACCGCCC TGATCAGCTT CATCAAGCAG GAAATCATCC AGAAGATCAG CCACCAGAGC 1860CAGACCGCCC TGATCAGCTT CATCAAGCAG GAAATCATCC AGAAGATCAG CCACCAGAGC 1860

TGGGTGATCG ACCTGGGCAT CGGCAAGGGC CAGGACCTGG GCAGATACCT GGACGCCGGC 1920TGGGTGATCG ACCTGGGCAT CGGCAAGGGC CAGGACCTGG GCAGATACCT GGACGCCGGC 1920

GTGAGACACC TGGTCGGCAT CGATAAGGAC CAGACAGCCC TGGCCGAGCT GGTGTACCGG 1980GTGAGACACC TGGTCGGCAT CGATAAGGAC CAGACAGCCC TGGCCGAGCT GGTGTACCGG 1980

AAGTTCTCCC ACGCCACCAC CAGACAGCAC AAGCACGCCA CCAACATCTA CGTGCTGCAC 2040AAGTTCTCCC ACGCCACCAC CAGACAGCAC AAGCACGCCA CCAACATCTA CGTGCTGCAC 2040

CAGGATCTGG CCGAGCCTGC CAAAGAAATC AGCGAGAAAG TGCACCAGAT CTATGGCTTC 2100CAGGATCTGG CCGAGCCTGC CAAAGAAATC AGCGAGAAAG TGCACCAGAT CTATGGCTTC 2100

CCCAAAGAGG GCGCCAGCAG CATCGTGTCC AACCTGTTCA TCCACTACCT GATGAAGAAC 2160CCCAAAGAGG GCGCCAGCAG CATCGTGTCC AACCTGTTCA TCCACTACCT GATGAAGAAC 2160

ACCCAGCAGG TCGAGAACCT GGCTGTGCTG TGCCACAAGC TGCTGCAGCC TGGCGGCATG 2220ACCCAGCAGG TCGAGAACCT GGCTGTGCTG TGCCACAAGC TGCTGCAGCC TGGCGGCATG 2220

GTCTGGTTCA CCACCATGCT GGGCGAACAG GTGCTGGAAC TGCTGCACGA GAACCGGATC 2280GTCTGGTTCA CCACCATGCT GGGCGAACAG GTGCTGGAAC TGCTGCACGA GAACCGGATC 2280

GAACTGAACG AAGTGTGGGA GGCCCGGGAG AACGAGGTGG TCAAGTTCGC CATCAAGCGG 2340GAACTGAACG AAGTGTGGGA GGCCCGGGAG AACGAGGTGG TCAAGTTCGC CATCAAGCGG 2340

CTGTTCAAAG AGGACATCCT GCAGGAAACC GGCCAGGAAA TCGGCGTCCT GCTGCCCTTC 2400CTGTTCAAAG AGGACATCCT GCAGGAAACC GGCCAGGAAA TCGGCGTCCT GCTGCCCTTC 2400

AGCAACGGCG ACTTCTACAA TGAGTACCTG GTCAACACCG CCTTTCTGAT CAAGATTTTC 2460AGCAACGGCG ACTTCTACAA TGAGTACCTG GTCAACACCG CCTTTCTGAT CAAGATTTTC 2460

AAGCACCATG GCTTTAGCCT CGTGCAGAAG CAGAGCTTCA AGGACTGGAT CCCCGAGTTC 2520AAGCACCATG GCTTTAGCCT CGTGCAGAAG CAGAGCTTCA AGGACTGGAT CCCCGAGTTC 2520

CAGAACTTCA GCAAGAGCCT GTACAAGATC CTGACCGAGG CCGACAAGAC CTGGACCAGC 2580CAGAACTTCA GCAAGAGCCT GTACAAGATC CTGACCGAGG CCGACAAGAC CTGGACCAGC 2580

CTGTTCGGCT TCATCTGCCT GCGGAAGAAC GGGCCCGGCG GAGGCGGAAG TGGAGGCGGA 2640CTGTTCGGCT TCATCTGCCT GCGGAAGAAC GGGCCCGGCG GAGGCGGAAG TGGAGGCGGA 2640

GGAAGCGGAG GGGGAGGATC TGGCGGCGGA GGCAGCCTCG AGAACACCAT CAATATCGCC 2700GGAAGCGGAG GGGGAGGATC TGGCGGCGGA GGCAGCCTCG AGAACACCAT CAATATCGCC 2700

AAGAACGACT TCAGCGACAT CGAGCTGGCC GCCATCCCTT TCAACACCCT GGCCGACCAC 2760AAGAACGACT TCAGCGACAT CGAGCTGGCC GCCATCCCTT TCAACACCT GGCCGACCAC 2760

TATGGCGAGC GGCTGGCCAG AGAACAGCTG GCCCTGGAAC ACGAGAGCTA CGAAATGGGC 2820TATGGCGAGC GGCTGGCCAG AGAACAGCTG GCCCTGGAAC ACGAGAGCTA CGAAATGGGC 2820

GAGGCCCGGT TCCGGAAGAT GTTCGAGAGA CAGCTGAAGG CCGGCGAGGT GGCCGATAAT 2880GAGGCCCGGT TCCGGAAGAT GTTCGAGAGA CAGCTGAAGG CCGGCGAGGT GGCCGATAAT 2880

GCCGCCGCTA AGCCCCTGAT CACCACCCTG CTGCCCAAGA TGATCGCCCG GATCAACGAT 2940GCCGCCGCTA AGCCCCTGAT CACCACCCTG CTGCCCAAGA TGATCGCCCG GATCAACGAT 2940

TGGTTCGAGG AAGTGAAGGC CAAGCGGGGC AAGAGGCCCA CCGCCTTCCA GTTTCTGCAG 3000TGGTTCGAGG AAGTGAAGGC CAAGCGGGGC AAGAGGCCCA CCGCCTTCCA GTTTCTGCAG 3000

GAAATCAAGC CCGAGGCCGT GGCCTACATC ACCATCAAGA CCACCCTGGC CTGCCTGACC 3060GAAATCAAGC CCGAGGCCGT GGCCTACATC ACCATCAAGA CCACCCTGGC CTGCCTGACC 3060

AGCGCCGACA ATACCACCGT GCAGGCTGTC GCTTCTGCCA TCGGCAGAGC CATCGAGGAC 3120AGCGCCGACA ATACCACCGT GCAGGCTGTC GCTTCTGCCA TCGGCAGAGC CATCGAGGAC 3120

GAGGCCAGAT TCGGCAGAAT CCGGGACCTG GAAGCCAAGC ACTTCAAGAA AAACGTGGAG 3180GAGGCCAGAT TCGGCAGAAT CCGGGACCTG GAAGCCAAGC ACTTCAAGAA AAACGTGGAG 3180

GAACAGCTGA ACAAGCGCGT GGGCCACGTG TACAAGAAAG CCTTCATGCA GGTGGTGGAG 3240GAACAGCTGA ACAAGCGCGT GGGCCACGTG TACAAGAAAG CCTTCATGCA GGTGGTGGAG 3240

GCCGACATGC TGAGCAAGGG CCTGCTGGGC GGAGAAGCCT GGTCCAGCTG GCACAAAGAG 3300GCCGACATGC TGAGCAAGGG CCTGCTGGGC GGAGAAGCCT GGTCCAGCTG GCACAAAGAG 3300

GACAGCATCC ACGTCGGCGT GCGGTGCATC GAGATGCTGA TCGAGTCGAC CGGCATGGTG 3360GACAGCATCC ACGTCGGCGT GCGGTGCATC GAGATGCTGA TCGAGTCGAC CGGCATGGTG 3360

TCCCTGCACA GGCAGAATGC CGGCGTGGTG GGCCAGGACA GCGAGACAAT CGAACTGGCC 3420TCCCTGCACA GGCAGAATGC CGGCGTGGTG GGCCAGGACA GCGAGACAAT CGAACTGGCC 3420

CCCGAGTATG CCGAGGCCAT TGCCACAAGA GCCGGCGCTC TGGCCGGCAT CAGCCCCATG 3480CCCGAGTATG CCGAGGCCAT TGCCACAAGA GCCGGCGCTC TGGCCGGCAT CAGCCCCATG 3480

TTCCAGCCCT GCGTGGTGCC TCCTAAGCCC TGGACAGGCA TCACAGGCGG CGGATACTGG 3540TTCCAGCCCTGCGTGGTGCCTCCTAAGCCCTGGACAGGCATCACAGGCGG CGGATACTGG 3540

GCCAACGGCA GACGCCCTCT GGCTCTGGTG CGGACCCACA GCAAGAAAGC CCTGATGCGC 3600GCCAACGGCA GACGCCCTCT GGCCTCTGGTG CGGACCCACA GCAAGAAAGC CCTGATGCGC 3600

TACGAGGACG TGTACATGCC CGAGGTGTAC AAGGCCATCA ACATTGCCCA GAACACCGCC 3660TACGAGGACG TGTACATGCC CGAGGTGTAC AAGGCCATCA ACATTGCCCA GAACACCGCC 3660

TGGAAGATCA ACAAGAAAGT GCTGGCCGTG GCCAATGTGA TCACCAAGTG GAAGCACTGC 3720TGGAAGATCA ACAAGAAAGT GCTGGCCGTG GCCAATGTGA TCACCAAGTG GAAGCACTGC 3720

CCCGTGGAGG ACATCCCCGC CATCGAGCGG GAGGAACTGC CCATGAAGCC CGAGGACATC 3780CCCGTGGAGG ACATCCCCGC CATCGAGCGG GAGGAACTGC CCATGAAGCC CGAGGACATC 3780

GACATGAACC CCGAGGCCCT GACAGCCTGG AAAAGGGCCG CTGCCGCCGT GTACCGGAAG 3840GACATGAACC CCGAGGCCCT GACAGCCTGG AAAAGGGCCG CTGCCGCCGT GTACCGGAAG 3840

GACAAGGCCC GGAAGTCCCG GCGGATCAGC CTGGAGTTCA TGCTGGAACA GGCCAACAAG 3900GACAAGGCCC GGAAGTCCCG GCGGATCAGC CTGGAGTTCA TGCTGGAACA GGCCAACAAG 3900

TTCGCCAACC ACAAGGCCAT TTGGTTCCCT TACAACATGG ACTGGCGGGG CAGAGTGTAC 3960TTCGCCAACC ACAAGGCCAT TTGGTTCCCT TACAACATGG ACTGGCGGGG CAGAGTGTAC 3960

GCCGTGAGCA TGTTCAATCC ACAAGGCAAC GACATGACCA AGGGGCTGCT GACCCTGGCC 4020GCCGTGAGCA TGTTCAATCC ACAAGGCAAC GACATGACCA AGGGGCTGCT GACCCTGGCC 4020

AAGGGCAAGC CCATCGGCAA AGAGGGCTAC TACTGGCTGA AGATCCACGG CGCCAACTGC 4080AAGGGCAAGC CCATCGGCAA AGAGGCTAC TACTGGCTGA AGATCCACGG CGCCAACTGC 4080

GCTGGCGTGG ACAAGGTGCC CTTCCCAGAG CGGATCAAGT TCATCGAGGA AAACCACGAG 4140GCTGGCGTGG ACAAGGTGCC CTTCCCAGAG CGGATCAAGT TCATCGAGGA AAACCACGAG 4140

AACATCATGG CCTGCGCCAA GAGCCCTCTA GAAAACACTT GGTGGGCCGA GCAGGACAGC 4200AACATCATGG CCTGCGCCAA GAGCCCTCTA GAAAACACTT GGTGGGCCGA GCAGGACAGC 4200

CCCTTCTGCT TCCTGGCCTT CTGCTTTGAG TACGCCGGAG TGCAGCACCA CGGCCTGAGC 4260CCCTTCTGCTTCCTGGCCTT CTGCTTTGAG TACGCCGGAG TGCAGCACCA CGGCCTGAGC 4260

TACAACTGCA GCCTGCCCCT GGCCTTCGAT GGCAGCTGCA GCGGCATCCA GCACTTCAGC 4320TACAACTGCA GCCTGCCCCT GGCCTTCGAT GGCAGCTGCA GCGGCATCCA GCACTTCAGC 4320

GCCATGCTGA GGGACGAAGT GGGCGGCAGA GCCGTGAATC TGCTGCCAAG CGAGACAGTG 4380GCCATGCTGA GGGACGAAGT GGGCGGCAGA GCCGTGAATC TGCTGCCAAG CGAGACAGTG 4380

CAGGACATCT ACGGGATCGT GGCCAAGAAA GTGAACGAGA TCCTGCAGGC CGACGCCATC 4440CAGGACATCT ACGGGATCGT GGCCAAGAAA GTGAACGAGA TCCTGCAGGC CGACGCCATC 4440

AACGGCACCG ACAACGAGGT GGTGACCGTG ACCGATGAGA ACACCGGCGA GATCAGCGAG 4500AACGGCACCG ACAACGAGGT GGTGACCGTG ACCGATGAGA ACACCGGCGA GATCAGCGAG 4500

AAAGTGAAGC TCGGCACCAA GGCCCTGGCT GGCCAGTGGC TGGCCTACGG CGTGACCAGA 4560AAAGTGAAGC TCGGCACCAA GGCCCTGGCT GGCCAGTGGC TGGCCTACGG CGTGACCAGA 4560

TCCGTGACCA AGCGGAGCGT GATGACACTG GCCTATGGCA GCAAAGAGTT CGGCTTCCGG 4620TCCGTGACCA AGCGGAGCGT GATGACACTG GCCTATGGCA GCAAAGAGTT CGGCTTCCGG 4620

CAGCAGGTGC TGGAAGATAC CATCCAGCCT GCCATCGACA GCGGCAAGGG GCTGATGTTC 4680CAGCAGGTGC TGGAAGATAC CATCCAGCCT GCCATCGACA GCGGCAAGGG GCTGATGTTC 4680

ACCCAGCCCA ACCAGGCCGC TGGCTACATG GCCAAGCTCA TATGGGAGAG CGTGTCCGTG 4740ACCCAGCCCA ACCAGGCCGC TGGCTACATG GCCAAGCTCA TATGGGAGAG CGTGTCCGTG 4740

ACAGTGGTGG CCGCCGTGGA GGCCATGAAT TGGCTGAAGT CCGCCGCCAA ACTGCTGGCC 4800ACAGTGTGG CCGCCGTGGA GGCCATGAAT TGGCTGAAGT CCGCCGCCAA ACTGCTGGCC 4800

GCTGAAGTGA AGGACAAAAA GACCGGCGAA ATCCTGCGGA AGAGATGCGC CGTGCACTGG 4860GCTGAAGTGA AGGACAAAAA GACCGGCGAA ATCCTGCGGA AGAGATGCGC CGTGCACTGG 4860

GTGACCCCCG ATGGCTTCCC CGTGTGGCAG GAGTACAAGA AGCCCATCCA GACCCGGCTG 4920GTGACCCCCG ATGGCTTCCC CGTGTGGCAG GAGTACAAGA AGCCCATCCA GACCCGGCTG 4920

AACCTGATGT TCCTGGGCCA GTTCAGACTG CAGCCCACCA TCAACACCAA CAAGGACTCC 4980AACCTGATGT TCCTGGGCCA GTTCAGACTG CAGCCCACCA TCAACACCAA CAAGGACTCC 4980

GAGATCGACG CCCACAAGCA GGAAAGCGGC ATTGCCCCCA ACTTCGTGCA CAGCCAGGAC 5040GAGATCGACG CCCACAAGCA GGAAAGCGGC ATTGCCCCCA ACTTCGTGCA CAGCCAGGAC 5040

GGCAGCCACC TGAGAAAGAC CGTGGTGTGG GCTCACGAGA AGTACGGCAT CGAGAGCTTC 5100GGCAGCCACC TGAGAAAGAC CGTGGTGTGG GCTCACGAGA AGTACGGCAT CGAGAGCTTC 5100

GCCCTGATCC ACGACAGCTT CGGCACCATT CCCGCCGACG CCGCCAACCT GTTCAAGGCC 5160GCCCTGATCC ACGACAGCTT CGGCACCATT CCCGCCGACG CCGCCAACCT GTTCAAGGCC 5160

GTGCGGGAGA CAATGGTGGA CACCTACGAG AGCTGCGACG TGCTGGCCGA CTTCTACGAC 5220GTGCGGGAGA CAATGGTGGA CACCTACGAG AGCTGCGACG TGCTGGCCGA CTTCTACGAC 5220

CAGTTCGCCG ACCAGCTGCA CGAGAGCCAG CTGGACAAGA TGCCCGCCCT GCCCGCCAAG 5280CAGTTCGCCG ACCAGCTGCA CGAGAGCCAG CTGGACAAGA TGCCCGCCCT GCCCGCCAAG 5280

GGGAACCTGA ACCTGCGGGA CATCCTGGAA AGCGACTTCG CCTTCGCCTG A 5331 (서열번호 1)GGGAACCTGA ACCTGCGGGA CATCCTGGAA AGCGACTTCG CCTTCGCCTG A 5331 (SEQ ID NO: 1)

바람직하게, 상기 관심 RNA 전사 시스템은 높은 친화력으로 결합하는 RNA 결합 도메인과 펩타이드 결합 RNA 서열을 포함하는 단백질-RNA 테더링 시스템(protein-RNA tethering system)을 포함하는데, 상기 RNA 중합효소 발현 단위에 추가적으로 상기 RNA 결합 도메인을 코딩하는 DNA; 및 상기 관심 RNA의 발현 단위에 추가적으로 상기 펩타이드 결합 RNA 서열의 하나 이상을 코딩하는 DNA;를 포함하는 것을 특징으로 하는 RNA 전사 시스템 및 이로 형질전환된 세포주일 수 있다.Preferably, the RNA transcription system of interest includes a protein-RNA tethering system comprising an RNA binding domain binding with high affinity and a peptide binding RNA sequence, in addition to the RNA polymerase expression unit DNA encoding the RNA binding domain; and DNA encoding one or more of the peptide-binding RNA sequences in addition to the expression unit of the RNA of interest.

본 발명에서 상기 DdRp와 여러 효소(또는 단백질)들로 이루어지는 키메라 효소를 'ctDdRp'라고 지칭하였다.In the present invention, the chimeric enzyme composed of DdRp and several enzymes (or proteins) is referred to as 'ctDdRp'.

DNA dependent RNA PolymeraseDNA dependent RNA Polymerase

중합효소는 일반적으로 단량체 빌딩 블록으로부터 중합체 분자의 합성을 촉매할 수 있는 분자이다. "RNA 중합효소"는 리보뉴클레오타이드 빌딩 블록으로부터 RNA 분자의 합성을 촉매할 수 있는 분자이다. "DNA 중합효소"는 데옥시리보뉴클레오타이드 빌딩 블록으로부터 DNA 분자의 합성을 촉매할 수 있는 분자이다. DNA 중합효소 및 RNA 중합효소의 경우, 분자 실체는 전형적으로 단백질 또는 복수의 단백질의 집합체 또는 복합체이다. 전형적으로, DNA 중합효소는 전형적으로 DNA 분자인 주형 핵산을 기반으로 DNA 분자를 합성한다. 전형적으로, RNA 중합효소는 주형 핵산을 기반으로 RNA 분자를 합성하고, 주형 핵산은 DNA 분자(RNA 중합효소가 DNA 의존성 RNA 중합효소, DdRp인 경우)이거나 RNA 분자이다(RNA 중합효소가 RNA 의존성 RNA 중합효소인 RdRp인 경우).A polymerase is a molecule capable of catalyzing the synthesis of polymer molecules, generally from monomeric building blocks. An “RNA polymerase” is a molecule capable of catalyzing the synthesis of RNA molecules from ribonucleotide building blocks. A "DNA polymerase" is a molecule capable of catalyzing the synthesis of a DNA molecule from deoxyribonucleotide building blocks. In the case of DNA polymerases and RNA polymerases, the molecular entity is typically a protein or an assembly or complex of a plurality of proteins. Typically, a DNA polymerase synthesizes a DNA molecule based on a template nucleic acid, typically a DNA molecule. Typically, an RNA polymerase synthesizes an RNA molecule based on a template nucleic acid, and the template nucleic acid is either a DNA molecule (if the RNA polymerase is a DNA-dependent RNA polymerase, DdRp) or an RNA molecule (where RNA polymerase is an RNA-dependent RNA polymerase). in the case of the polymerase RdRp).

DdRp는 RNAP(RNA Polymerase, RNA 중합효소)의 동의어이고, 진핵생물의 핵에 있는 DdRp는 RNAP I, RNAP II 및 RNAP III이고 이들은 구조적으로 서로 매우 다르며 각각 다른 유전자 세트를 전사하다 (다른 중합효소는 미토콘드리아와 엽록체에 있다). 그러나 세 가지 모두 서로 관련된 두 개의 큰 서브유닛과 박테리아 RNAP의 가장 큰 두 개의 서브유닛을 가지고 있다. 또한, 이러한 세 가지 효소 모두에서 또는 RNAP I과 RNAP III 사이에서만 공통적으로 발견되는 여러 작은 서브유닛이 있다.DdRp is a synonym for RNAP (RNA Polymerase), and the DdRp in eukaryotic nuclei are RNAP I, RNAP II, and RNAP III, which are structurally very different from each other and each transcribe a different set of genes (other polymerases are in mitochondria and chloroplasts). However, all three have two interrelated large subunits and the two largest subunits of bacterial RNAP. In addition, there are several small subunits found in common in all three enzymes or only between RNAP I and RNAP III.

진핵 DdRp는 박테리아 RNAP와 마찬가지로 전사 개시에 필요한 특수 보조 인자가 필요하다. 그러나 박테리아의 경우와 달리 진핵 개시인자는 프로모터 요소를 중합효소 홀로엔자임의 일부가 아닌 독립적으로 인식한다. 특히 RNAP II에 의해 전사된 유전자에서 많은 다른 개시인자가 관련되며, 일부 개시인자는 그 자가로 매우 복잡한 단백질이다. 정제된 진핵 RNA 중합효소만으로는 프로모터에서 선택적으로 전사를 시작할 수 없다.Eukaryotic DdRp, like bacterial RNAP, requires specialized cofactors for transcriptional initiation. Unlike bacteria, however, eukaryotic initiators recognize the promoter element independently and not as part of the polymerase holoenzyme. Many different initiators are involved, particularly in genes transcribed by RNAP II, and some are themselves very complex proteins. Purified eukaryotic RNA polymerase alone cannot selectively initiate transcription from promoters.

홀로엔자임은 때때로 진핵 RNAP를 지칭하는 데 사용되지만, 이 경우에는 박테리아 '핵심' 효소와 비슷한 것을 의미하며 프로모터에서 전사할 수 없다. 그러나 박테리아 핵심 효소와 달리 진핵 세포 전체 효소는 RNA의 전사 또는 처리와 관련된 많은 다른 단백질을 포함할 수 있다.Holoenzymes are sometimes used to refer to eukaryotic RNAPs, but in this case they mean something similar to bacterial 'core' enzymes and cannot be transcribed from a promoter. However, unlike bacterial core enzymes, eukaryotic whole enzymes may involve many other proteins involved in the transcription or processing of RNA.

본 발명에 따른 키메라 효소는 DNA-의존성 RNA 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 추가로 포함한다.A chimeric enzyme according to the present invention further comprises one or more catalytic domains of a DNA-dependent RNA polymerase.

"DNA-의존성 RNA 중합효소"(RNAP)는 5' - 3' 방향으로 단일 또는 이중 가닥 DNA 주형으로부터 RNA의 상보적 가닥을 합성하는 뉴클레오티딜 전이효소에 관한 것이다."DNA-dependent RNA polymerase" (RNAP) relates to a nucleotidyltransferase that synthesizes a complementary strand of RNA from a single or double stranded DNA template in the 5' - 3' direction.

바람직하게는, DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인은 비교적 단순한 구조를 갖고 보다 바람직하게는 게놈 효소 조절 요소(즉, 프로모터 및 전사 종결 신호)를 특징으로 하는 효소의 촉매 도메인이다. Preferably, the catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase has a relatively simple structure and more preferably is a catalytic domain of an enzyme characterized by genomic enzyme regulatory elements (ie promoters and transcription termination signals).

따라서, 특히, DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인은 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소, 박테리아 DNA-의존성 RNA 중합효소 또는 다양한 진핵 세포 소기관의 DNA-의존성 RNA 중합효소의 촉매 영역일 수 있다.Thus, in particular, the catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase may be the catalytic domain of a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase, a bacterial DNA-dependent RNA polymerase or a DNA-dependent RNA polymerase of various eukaryotic organelles.

DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인은 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 촉매 도메인이다.The catalytic domain of DNA-dependent RNA polymerase is the catalytic domain of bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소는 특히 진핵생물 RNA 중합효소보다 더 높은 진행성을 가짐으로써 이식유전자 발현 수준을 최적화한다는 이점이 있다. 박테리오파지 DNA 의존성 RNA 중합효소는 또한 다수의 소단위(예: RNA 중합효소 II)와 전사 인자로 구성된 대부분의 핵 진핵생물 중합효소보다 훨씬 단순한 구조를 가지고 있다. 지금까지 특성화된 대부분의 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소는 단일 소단위 효소이며, 전사 개시, 연장 또는 종결을 위한 보조 단백질이 필요하지 않다. 복제된 박테리오파지의 이름을 따서 명명된 이러한 효소 중 일부는 형질전환에 중요한 조절 게놈 요소(예: 프로모터 및 종결 신호)도 잘 특성화되어 있다.Bacteriophage DNA-dependent RNA polymerases have the advantage of optimizing transgene expression levels, in particular by having a higher processivity than eukaryotic RNA polymerases. Bacteriophage DNA-dependent RNA polymerases also have much simpler structures than most nuclear eukaryotic polymerases, consisting of multiple subunits (eg RNA polymerase II) and transcription factors. Most of the bacteriophage DNA-dependent RNA polymerases characterized to date are single subunit enzymes and do not require helper proteins for transcription initiation, elongation or termination. Some of these enzymes, named after the cloned bacteriophages, are also well-characterized for regulatory genomic elements important for transformation (eg, promoters and termination signals).

또한 내인성 유전자 전사와 이식유전자 전사 사이에는 경쟁이 없다. 박테리오파지 DNA-의존성 RNA-중합효소 모이어티를 포함하는 본 발명에 따른 키메라 효소는 임의의 진핵생물 종(예를 들어, 효모, 설치류 및 인간)에서 RNA 전사체의 생성을 허용한다. 그들은 비싸지 않고 빠르고 쉽게 구현할 수 있으므로 대규모 분석 및 단백질 생산에 적합하다. RNA 중합효소 II와 같은 진핵생물 RNA 중합효소와 대조적으로 대부분의 박테리오파지 DNA 의존성 RNA 중합효소는 전사의 개시, 연장 또는 종결을 위한 인자 관련이 필요하지 않기 때문에 모든 생물학적 시스템(예: 무세포 반응 혼합물, 배양 세포 및 살아있는 유기체)에서 RNA 전사체의 생산을 허용한다. Also, there is no competition between endogenous gene transcription and transgene transcription. A chimeric enzyme according to the present invention comprising a bacteriophage DNA-dependent RNA-polymerase moiety allows production of RNA transcripts in any eukaryotic species (eg yeast, rodent and human). They are inexpensive, quick and easy to implement, making them suitable for large-scale assays and protein production. In contrast to eukaryotic RNA polymerases such as RNA polymerase II, most bacteriophage DNA-dependent RNA polymerases do not require the involvement of factors for the initiation, elongation or termination of transcription, and thus all biological systems (e.g., cell-free reaction mixtures, It allows the production of RNA transcripts in cultured cells and living organisms).

박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인은 특히 야생형 T7 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 NC_001 604; 유전자 1261 050; Gene 1261 050); UniProtKB/Swiss-Prot P00573), 야생형 T3 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 NC_003298; Gene 927437; UniProtKB/Swiss-Prot Q778M8), 야생형 K1 E RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 AM084415.1, UnisissProtKB/Sw Prot Q2WC24), 야생형 K1-5 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 AY370674.1, NCBI YP_654105.1), 야생형 K11 RNA 중합효소(NCBI 게놈 K11 RNAP 서열 NC_004665; Gene 12588850; Q859H5), 야생형 cpA1 122 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 NC_004777; 유전자 1733944; UniProtKB/Swiss-Prot 단백질 Q858N4), 야생형 cpYeo3-12 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 NC_026/Gene2) Q9T145) 및 야생형 gh-1 RNA 폴리 지우기(NCBI 게놈 서열 NC_004665; 유전자 1258850; UniProtKB/Swiss-Prot 단백질 Q859H5), 야생형 SP6 RNA 중합효소(NCBI 게놈 서열 NC_004831; Gene 1481778; UniProtKB/Swiss-Prot 단백질 Q7Y5R1), 및 상보적인 단일 가닥 RNA를 합성할 수 있는 이들의 돌연변이체 또는 유도체 5' - 3' 방향으로 이중 가닥 주형 DNA에 대한 서열, 보다 구체적으로 야생형 T7 RNA 중합효소, 야생형 T3 RNA 중합효소, 야생형 SP6 RNA 중합효소, 야생형 K1-5 RNA 중합효소 및 5' - 3' 방향으로 이중 가닥 주형 DNA에 서열 상보적인 단일 가닥 RNA를 합성할 수 있는 야생형 K1 E RNA 중합효소 및 이의 돌연변이체 또는 유도체 등이다.Said catalytic domain of bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase is in particular wild-type T7 RNA polymerase (NCBI genome sequence NC_001 604; gene 1261 050; Gene 1261 050); UniProtKB/Swiss-Prot P00573), wild-type T3 RNA polymerase (NCBI genome sequence NC_003298; Gene 927437; UniProtKB/Swiss-Prot Q778M8), wild-type K1 E RNA polymerase (NCBI genome sequence AM084415.1, UnisisProtKB/Sw Prot Q2WC24) , wild-type K1-5 RNA polymerase (NCBI genome sequence AY370674.1, NCBI YP_654105.1), wild-type K11 RNA polymerase (NCBI genome K11 RNAP sequence NC_004665; Gene 12588850; Q859H5), wild-type cpA1 122 RNA polymerase (NCBI genome sequence sequence NC_004777; gene 1733944; UniProtKB/Swiss-Prot protein Q858N4), wild-type cpYeo3-12 RNA polymerase (NCBI genome sequence NC_026/Gene2) Q9T145) and wild-type gh-1 RNA poly erase (NCBI genome sequence NC_004665; gene 1258850; UniProtKB /Swiss-Prot protein Q859H5), wild-type SP6 RNA polymerase (NCBI genome sequence NC_004831; Gene 1481778; UniProtKB/Swiss-Prot protein Q7Y5R1), and mutants or derivatives thereof capable of synthesizing complementary single-stranded RNA 5' -Sequences for double-stranded template DNA in the 3' direction, more specifically wild-type T7 RNA polymerase, wild-type T3 RNA polymerase, wild-type SP6 RNA polymerase, wild-type K1-5 RNA polymerase and duplex in the 5' - 3' direction wild-type K1 E RNA polymerase capable of synthesizing single-stranded RNA sequence-complementary to strand template DNA, and mutants or derivatives thereof; and the like.

박테리오파지 RNA 중합효소의 원형, 즉 박테리오파지 T7 RNA 중합효소는 시험관 내에서 효소가 매우 높은 진행성이고 37°C에서 5' - 3' 방향으로 240-250 뉴클레오티드/초를 연장한다는 이점이 있다. 더욱이, 진핵 세포에서 발현될 때, 박테리오파지 T7 RNA 중합효소는 대부분 세포질에 남아있다, 따라서 세포질에서 진핵 세포의 핵으로의 큰 DNA 분자(즉, 이식유전자)의 능동 전달 및 핵에서 세포질로 RNA 분자의 유출을 방지함으로써 이식유전자 발현 수준을 최적화할 수 있다.The prototype of bacteriophage RNA polymerase, namely bacteriophage T7 RNA polymerase, has the advantage that in vitro the enzyme is highly processive and extends 240-250 nucleotides/sec in the 5' - 3' direction at 37 °C. Moreover, when expressed in eukaryotic cells, bacteriophage T7 RNA polymerase mostly remains in the cytoplasm, thus active transfer of large DNA molecules (i.e., transgenes) from the cytoplasm to the nucleus of eukaryotic cells and transfer of RNA molecules from the nucleus to the cytoplasm. By preventing spillage, transgene expression levels can be optimized.

DNA-의존적 RNA 중합효소의 촉매 도메인은 K1 E 또는 K1-5 RNA 중합효소의 야생형 중 하나일 수 있지만 단일-합성을 할 수 있는 K1 E 또는 K1-5 RNA 중합효소의 돌연변이체일 수도 있다. 5' - 3' 방향으로 이중 가닥 주형 DNA에 서열상 상보적인 가닥 RNA(가공성 포함). 예를 들어, 상기 돌연변이는 K1E RNA 중합효소 돌연변이 R551 S, F644A, Q649S, G645A, R627S, 181 OS, D812E 및 K631 M, 특히 R551 S 등일 수도 있다.The catalytic domain of DNA-dependent RNA polymerase may be either the wild type of K1 E or K1-5 RNA polymerase, but may also be a mutant of K1 E or K1-5 RNA polymerase capable of mono-synthesis. Stranded RNA (including processability) that is sequence-complementary to the double-stranded template DNA in the 5' - 3' direction. For example, the mutation may be the K1E RNA polymerase mutations R551 S, F644A, Q649S, G645A, R627S, 181 OS, D812E and K631 M, particularly R551 S, and the like.

바람직하게는, 본 발명에 따른 키메라 효소의 DNA-의존성 RNA-중합효소의 상기 촉매 도메인은 내인성 유전자 전사와 상기 DNA 서열 전사 사이의 경쟁을 방지하기 위해 숙주 세포의 것과 상이한 효소로부터의 것이다.Preferably, said catalytic domain of the DNA-dependent RNA-polymerase of the chimeric enzyme according to the invention is from an enzyme different from that of the host cell to prevent competition between endogenous gene transcription and transcription of said DNA sequence.

캡핑효소와 Poly(A) polymeraseCapping enzyme and Poly(A) polymerase

진핵생물에서 전령 RNA(mRNA)의 전구체, 즉 pre-mRNA는 RNA 중합효소 II에 의해 합성된 다음 번역, 안정성 또는 면역 반응을 포함한 생물학적 활동에 필요한 여러 가지 전사 후 변형이 일어난다. 이러한 변형들에서 mRNA 대사 및 번역에 특히 중요한 2개는 5'-말단에 캡을 추가하고 3'-말단에 폴리아데닐화 꼬리를 추가이다.In eukaryotes, the precursor of messenger RNA (mRNA), or pre-mRNA, is synthesized by RNA polymerase II and then undergoes a number of post-transcriptional modifications necessary for biological activities including translation, stability, or immune response. Two of these modifications that are particularly important for mRNA metabolism and translation are the addition of a cap at the 5'-end and a polyadenylation tail at the 3'-end.

캡핑은 거의 모든 진핵 메신저 RNAs의 5'-말단에서 발견되는 특수 구조이다. 가장 단순한 캡 구조인 cap-0은 N7에서 메틸화된 구아닌 뉴클레오시드가 첨가된 결과로, 이 뉴클레오시드는 1차 RNA의 말단에 결합된 5'-5' 트리포스페이트에 의해 형성된다(즉, m7GpppN 여기서 N은 임의의 염기, m은 메틸 그룹 및 p는 포스페이트를 나타냄). 소위 표준 경로에서 cap-0의 형성은 일련의 세 가지 효소 반응을 포함한다. 즉, RNA triphosphatase(RTPase)는 초기 pre-mRNA의 5' triphosphate 말단의 γ phosphate 잔기를 제거하여 diphosphate로 전환시키고, RNA guanylyltransferase(GTase)는 GTP에서 GMP를 초기 RNA 말단의 diphosphate 5' 말단으로 전달하며, RNA N7-guanine methyltransferase (N7-MTase)는 구아닌의 아조트 azode 7에 있는 메틸 잔기를 첨가시켜 GpppN 캡을 형성하는 반응이다. Capping is a specialized structure found at the 5'-end of almost all eukaryotic messenger RNAs. The simplest cap structure, cap-0, is the result of the addition of a guanine nucleoside methylated at N7, which is formed by a 5'-5' triphosphate attached to the end of primary RNA (i.e., m7GpppN where N is any base, m is a methyl group and p is a phosphate). Formation of cap-0 in the so-called canonical pathway involves a series of three enzymatic reactions. That is, RNA triphosphatase (RTPase) removes the γ phosphate residue at the 5' triphosphate end of the nascent pre-mRNA and converts it to diphosphate, and RNA guanylyltransferase (GTase) transfers GMP from GTP to the diphosphate 5' end of the nascent RNA end. , RNA N7-guanine methyltransferase (N7-MTase) is a reaction that forms a GpppN cap by adding a methyl residue in azode 7 of guanine.

고등 진핵생물 및 일부 바이러스에서, 각각 cap1- 및 cap2-specific MTase로 명명된 두 개의 분리된 리보스-2'-0 MTase에 의해 첫 번째(즉, cap-1 구조; m7GpppNm2'-°pN) 및 두 번째(즉, cap2 구조; m7GpppNm2' 0pNm2' 0) 전사된 뉴클레오티드의 리보스의 2'-히드록실 그룹이 메틸화될 수 있다(Langberg and Moss 1981). 그러나 세포 N7-MTase 활성은 독점적으로 핵에 있으며 대조적으로 cap-1 ribose-2'-0 MTase 활성은 HeLa 세포의 세포질과 핵 모두에서 감지 된 반면 cap2 MTase 활성은 세포질에서만 발견된다.In higher eukaryotes and some viruses, the first (i.e., cap-1 structure; m7GpppNm2'-°pN) and two separate ribose-2'-0 MTases, termed cap1- and cap2-specific MTases, respectively. The 2'-hydroxyl group of the ribose of the second (i.e., cap2 structure; m7GpppNm2' 0pNm2' 0) transcribed nucleotide can be methylated (Langberg and Moss 1981). However, cellular N7-MTase activity is exclusively in the nucleus and in contrast cap-1 ribose-2′-0 MTase activity was detected in both the cytoplasm and nucleus of HeLa cells whereas cap2 MTase activity was only found in the cytoplasm.

5' 말단 m7GpppN 캡의 형성은 pre-mRNA 처리의 첫 번째 단계이다. m7GpppN 캡은 mRNA 안정성과 핵에서 세포질로의 전달에서 중요한 역할을 한다. 또한, 5'-말단 m7GpppN 캡은 작은 리보솜 서브유닛의 16S 부분이 mRNA로 이동하는 것을 매개하는 진핵생물 번역 개시 인자 4F(elF4F) 복합체를 고정함으로써 mRNA를 단백질로 번역하는 데 중요하다. 따라서 5'-말단 m7GpppN 캡은 시험관내 및 세포내에서 mRNA의 번역을 크게 향상시킨다. cap-0, cap-1 및 cap-2 변형은 차례로 인터페론 type-l 반응을 유도하는 RNA 센서 RIG-1 및 MDA5를 통해 비자기 RNA와 self를 구별함으로써 선천적 면역에 참여한다.Formation of the 5' terminal m7GpppN cap is the first step in pre-mRNA processing. The m7GpppN cap plays an important role in mRNA stability and transport from the nucleus to the cytoplasm. In addition, the 5'-terminal m7GpppN cap is important for the translation of mRNA into protein by anchoring the eukaryotic translation initiation factor 4F (elF4F) complex, which mediates the transfer of the 16S portion of the small ribosomal subunit into mRNA. Thus, the 5'-end m7GpppN cap greatly enhances the translation of mRNA in vitro and in cells. cap-0, cap-1 and cap-2 modifications participate in innate immunity by discriminating self from non-self RNA via the RNA sensors RIG-1 and MDA5, which in turn induce interferon type-l responses.

"캡핑 효소"는 mRNA의 5'-말단에 m7 GpppG 캡을 추가할 수 있고/있거나 RNA 서열의 궁극 또는 끝에서 두 번째 염기를 변형할 수 있는 임의의 효소를 의미한다. 표준 캡핑 효소 및 cap-1 또는 cap-2 뉴클레오사이드 2' 메틸트랜스퍼라제, N6-메틸-아데노신 트랜스퍼라제을 포함할 수 있다."Capping enzyme" means any enzyme capable of adding an m7 GpppG cap to the 5'-end of mRNA and/or modifying the terminal or penultimate base of an RNA sequence. standard capping enzymes and cap-1 or cap-2 nucleoside 2' methyltransferase, N6-methyl-adenosine transferase.

"cap-0 표준 캡핑 효소"는 일련의 3가지 효소 반응을 포함함으로써 RNA 분자의 5' 말단에 cap-0 구조를 추가할 수 있는 효소를 지칭한다. 즉, 초기 pre-mRNA에서 5' 삼인산 말단의 γ-인산 잔기를 제거하여 이인산 ppRNA 제조하는 RNA 트리포스파타제(RTPase), GTP에서 이인산 ppRNA 초기 RNA 말단으로 GMP를 전달하는 RNA 구아닐릴트랜스퍼라제(GTase), 및 GpppRNA 캡에 대한 구아닌의 질소 7 잔기에 메틸을 추가하는 RNA N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제(N7-MTase)이다. "cap-0 standard capping enzyme" refers to an enzyme capable of adding a cap-0 structure to the 5' end of an RNA molecule by involving a series of three enzymatic reactions. Namely, RNA triphosphatase (RTPase) that removes the γ-phosphate residue at the 5' triphosphate end of the nascent pre-mRNA to produce diphosphate ppRNA, and RNA guanylyltransferase that transfers GMP from GTP to the nascent end of the diphosphate ppRNA RNA. (GTase), and an RNA N7-guanine methyltransferase (N7-MTase) that adds a methyl to the nitrogen 7 residue of guanine for the GpppRNA cap.

cap-0 구조의 정식 형성에 관여하는 진핵 생물 및 바이러스의 효소 도메인은 다양한 수의 단백질 소단위로 조립될 수 있다.The enzymatic domains of eukaryotes and viruses involved in the canonical formation of cap-0 structures can assemble into a variable number of protein subunits.

세 가지 중요한 효소 도메인, 즉 RTPase, GTase 및 N7-MTase가 모두 포함된 단일 소단위 캡핑 효소. 이러한 효소에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않는다. ① Acanthamoeba Polyphaga mimivirus capping enzyme R382 (NCBI APMV genomic sequence NC_006450; UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q5UQX1), ② 효모 클루이베로마이세스 락티스 선형 염색체외 에피솜 pGKL2로부터의 ORF3 캡핑 효소(NCBI Kluyveromyces 599 pGgenomic 7 서열) UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P05469), ③ 아프리카 돼지 열병 바이러스 NP868R 캡핑 효소 (NCBI ASFV 게놈 서열 균주 BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P32094), VP4 Bluetongue 바이러스 캡핑 효소(NCBI BTV 혈청형 10 게놈 서열 Y00421 ; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P07132)이다.A single subunit capping enzyme that contains all three important enzymatic domains: RTPase, GTase and N7-MTase. These enzymes include, but are not limited to: ① Acanthamoeba Polyphaga mimivirus capping enzyme R382 (NCBI APMV genomic sequence NC_006450; UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q5UQX1), ② ORF3 capping enzyme from yeast Kluyveromyces lactis linear extrachromosomal episomal pGKL2 (NCBI Kluyveromyces 599 pGgenomic 7 sequence ) UniProtKB/Swiss-Prot accession number P05469), ③ African swine fever virus NP868R capping enzyme (NCBI ASFV genome sequence strain BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P32094), VP4 Bluetongue virus capping enzyme (NCBI BTV serotype 10 genome sequence Y00421; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P07132).

다음을 포함하지만 이에 국한되지 않는 두 개의 소단위로 구성된 캡핑 효소는 ① RTPase 및 GTase 효소 활성을 모두 갖는 RNGTT 서브유닛으로 구성된 포유동물 캡핑 효소 (HCE1로도 명명됨; 인간 및 마우스 UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 060942 및 055236, 각각) 및 N7-MTase 효소 활성을 갖는 RNMT (인간 및 마우스 UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q05D80 및 D3YYS7, 각각), ② RTPase, GTase 및 N7-MTase 효소 도메인을 갖는 D1R 유전자 산물로 구성된 백시니아 캡핑 효소(서열 균주 웨스턴 리저브 NC_006998.1; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P04298) 및 D12L 유전자 생성물 고유 효소 활성은 없지만 RNA N7-MTase 활성을 크게 향상시키는 D1R 서브유닛(게놈 서열 균주 웨스턴 리저브 NC_006998.1; 유전자 3707515; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P04318) 등이다.Capping enzymes composed of two subunits, including but not limited to: ① Mammalian capping enzymes composed of the RNGTT subunit having both RTPase and GTase enzyme activities (also named HCE1; human and mouse UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. 060942 and 055236, respectively) and RNMT with N7-MTase enzyme activity (human and mouse UniProtKB/Swiss-Prot Accession Nos. Q05D80 and D3YYS7, respectively), ② consisting of the D1R gene product with RTPase, GTase and N7-MTase enzyme domains. Vaccinia capping enzyme (sequence strain Western Reserve NC_006998.1; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P04298) and the D1R subunit that greatly enhances RNA N7-MTase activity (genomic sequence strain Western Reserve NC_006998 .1; Gene 3707515; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P04318), etc.

3개의 서브유닛으로 구성된 캡핑 효소는 RTPase가 있는 Saccharomyces cerevisiae CET1(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 013297), GTase가 있는 CEG1(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q01 159) 및 N7-MTase 촉매 활성을 갖는 ABD1 (UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P32783) 등이다.Capping enzymes composed of three subunits include Saccharomyces cerevisiae CET1 with RTPase (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. 013297), CEG1 with GTase (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. Q01 159) and ABD1 with N7-MTase catalytic activity. (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P32783) et al.

"cap-0 비정규 캡핑 효소"는 RNA 분자의 5' 말단에 cap-0 구조를 추가할 수 있지만 정규 효소적 과정과 다른 경로에 있는 효소를 의미한다. 세 가지 비표준 5' RNA 캡 합성 메커니즘이 보고되었다."cap-0 noncanonical capping enzyme" means an enzyme capable of adding a cap-0 structure to the 5' end of an RNA molecule, but in a pathway different from the normal enzymatic process. Three non-canonical 5' RNA cap synthesis mechanisms have been reported.

"cap-1 캡핑 효소"라는 용어는 RNA 분자의 5' 말단에 cap-1 구조를 부가할 수 있는 효소를 의미한다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "캡-2 캡핑 효소"는 RNA 분자의 5' 말단에 캡-2 구조를 부가할 수 있는 효소를 지칭한다.The term "cap-1 capping enzyme" refers to an enzyme capable of adding a cap-1 structure to the 5' end of an RNA molecule. As used herein, the term "cap-2 capping enzyme" refers to an enzyme capable of adding a cap-2 structure to the 5' end of an RNA molecule.

포유동물, 고등 진핵생물 및 일부 바이러스에서 두 개의 캡 변형이 발견되는데, 이는 효모 및 식물 mRNA에 없고, 뉴클레오티드의 리보스 부분의 2' 히드록시기의 메틸화에 의해 생성된다. mRNA의 5' 말단: 첫 번째 mRNA 뉴클레오티드에서 cap-1, 두 번째 mRNA 뉴클레오티드에서 cap-2. Cap-1 메틸화는 거의 모든 포유동물 mRNA 분자에서 발견되는 반면 mRNA의 절반만이 두 번째 전사된 뉴클레오티드에 2'-O-메틸화된 잔기를 포함한다.Two cap modifications are found in mammals, higher eukaryotes and some viruses, which are absent in yeast and plant mRNAs and are produced by methylation of the 2' hydroxy group of the ribose portion of the nucleotide. 5' end of the mRNA: cap-1 at the first mRNA nucleotide, cap-2 at the second mRNA nucleotide. Cap-1 methylation is found in almost all mammalian mRNA molecules, whereas only half of mRNAs contain a 2'-O-methylated residue at the second transcribed nucleotide.

포유류에서 cap-1 및 cap-2 변형은 2개의 리보스-2'-0 메틸트랜스퍼라제(뉴클레오사이드-2'-메틸트랜스퍼라제 또는 2'-0-MTase라고도 함)에 의해 수행된다. In mammals, cap-1 and cap-2 modifications are carried out by two ribose-2'-0 methyltransferases (also called nucleoside-2'-methyltransferases or 2'-0-MTases).

첫째, MTR1(cap-1 리보스-2'-0 MTase 활성, FTSJD2, KIAA0082 또는 ISG95라고도 함; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q8N1 G2)은 핵에서만 발견되며 추정되는 핵 위치 신호 및 RNA 결합에 잠재적으로 관여하는 G-패치 도메인이다. 놀랍게도, MRT1은 RNA 중합효소 II의 CTD와 연관되는데, 이는 cap-1 형성이 mRNA 합성 초기에 발생함을 나타냅니다. First, MTR1 (cap-1 ribose-2′-0 MTase activity, also known as FTSJD2, KIAA0082 or ISG95; UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q8N1 G2) is found only in the nucleus and is potentially involved in putative nuclear localization signals and RNA binding. It is the G-patch domain involved. Surprisingly, MRT1 is associated with the CTD of RNA polymerase II, indicating that cap-1 formation occurs early in mRNA synthesis.

둘째, MTR2(캡 2 리보스-2'-0 MTase, FTSJD1 또는 FLJ1 1 171로도 명명됨; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q8IYT2)는 S-아데노실메티오닌에서 두 번째의 2'-O-리보스로 메틸기를 전달한다. mRNA와 작은 핵 RNA의 뉴클레오티드. MTR2에는 구아노신 cap-0 또는 cap-1 변형의 N7 메틸화가 필요하지 않지만 cap-1의 존재는 MTR2 활성을 증가시킨다. MTR2 단백질은 핵 MTR1과 대조적으로 핵과 세포질 전체에 분포되어 있다.Second, MTR2 (cap 2 ribose-2'-0 MTase, also named FTSJD1 or FLJ1 1 171; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. Q8IYT2) is a methyl group from S-adenosylmethionine to the second 2'-O-ribose convey Nucleotides of mRNA and small nuclear RNA. Although MTR2 does not require guanosine cap-0 or N7 methylation of cap-1 modifications, the presence of cap-1 increases MTR2 activity. MTR2 protein is distributed throughout the nucleus and cytoplasm, in contrast to nuclear MTR1.

일부 진핵 바이러스는 다음을 포함하여 자체 cap-1 및/또는 cap-2 2'-0-MTase를 가지고 있다. 백시니아 바이러스로부터의 VP39(NCBI 게놈 서열 NC_006998.1; cap-1 및 cap-2 2'-O-MTase 효소 활성을 모두 갖는 UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 YP_232977이다. Autographa californica Nucleopolyhedrovirus로부터의 Orf69(NCBI 게놈 서열 NC_001623.1; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P41469)이다. 코로나바이러스의 nspl 6(인간 SARS 코로나바이러스 NCBI 게놈 서열 NC_004718.3의 폴리프로테인 1 ab의 잔기 6776-7073; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P0C6X7)이다. GTase 및 N7-MTase 효소 활성 외에 2'-0-MTase를 갖는 Reovirus(예: 포유류 오르토레오바이러스 유형 3, 균주 Dearing; NCBI 게놈 서열 J03488; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P1 1079)로부터의 λ2 단백질( Bujnicki 및 Rychlewski 2001), 청설 바이러스로부터의 VP4(NCBI BTV 혈청형 10 게놈 서열 ID Y00421; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P07132), 뎅기열 바이러스, 서열 바이러스, 지카 바이러스를 포함하는 플라비바이러스로부터의 NS5 , Meaban 바이러스, Yokose 바이러스, St. Louis 뇌염 바이러스, 일본 뇌염 바이러스, 진드기 매개 뇌염 바이러스(예: 뎅기열 바이러스 유형 1 균주 Nauru/West Pac/1974의 다단백질; NCBI 게놈 서열 U88535; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P17763)은 또한 m RNA의 내부 아데노신 잔기를 메틸화할 수 있다.Some eukaryotic viruses have their own cap-1 and/or cap-2 2'-0-MTase, including: VP39 from vaccinia virus (NCBI genome sequence NC_006998.1; UniProtKB/Swiss-Prot accession number YP_232977 with both cap-1 and cap-2 2'-O-MTase enzyme activities. Orf69 from Autographa californica Nucleopolyhedrovirus (NCBI genome sequence NC_001623.1; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P41469) nspl 6 of coronavirus (residues 6776-7073 of polyprotein 1 ab of human SARS coronavirus NCBI genome sequence NC_004718.3; accession UniProtKB/Swiss-Prot No. P0C6X7) Reovirus with 2′-0-MTase in addition to GTase and N7-MTase enzymatic activities (e.g. mammalian orthoreovirus type 3, strain Dearing; NCBI genome sequence J03488; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P1 1079). λ2 protein from Bujnicki and Rychlewski 2001, VP4 from blue tongue virus (NCBI BTV serotype 10 genome sequence ID Y00421; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P07132), dengue fever virus, sequence virus, flavi including zika virus NS5 from viruses, Meaban virus, Yokose virus, St. Louis encephalitis virus, Japanese encephalitis virus, tick-borne encephalitis virus (e.g. polyprotein of dengue virus type 1 strain Nauru/West Pac/1974; NCBI genome sequence U88535; UniProtKB/ Swiss-Prot Accession No. P17763) can also methylate internal adenosine residues of mRNA.

본 발명에 따른 키메라 효소는 하기를 포함하거나 이로 이루어진다. RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인; 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인; N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인; 그리고 단백질-RNA 테더링 시스템의 적어도 하나의 RNA-결합 도메인일 수 있다.A chimeric enzyme according to the present invention comprises or consists of one or more catalytic domains of RNA triphosphatase; one or more catalytic domains of a guanylyltransferase; one or more catalytic domains of N7-guanine methyltransferase; and at least one RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system.

특히, 상기 촉매 도메인 중 적어도 하나는 cap-0 표준 캡핑 효소, 보다 구체적으로 바이러스 cap-0 표준 캡핑 효소의 촉매 도메인이다.In particular, at least one of said catalytic domains is a catalytic domain of a cap-0 canonical capping enzyme, more specifically a viral cap-0 canonical capping enzyme.

"RNA 트리포스파타제"(RTPase)는 초기 pre-mRNA의 5' 트리포스페이트 말단의 Y 포스페이트 잔기를 디포스페이트로 제거하는 효소에 관한 것이다. "RNA 구아닐릴트랜스퍼라제"(GTase)는 GMP를 GTP에서 이인산 초기 RNA 말단으로 전달하는 효소를 의미한다. "N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제"(N7-MTase)는 GpppN 캡에 구아닌의 아조트 7에 있는 메틸 잔기를 추가하는 효소에 관한 것이다."RNA triphosphatase" (RTPase) relates to an enzyme that removes the Y phosphate residue at the 5' triphosphate end of nascent pre-mRNA to diphosphate. “RNA guanylyltransferase” (GTase) refers to an enzyme that transfers GMP from GTP to the nascent diphosphate RNA terminus. "N7-guanine methyltransferase" (N7-MTase) relates to an enzyme that adds a methyl residue at azot 7 of guanine to the cap of GpppN.

RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 동일하거나 상이한 캡핑 효소의 것일 수 있다.The catalytic domain of RNA triphosphatase, guanylyltransferase, and N7-guanine methyltransferase may be from the same or different capping enzymes.

바람직하게는, RNA 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 유리하게는 비교적 단순한 구조 및 잘 특성화된 효소 활성을 갖는 하나 또는 여러 세포질 효소로부터 유래한다. 따라서, 특히, RNA 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 하나 이상의 바이러스 캡핑 효소, 또는 세포질 에피솜의 캡핑 효소의 촉매 도메인일 수 있다.Preferably, the catalytic domain of RNA triphosphatase, guanylyltransferase, N7-guanine methyltransferase is advantageously derived from one or several cytoplasmic enzymes with relatively simple structures and well-characterized enzymatic activities. Thus, in particular, the catalytic domain of RNA triphosphatase, guanylyltransferase, N7-guanine methyltransferase may be the catalytic domain of one or more viral capping enzymes, or cytoplasmic episomal capping enzymes.

RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 특히 야생형 백시니아 바이러스 캡핑 효소, 야생형 블루텅 바이러스 캡핑 효소, 야생형 대나무 모자이크 바이러스 캡핑 효소, 야생형 아프리카돼지열병 바이러스 캡핑 효소, Lake phycodnavirus 2(OLPV2) 캡핑 효소, 야생형 Phaeocystis globosa 바이러스 캡핑 효소, 야생형 Chrysochromulina ericina 바이러스 캡핑 효소 및 이들의 돌연변이체 또는 유도체는 각각 초기 전의 5' 트리포스페이트 말단의 γ 포스페이트 잔기를 제거할 수 있다. mRNA를 이인산으로 전환하거나 GTP에서 GMP를 이인산 초기 RNA 말단으로 옮기거나 구아니의 아조트 7에 메틸 잔기를 추가한다. GpppN 캡에 대해, 보다 구체적으로는 초기 pre-m RNA의 5' 트리포스페이트 말단의 γ 포스페이트 잔기를 디포스페이트로 또는 GMP를 전달할 수 있는 야생형 아프리카 돼지열병 바이러스 캡핑 효소 및 이의 돌연변이체 또는 유도체 이인산 초기 RNA 말단에 GTP를 추가하거나 GpppN 캡에 구아닌의 아조트 7에 메틸 잔기를 추가한다.The catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase of guanylyltransferase, in particular wild-type vaccinia virus capping enzyme, wild-type bluetongue virus capping enzyme, wild-type bamboo mosaic virus capping enzyme, wild-type African swine fever Viral capping enzyme, Lake phycodnavirus 2 (OLPV2) capping enzyme, wild-type Phaeocystis globosa virus capping enzyme, wild-type Chrysochromulina ericina virus capping enzyme, and mutants or derivatives thereof, respectively, can remove the γ phosphate residue at the 5' triphosphate terminal before initialization. there is. Diphosphate conversion of mRNA, transfer of GMP from GTP to the initial diphosphate RNA terminus, or addition of a methyl residue to azot 7 of guanine. For the GpppN cap, more specifically, a wild-type African swine fever virus capping enzyme capable of transferring γ phosphate residues at the 5' triphosphate end of the nascent pre-mRNA to diphosphate or GMP, and mutants or derivatives thereof. Add a GTP to the RNA end or add a methyl residue to azot 7 of guanine in the GpppN cap.

"백시니아 바이러스 캡핑 효소"는 백시니아 바이러스의 이종이량체 D1 R/D12L 캡핑 효소에 관한 것이다. RTPase, GTase 및 N7-MTase 효소 도메인을 갖는 D1 R 유전자 산물(genomic sequence strain Western Reserve NC_006998.1 ; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P04298) 및 D12L 유전자 산물은 고유의 효소 활성은 없지만 RNA N7- D1R 소단위의 MTase 활성(게놈 서열 균주 웨스턴 리저브 NC_006998.1, 유전자 3707515, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P04318)이다."Vaccinia virus capping enzyme" relates to the heterodimeric D1 R/D12L capping enzyme of vaccinia virus. The D1 R gene product (genomic sequence strain Western Reserve NC_006998.1 ; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P04298) and the D12L gene product, which have RTPase, GTase and N7-MTase enzymatic domains, have no intrinsic enzymatic activity, but the RNA N7-D1R subunit of MTase activity (genomic sequence strain Western Reserve NC_006998.1, gene 3707515, UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P04318).

"청설 바이러스 캡핑 효소"는 76kDa 단백질(644개 아미노산; 서열은 예를 들어 NCBI BTV 혈청형 10 게놈 참조)인 청설 바이러스(BTV)의 단일 단위 VP4 캡핑 효소에 관한 것이다. 서열 Y00421; 유전자 29431 57; UniProtKB/Swiss-Prot P07132). 이 캡핑 효소는 카르복실 말단 근처에 위치한 류신 지퍼를 통해 동종이량체화할 수 있다. VP4는 mRNA m7GpppN 캡핑 합성에 필요한 세 가지 효소 단계 모두를 촉매한다: RTPase, GTase 및 N7998 MTase 이다."Blue tongue virus capping enzyme" relates to the single unit VP4 capping enzyme of blue tongue virus (BTV), a 76 kDa protein (644 amino acids; sequence referenced, eg, NCBI BTV serotype 10 genome). sequence Y00421; gene 29431 57; UniProtKB/Swiss-Prot P07132). This capping enzyme can homodimerize through a leucine zipper located near the carboxyl terminus. VP4 catalyzes all three enzymatic steps required for the synthesis of mRNA m7GpppN capping: RTPase, GTase and N7998 MTase.

"대나무 모자이크 바이러스 캡핑 효소"는 단일 단위 155-kDa 단백질(1365-아미노산; NCBI BMV 분리 BaMV-0)인 대나무 모자이크 바이러스(BMV) mRNA 캡핑 효소인 ORF1에 관한 것이다. 게놈 서열 NC_001642, 유전자 1497253, UniProtKB/Swiss-Prot Q65005). ORF1 단백질은 m7GpppNm RNA 캡핑, 즉 RTPase, GTase 및 N7-MTase를 생성하는 데 필요한 모든 효소 활성을 가지고 있다. "Bamboo mosaic virus capping enzyme" relates to the bamboo mosaic virus (BMV) mRNA capping enzyme, ORF1, which is a single unit 155-kDa protein (1365-amino acid; NCBI BMV isolate BaMV-0). Genome sequence NC_001642, gene 1497253, UniProtKB/Swiss-Prot Q65005). The ORF1 protein has all the enzymatic activities necessary to generate m7GpppNm RNA capping, namely RTPase, GTase and N7-MTase.

"아프리카 돼지열병 바이러스 캡핑 효소"(ASFV)는 단일 단위 100kDa 단백질(868개 아미노산; NCBI ASFV 게놈 서열 균주 BA71V)인 NP868R 캡핑 효소(G4R)에 관한 것이다. NC_001 659; Gene 1488865; UniProtKB/Swiss-Prot P32094), m7GpppN m RNA 캡핑, 즉 RTPase, GTase 및 N7-MTase를 생성하는 데 필요한 모든 효소 활성을 가지고 있다. "African swine fever virus capping enzyme" (ASFV) relates to a single unit 100 kDa protein (868 amino acids; NCBI ASFV genome sequence strain BA71V), NP868R capping enzyme (G4R). NC_001 659; Gene 1488865; UniProtKB/Swiss-Prot P32094), which has all the enzymatic activities required to generate m7GpppN mRNA capping, namely RTPase, GTase and N7-MTase.

"가시메바 폴리파가 미미바이러스 캡핑 효소"는 또 다른 단일 단위 136.5kDa 단백질(1170개 아미노산; NCBI APMV 게놈 서열 NC_006450; Gene 3162607; Gene 3162607; UniProtKB/Swiss-Prot Q5UQX1 )인 R382(APMV)에 관한 것이다."Gasimoeba polyphaga mimivirus capping enzyme" relates to R382 (APMV), another single unit 136.5 kDa protein (1170 amino acids; NCBI APMV genome sequence NC_006450; Gene 3162607; Gene 3162607; UniProtKB/Swiss-Prot Q5UQX1). will be.

"유기 레이크 피코나바이러스 1(OLPV1) 캡핑 효소"는 NCBI 수탁 번호 ADX05869.1로 참조되는 889개의 단일 단위 아미노산을 지칭한다."Organic lake picornavirus 1 (OLPV1) capping enzyme" refers to 889 single unit amino acids referenced by NCBI accession number ADX05869.1.

"유기 레이크 피코드나바이러스 2(OLPV2) 캡핑 효소"는 NCBI 등록 번호 ADX06468.1로 참조되는 942개의 단일 단위 아미노산을 의미한다."Organic Lake Picodnavirus 2 (OLPV2) capping enzyme" refers to 942 single unit amino acids referenced by NCBI accession number ADX06468.1.

"페오시스티스 글로보사 바이러스 캡핑 효소"는 UniProtKB/Swiss-Prot YP_008052553.1로 참조되는 1066개의 단일 단위 아미노산을 지칭한다."Pheocystis globosa virus capping enzyme" refers to 1066 single unit amino acids referenced as UniProtKB/Swiss-Prot YP_008052553.1.

"크리소크로무리나 에리시나 바이러스 캡핑 효소"는 UniProtKB/Swiss-Prot YP_009173557.1로 참조되는 965개의 단일 단위 아미노산을 지칭한다."Chrysochromurina erysina virus capping enzyme" refers to 965 single unit amino acids referenced as UniProtKB/Swiss-Prot YP_009173557.1.

N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 RNA 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 pGKL2와 같은 세포질 에피솜의 캡핑 효소로부터 유래한다. 특히, RNA 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 클루이베로마이세스 락티스 pGKL2의 ORF3 유전자에 의해 코딩되는 효모 선형 염색체외 에피솜 pGKL2의 캡핑 효소의 전체 또는 일부에 포함된다. (NCBI Kluyveromyces lactis CB 2359 pGKL2 게놈 서열 NC_010187; UniProtKB/Swiss-Prot P05469) 및 이는 594개 아미노산 단백질(70.6 kDa 단백질)이다.The catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, RNA triphosphatase, and guanylyltransferase are derived from cytoplasmic episomal capping enzymes such as pGKL2. In particular, the catalytic domains of RNA triphosphatase, guanylyltransferase, and N7-guanine methyltransferase are all or part of the yeast linear extrachromosomal episomal capping enzyme of pGKL2 encoded by the ORF3 gene of Kluyveromyces lactis pGKL2. included in (NCBI Kluyveromyces lactis CB 2359 pGKL2 genome sequence NC_010187; UniProtKB/Swiss-Prot P05469) and it is a 594 amino acid protein (70.6 kDa protein).

RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인은 단량체, 즉 하나의 폴리펩티드에 포함된다. 예를 들어, 상기 단량체는 본 발명에 따른 단량체 캡핑 효소 또는 단량체 키메라 효소일 수 있다.The catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of guanylyltransferase, and the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase are contained in a monomer, i.e., one polypeptide. For example, the monomer may be a monomeric capping enzyme or a monomeric chimeric enzyme according to the present invention.

특히, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인, 상기 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인은 단량체 캡핑 효소에 포함된다. 이 경우, 본 발명에 따른 키메라 효소는 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 포함하는 단량체 캡핑 효소를 포함한다. 상기 모노머 캡핑 효소는 모노머 바이러스 캡핑 효소일 수 있으며, 특히 야생형 블루텅 바이러스 캡핑 효소, 야생형 대나무 모자이크 바이러스 캡핑 효소, 야생형 아프리카 돼지열병 바이러스 캡핑 효소, 야생형으로 이루어진 군에서 선택된다. 아칸타메바 폴리파가 미미바이러스 캡핑 효소, 야생형 OLPV1 캡핑 효소, 야생형 OLPV2 캡핑 효소, 야생형 파이오시스티스 글로보사 바이러스 캡핑 효소, 야생형 크리소크로물리나 에리시나 바이러스 캡핑 효소 및 m7GpppN 캡을 부가할 수 있는 이들의 돌연변이체 및 유도체 RNA 분자의 5'-말단에서, 보다 구체적으로 야생형 아프리카 돼지열병 바이러스 캡핑 효소 및 RNA 분자의 5'-말단에 m7GpppN 캡을 추가할 수 있는 이의 돌연변이체 및 유도체, 및 심지어 보다 구체적으로 야생형 아프리카돼지열병 바이러스 캡핑 효소이다.In particular, the catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of guanylyltransferase, and the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase are included in the monomeric capping enzyme. In this case, the chimeric enzyme according to the present invention comprises a monomer capping enzyme comprising a catalytic domain of RNA triphosphatase, a catalytic domain of guanylyltransferase, and a catalytic domain of N7-guanine methyltransferase. The monomeric capping enzyme may be a monomeric virus capping enzyme, and is particularly selected from the group consisting of a wild-type blue tongue virus capping enzyme, a wild-type bamboo mosaic virus capping enzyme, a wild-type African swine fever virus capping enzyme, and a wild-type capping enzyme. Acanthamoeba polyphaga mimivirus capping enzyme, wild-type OLPV1 capping enzyme, wild-type OLPV2 capping enzyme, wild-type Pyocystis globosa virus capping enzyme, wild-type chrysochromulina erysina virus capping enzyme and m7GpppN capable of adding caps Mutants and derivatives thereof, and more specifically wild-type African swine fever virus capping enzymes and mutants and derivatives thereof capable of adding an m7GpppN cap to the 5'-end of RNA molecules, and even more Specifically, it is a wild-type African swine fever virus capping enzyme.

본 발명에 따른 키메라 효소는 또한 본 발명의 키메라 효소의 적어도 하나의 촉매 도메인, 특히 캡핑 효소의 적어도 하나의 촉매 도메인, 보다 특히 적어도 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 바람직하게는 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 촉매 도메인이다.The chimeric enzyme according to the present invention also comprises at least one catalytic domain of the chimeric enzyme of the present invention, in particular at least one catalytic domain of the capping enzyme, more particularly at least the catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of guanylyltransferase, N7 -It is one catalytic domain selected from the group consisting of the catalytic domain of guanine methyltransferase, preferably the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase.

예를 들어, 본 발명의 키메라 효소의 하나 이상의 촉매 도메인의 활성을 향상시키는 상기 도메인은 백시니아 바이러스 D12L 유전자(게놈 서열 NC_006998.1; Gene3707515; UniProtKB/Swiss- Prot YP_232999.1 ), 고유 효소 활성은 없지만 백시니아 mRNA 캡핑 효소의 D1R 서브유닛의 RNA N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제 활성을 크게 향상시킨다.For example, the domain that enhances the activity of one or more catalytic domains of the chimeric enzyme of the present invention is the vaccinia virus D12L gene (genomic sequence NC_006998.1; Gene3707515; UniProtKB/Swiss-Prot YP_232999.1), the intrinsic enzyme activity is but greatly enhances the RNA N7-guanine methyltransferase activity of the D1R subunit of the vaccinia mRNA capping enzyme.

본 발명에 따른 키메라 효소는 cap-0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소 이외의 5'-말단 RNA 처리 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 추가로 포함한다.The chimeric enzyme according to the present invention further comprises at least one catalytic domain of a 5'-end RNA processing enzyme other than cap-0, cap-1 and cap-2 capping enzymes.

"cap-0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소 이외의 5'-말단 RNA 처리 효소"는 cap-0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소 이외의 mRNA 서열의 궁극 또는 끝에서 두 번째 염기를 변형할 수 있는 효소에 관한 것이다. 0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소, N6-메틸-아데노신 전이효소 및 5' 말단에 2,2,7-트리메틸구아노신(TMG) 및 2,7-트리메틸구아노신(DMG) 캡 변형을 추가할 수 있는 효소 RNA 분자의 cap-0, cap-1, cap-2 변형 이외의 다른 캡핑 변형은 진핵생물 또는 바이러스 mRNA에서 특성화되었다. 예를 들어, 첫 번째 염기의 N6-메틸-아데노신 전이효소에 의한 m6A 메틸화는 세포의 mRNA 운명에 영향을 미치는 가역적 변형이다. snRNA, 텔로머라제 RNA, 트랜스-스플라이싱된 선충류 mRNA 및 특정 바이러스 mRNA에 존재하는 2,2,7-트리메틸구아노신(TMG) 및 2,7-트리메틸구아노신(DMG) 캡 변형은 번역의 이점을 부여할 수 있다. TMG 및 DMG는 바이러스의 특수 효소(예: DNA mimivirus의 L320, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q5UQR2, 원생동물(예: Giardia lamblia trimethylguanosine synthase(NCBI 수탁 번호 EAA4643)에 의해 수행된다. 하위 진핵생물(예: Schizosaccharomyces pombe trimethylguanosine synthase, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q09814), 인간 트리메틸구아노신 합성효소 1 UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q96RS0이다. "5'-terminal RNA processing enzyme other than cap-0, cap-1 and cap-2 capping enzyme" means the penultimate or penultimate base of an mRNA sequence other than cap-0, cap-1 and cap-2 capping enzyme It is about enzymes that can transform 0, cap-1 and cap-2 capping enzymes, N6-methyl-adenosine transferase and 2,2,7-trimethylguanosine (TMG) and 2,7-trimethylguanosine (DMG) cap modifications at the 5' end Other capping modifications other than cap-0, cap-1 and cap-2 modifications of appendable enzymatic RNA molecules have been characterized in eukaryotic or viral mRNAs. For example, m6A methylation by the N6-methyl-adenosine transferase of the first base is a reversible modification affecting cellular mRNA fate. The 2,2,7-trimethylguanosine (TMG) and 2,7-trimethylguanosine (DMG) cap modifications present in snRNA, telomerase RNA, trans-spliced nematode mRNA and certain viral mRNAs play a role in translational advantage can be given. TMG and DMG are carried out by specialized enzymes in viruses (e.g. L320 in DNA mimivirus, UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q5UQR2, protozoa (e.g. Giardia lamblia trimethylguanosine synthase (NCBI accession number EAA4643)). Lower eukaryotes (e.g. : Schizosaccharomyces pombe trimethylguanosine synthase, UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q09814), human trimethylguanosine synthase 1 UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q96RS0.

키메라 효소는 본 발명은 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 추가로 포함한다.The chimeric enzyme of the present invention further comprises one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase.

본 발명자는 캡핑 효소의 적어도 하나의 촉매 도메인, 단백질-RNA 테더링 시스템의 적어도 하나의 RNA-결합 도메인 및 폴리(A) 중합효소는 RNA 중합효소을 포함하는 단량체 또는 올리고머 키메라 효소는 폴리(A) 중합효소의 존재하에 캡핑 효소의 조합과 비교하여, RNA polymerase에 의해 제조되는 특정 mRNA의 캡핑 속도를 상승적으로 크게 증가시킬 수 있었다. 캡핑 효소와 폴리(A) 중합효소는 자연적으로 물리적으로 연결되어 있지 않고 특정 RNA 서열에 대한 결합 도메인을 포함하지 않기 때문에 이러한 결과는 예상치 못한 것이다. 당업자라면 성분이 동일하므로 동일한 발현율을 기대할 수 있을 것이다.The present inventors provide that a monomeric or oligomeric chimeric enzyme comprising at least one catalytic domain of a capping enzyme, at least one RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system and a poly(A) polymerase is an RNA polymerase, poly(A) polymerization Compared to the combination of capping enzymes in the presence of the enzyme, it was possible to synergistically increase the capping rate of a specific mRNA produced by RNA polymerase. This result is unexpected because capping enzymes and poly(A) polymerases are not physically linked in nature and do not contain binding domains for specific RNA sequences. A person skilled in the art would expect the same expression rate because the components are the same.

"폴리(A) 중합효소"는 ATP로부터 RNA 분자의 3' 말단으로의 아데노신 잔기의 주형이 아닌 부가를 촉매할 수 있는 임의의 효소에 관한 것이다."Poly(A) polymerase" refers to any enzyme capable of catalyzing the non-template addition of an adenosine residue from ATP to the 3' end of an RNA molecule.

폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인은 포유동물(예: PAPOLA, PAPOLG), 효모(예: Saccharomyces cerevisiae PAP1, Schizosaccharomyces pombe PLA1, 칸디다)를 포함하는 표준 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인이다. albicans PAP, Pneumocystis carinii PAP), 원생동물, 바이러스 및 세균 표준 폴리(A) 중합효소이다.The catalytic domain of poly(A) polymerase is the catalytic domain of standard poly(A) polymerases including mammalian (eg PAPOLA, PAPOLG), yeast (eg Saccharomyces cerevisiae PAP1, Schizosaccharomyces pombe PLA1, Candida). albicans PAP, Pneumocystis carinii PAP), protozoan, viral and bacterial standard poly(A) polymerases.

특히 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인은 세포질 표준 폴리(A) 중합효소이며, 보다 구체적으로 하기로 이루어진 군에서 선택된다.In particular, said catalytic domain of a poly(A) polymerase is a cytoplasmic canonical poly(A) polymerase, more specifically selected from the group consisting of:

적어도 부분적으로 세포질 효소인 PAPOLB(인간 및 마우스 PAPOLB, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q9NRJ5 및 Q9WVP6)를 포함하는 포유동물 세포질 폴리(A) 중합효소; PAPOLA의 돌연변이체(인간 및 마우스 PAPOLA, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P51003 및 Q61 183 각각), 여기서 핵 국재화 신호의 돌연변이 또는 결실은 핵 효소를 세포질로 재배치할 수 있으며, PAPOLG의 돌연변이체(각각 인간 및 마우스 PAPOLG, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q9BWT3 및 Q6PCL9)에서 핵 국재화 신호의 돌연변이 또는 결실은 핵 효소를 세포질로 재배치할 가능성이 있다,mammalian cytoplasmic poly(A) polymerase, including at least in part the cytoplasmic enzyme PAPOLB (human and mouse PAPOLB, UniProtKB/Swiss-Prot Accession Nos. Q9NRJ5 and Q9WVP6); Mutants of PAPOLA (human and mouse PAPOLA, UniProtKB/Swiss-Prot Accession Nos. P51003 and Q61 183, respectively), in which mutations or deletions of nuclear localization signals can relocate nuclear enzymes to the cytoplasm, mutants of PAPOLG (respectively Mutations or deletions of nuclear localization signals in human and mouse PAPOLG, UniProtKB/Swiss-Prot accession numbers Q9BWT3 and Q6PCL9) have the potential to relocate nuclear enzymes to the cytoplasm.

효모 또는 원생동물 폴리(A) 중합효소(예. Saccharomyces cerevisiae PAP1의 돌연변이, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P29468; Schizosaccharomyces pombe PLA1, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q10295), Candida albicans PAP(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q9UW26), Pneumocystis carinii PAP(Pneumocystis jiroveci로도 명명됨, Z0A2 수탁 번호 A2Prot0/Sw 돌연변이; 핵 국소화 신호의 결실은 핵 효소를 세포질로 재배치할 가능성이 높음), 뿐만 아니라 다른 호냉성, 중온성, 호열성 또는 고온성 효모 또는 원생동물 균주 바이러스성 폴리(A) 중합효소, VP55 촉매 서브유닛(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 균주 Western Reserve P23371) 및 공정성 인자(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 균주 Western Reserve P07617)로 작용하는 VP39로 구성된 이종이량체 백시니아 바이러스 폴리(A) 중합효소 포함), 기타 수두-바이러스 폴리(A) 중합효소(예: Cowpox 바이러스, Monkeypox 바이러스 또는 Camelpox 바이러스), 아프리카 돼지 열병 바이러스(C475L), UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 A0A0A1 E081), Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 E3VZZ8) 및 Megavirus chilensis Mg561 폴리(A) 중합효소(NCBI 수탁 번호: A2EXum602)(NCBI 수탁 번호: YP_602), Mamavirus(NCBI 수탁 번호 AEQ60527), Cafeteria roenbergensis BV-PW1 바이러스(NCBI 수탁 번호 YP_003969918), Megavirus Iba(NCBI 수탁 번호 AGD92490), Yellowstone Lake mimivirus(NCBI 수탁 번호 YP_012917), YP_009173345), 유기 레이크 피코드나바이러스 1(NCBI 수탁 번호 ADX05881), 유기 레이크 피코드나바이러스 2(NCBI 수탁 번호 ADX06298), 파우스토바이러스(NCBI 수탁 번호 AMN83802)는 ATP로부터 RNA 분자의 3' 말단으로의 아데노신 잔기의 주형화되지 않은 부가를 촉매할 수 있는 돌연변이체 또는 이의 유도체이다.Yeast or protozoan poly(A) polymerase (e.g. mutation of Saccharomyces cerevisiae PAP1, UniProtKB/Swiss-Prot accession number P29468; Schizosaccharomyces pombe PLA1, UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q10295), Candida albicans PAP (UniProtKB/Swiss-Prot accession number Q10295) Prot accession number Q9UW26), Pneumocystis carinii PAP (also named Pneumocystis jiroveci, Z0A2 accession number A2Prot0/Sw mutation; deletion of nuclear localization signal likely relocates nuclear enzymes to the cytoplasm), as well as other pyrophilic, mesophilic , thermophilic or thermophilic yeast or protozoan strain viral poly(A) polymerase, VP55 catalytic subunit (UniProtKB/Swiss-Prot accession number strain Western Reserve P23371) and fairness factor (UniProtKB/Swiss-Prot accession number strain Western Reserve P07617), other varicella-virus poly(A) polymerases (e.g. Cowpox virus, Monkeypox virus or Camelpox virus), African swine fever virus (C475L), UniProtKB/Swiss-Prot accession number A0A0A1 E081), Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341 (UniProtKB/Swiss-Prot accession number E3VZZ8) and Megavirus chilensis Mg561 poly(A) polymerase (NCBI accession number: A2EXum602) (NCBI accession number: Number: YP_602), Mamavirus (NCBI Accession No. AEQ60527), Cafeteria roenbergensis BV-PW1 Virus (NCBI Accession No. YP_003969918), Megavirus Iba (NCBI Accession No. AGD92490), Yellowstone Lake mimivirus (NCBI Accession No. YP_012917), YP_009173345), organic lake Picodnavirus 1 (NCBI Accession No. ADX05881), Organic Lake Picodnavirus 2 (NCBI Accession No. ADX06298), and Faustovirus (NCBI Accession No. AMN83802) have an untemplated adenosine residue from ATP to the 3' end of the RNA molecule. It is a mutant or derivative thereof capable of catalyzing uncontrolled addition.

또한, 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인은 비표준 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인, 특히 세포질 비표준 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인, "비표준 폴리(A) 중합효소"는 N-말단 뉴클레오티딜트랜스퍼라제(NT) 촉매 도메인, 중앙 도메인 및 RNA 결합 도메인(RBD)에 해당하는 C-말단 도메인을 포함하는 삼중 구조를 갖지 않는 효소를 의미한다. 비정규 폴리(A) 중합효소가 포유류에 존재한다.In addition, the catalytic domain of a poly(A) polymerase is a catalytic domain of a non-standard poly(A) polymerase, in particular a catalytic domain of a cytoplasmic non-standard poly(A) polymerase, "non-standard poly(A) polymerase" refers to the N-terminus It refers to an enzyme that does not have a triple structure comprising a nucleotidyltransferase (NT) catalytic domain, a central domain and a C-terminal domain corresponding to an RNA binding domain (RBD). Irregular poly(A) polymerases exist in mammals.

폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인은 특히 야생형 사카로마이세스 세레비지애 PAP1 폴리(A) 중합효소로 이루어진 군에서 선택된 효모 또는 원생동물 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인이다. pombe PLA1, 칸디다 알비칸스 PAP(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q9UW26), Pneumocystis carinii PAP(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 A0A0W4ZDF2), Saccharomyces omboscerevisiae의 세포질 돌연변이체 중합효소(여기서 핵 국소화 신호는 비-기능적이거나 결실됨) 및 돌연변이체 또는 이의 유도체, 이는 ATP로부터 RNA 분자의 3' 말단으로의 아데노신 잔기의 주형화되지 않은 부가를 촉매할 수 있다.Said catalytic domain of a poly(A) polymerase is in particular a catalytic domain of a yeast or protozoan poly(A) polymerase selected from the group consisting of wild type Saccharomyces cerevisiae PAP1 poly(A) polymerase. pombe PLA1, Candida albicans PAP (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. Q9UW26), Pneumocystis carinii PAP (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. A0A0W4ZDF2), cytoplasmic mutant polymerase of Saccharomyces omboscerevisiae, wherein the nuclear localization signal is non-functional or deleted) and mutants or derivatives thereof, which are capable of catalyzing the untemplated addition of adenosine residues from ATP to the 3' end of RNA molecules.

효모 또는 원생동물 폴리(A) 중합효소는 포유동물의 표준 폴리(A) 중합효소에 비해 분자량이 감소한다는 이점이 있다. "PAP1 폴리(A) 중합효소"는 Saccharomyces cerevisiae PAP1 폴리(A) 중합효소(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P29468)를 의미한다. "PLA1 폴리(A) 중합효소"는 Schizosaccharomyces pombe PLA1 폴리( A) 중합효소, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 Q10295를 포함한다.Yeast or protozoan poly(A) polymerases have the advantage of reduced molecular weight compared to standard mammalian poly(A) polymerases. "PAP1 poly(A) polymerase" means Saccharomyces cerevisiae PAP1 poly(A) polymerase (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P29468). "PLA1 poly(A) polymerase" includes Schizosaccharomyces pombe PLA1 poly(A) polymerase, UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. Q10295.

폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인은 바이러스 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인, 특히 야생형 VP55 폴리(A) 중합효소로 구성된 군에서 선택되는 야생형 C475L 폴리(A) 중합효소, 야생형 R341 폴리(A) 중합효소 및 야생형 MG561 폴리(A) 중합효소 및 이들의 돌연변이체 또는 유도체, ATP로부터 RNA 분자의 3' 말단으로의 아데노신 잔기의 비주형 첨가를 촉매할 수 있다.The catalytic domain of poly(A) polymerase is a catalytic domain of viral poly(A) polymerase, in particular wild-type C475L poly(A) polymerase selected from the group consisting of wild-type VP55 poly(A) polymerase, wild-type R341 poly(A) A) Polymerase and wild-type MG561 poly(A) polymerase and mutants or derivatives thereof, capable of catalyzing the non-template addition of an adenosine residue from ATP to the 3' end of an RNA molecule.

바이러스 폴리(A) 중합효소는 포유동물의 폴리(A) 중합효소에 비해 분자량이 감소하고, 포유동물 세포에서 발현될 때 강력한 효소 활성 및 세포질 구획에 존재한다는 장점이 있다. 또한, R341 및 MG561 폴리(A) 중합효소와 같은 이러한 효소 중 일부는 알려진 보조 단백질 보조인자를 필요로 하지 않는다.Viral poly(A) polymerase has the advantages of reduced molecular weight compared to mammalian poly(A) polymerase, strong enzymatic activity when expressed in mammalian cells, and presence in cytoplasmic compartments. In addition, some of these enzymes, such as R341 and MG561 poly(A) polymerases, do not require known accessory protein cofactors.

"VP55 폴리(A) 중합효소"는 이종이량체성 백시니아 바이러스 폴리(A) 중합효소의 촉매 서브유닛(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 균주 웨스턴 리저브 P23371)에 관한 것이다. 두 번째 소단위인 VP39는 가공성 인자로 작용한다(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 균주 Western Reserve P07617)이다.“VP55 poly(A) polymerase” relates to the catalytic subunit of the heterodimeric vaccinia virus poly(A) polymerase (UniProtKB/Swiss-Prot accession number strain Western Reserve P23371). The second subunit, VP39, acts as a processability factor (UniProtKB/Swiss-Prot accession number strain Western Reserve P07617).

"C475L 폴리(A) 중합효소"는 아프리카 돼지 열병 바이러스 폴리(A) 중합효소(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 A0A0A1 E081)에 관한 것이다.“C475L poly(A) polymerase” relates to African swine fever virus poly(A) polymerase (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. A0A0A1 E081).

"R341 폴리(A) 중합효소"는 가시아메바 폴리파가 미미바이러스 R341 폴리(A) 중합효소(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 E3VZZ8)에 관한 것이다.“R341 poly(A) polymerase” relates to Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341 poly(A) polymerase (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. E3VZZ8).

"MG561 폴리(A) 중합효소"는 메가바이러스 칠렌시스 MG561 폴리(A) 중합효소(NCBI 수탁 번호: YP_004894612)에 관한 것이다."MG561 poly(A) polymerase" relates to Megavirus chilensis MG561 poly(A) polymerase (NCBI accession number: YP_004894612).

단백질-RNA 테더링 시스템Protein-RNA tethering system

"단백질-RNA 테더링 시스템"은 단백질(또는 펩타이드)이 그의 RNA-결합 도메인을 통해 특정 RNA로 이루어진 특정 RNA 요소를 인식하고 특이적으로 (높은 친화도로) 결합하는 시스템을 지칭한다. 따라서 단백질(또는 펩타이드)은 특정 서열 및/또는 구조를 갖는 RNA 요소와 결합하는 것을 가능하게 할 수 있다. RNA 결합 도메인을 통한 단백질(또는 펩타이드)과 특정 RNA 요소 사이의 특이적 결합은 단백질(또는 펩타이드)과 특정 RNA 요소가 높은 친화도로 상호작용함을 의미한다. 고친화도와의 상호작용은 약 106M 이상, 특히 적어도 107M, 적어도 108M, 적어도 109M, 보다 특히 적어도 1010M의 친화도와의 상호작용을 포함한다. RNA-결합 도메인이 특이적으로 결합하는지 여부 특정 RNA 요소에 대한 높은 친화도를 갖는 것은 특히 상기 RNA 결합 도메인과 특정 RNA 요소의 반응을 상기 RNA 결합 도메인과 특정 RNA 요소 이외의 RNA와의 반응을 비교함으로써 용이하게 테스트할 수 있다."Protein-RNA tethering system" refers to a system in which a protein (or peptide) recognizes and specifically (with high affinity) binds to a specific RNA element composed of a specific RNA through its RNA-binding domain. Thus, a protein (or peptide) may be capable of binding to an RNA element having a specific sequence and/or structure. Specific binding between a protein (or peptide) and a specific RNA element through an RNA binding domain means that the protein (or peptide) and a specific RNA element interact with high affinity. Interactions with high affinity include interactions with an affinity of about 10 6 M or greater, particularly at least 10 7 M, at least 10 8 M, at least 10 9 M, more particularly at least 10 10 M. Whether or not the RNA-binding domain specifically binds has a high affinity for a specific RNA element, in particular, by comparing the reaction of the RNA binding domain and a specific RNA element with RNAs other than the RNA binding domain and a specific RNA element. can be easily tested.

RNA-단백질 친화도는 당업자에게 잘 알려진 다양한 방법에 의해 결정될 수 있다. 이러한 방법에는 정상 상태 형광 또는 전기영동 측정, RNA 전기영동 이동성 이동 분석이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다.RNA-protein affinity can be determined by a variety of methods well known to those skilled in the art. These methods include, but are not limited to, steady-state fluorescence or electrophoretic measurements, RNA electrophoretic mobility shift assays.

"단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인"은 특히 그의 3차원 구조에서 인식을 보장하기 위해 필요하고 충분한 단백질(또는 펩티드)의 도메인을 지칭한다. 및 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 특정 RNA 요소와 높은 친화도를 갖는 상호작용, 따라서 상기 RNA 결합 도메인을 통해 이 RNA 요소와 이 단백질(또는 펩티드)을 결합하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 상기 "RNA-결합 도메인"(RNA-테더링 도메인)은 서열 및/또는 구조 특이성으로 RNA에 결합한다. 즉, 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 RNA 요소에 특이적으로 결합한다. "단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인"이라는 용어는 야생형 또는 돌연변이 단백질(또는 펩타이드)의 RNA-결합 도메인을 포함한다."RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system" refers to the domains of a protein (or peptide) necessary and sufficient to ensure recognition, especially in its three-dimensional structure. and interaction with a specific RNA element composed of a specific RNA sequence and/or structure with high affinity, thus making it possible to bind this RNA element with this protein (or peptide) through the RNA binding domain. Thus, the "RNA-binding domain" (RNA-tethering domain) binds RNA with sequence and/or structural specificity. That is, it specifically binds to an RNA element composed of a specific RNA sequence and/or structure. The term "RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system" includes RNA-binding domains of wild-type or mutant proteins (or peptides).

본 발명에 따른 키메라 효소는 적어도 상기 RNA-결합 도메인을 포함하지만, 상기 RNA-결합 도메인을 함유하는 단백질(또는 펩티드)의 전체 또는 일부를 추가로 포함할 수 있다. 실제로, 본 발명에 따른 키메라 효소에 따르면, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인은 단백질-RNA 테더링의 단백질(또는 펩타이드)시스템의 전체 또는 일부에 포함될 수 있다. The chimeric enzyme according to the present invention includes at least the RNA-binding domain, but may further include all or part of a protein (or peptide) containing the RNA-binding domain. In fact, according to the chimeric enzyme according to the present invention, the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system may be included in all or part of the protein (or peptide) system of protein-RNA tethering.

일부 특성화된 단백질-RNA 테더링 시스템에는 MS2 코트 단백질-RNA 테더링 시스템, R17 코트 단백질-RNA 테더링 시스템 및 람도이드 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템과 같은 박테리오파지 단백질-RNA 테더링 시스템이 포함된다. MS2 외피 단백질과 R17 외피 단백질은 줄기 루프 RNA 구조로 구성된 특정 RNA 요소를 인식하고 높은 친화력으로 상호 작용한다. lambdoid N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템은 boxBL 및 boxBR 줄기 루프 RNA 구조로 구성된 특정 RNA 요소와 높은 친화도를 인식하고 상호 작용한다. 박테리오파지는 지금까지 lambdoid 계열(즉, λ, P22, Φ21, HK97 및 933W 바이러스) 또는 MS2 관련 계열(즉, MS2 및 R17)에 속하는 특성을 나타낸다.Some specialized protein-RNA tethering systems include bacteriophage protein-RNA tethering systems such as the MS2 coat protein-RNA tethering system, the R17 coat protein-RNA tethering system, and the Ramdoid N antitermination protein-RNA tethering system. included MS2 coat protein and R17 coat protein recognize specific RNA elements composed of stem-loop RNA structures and interact with high affinity. The lambdoid N antitermination protein-RNA tethering system recognizes and interacts with high affinity with specific RNA elements composed of boxBL and boxBR stem-loop RNA structures. Bacteriophages so far exhibit characteristics belonging to the lambdoid family (ie, λ, P22, Φ21, HK97 and 933W viruses) or MS2-related families (ie, MS2 and R17).

본 발명에 따른 키메라 효소에서, 상기 RNA-결합 도메인은 박테리오파지 단백질-RNA 테더링 시스템의 박테리오파지 RNA-결합 도메인이며, 특히 MS2 코트 단백질-RNA 테더링 시스템으로 이루어진 군에서 선택된다.In the chimeric enzyme according to the present invention, the RNA-binding domain is a bacteriophage RNA-binding domain of a bacteriophage protein-RNA tethering system, particularly selected from the group consisting of MS2 coat protein-RNA tethering system.

R17 외피 단백질-RNA 테더링 시스템 및 람다이드 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템, 보다 구체적으로 람다 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템, phi21 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템, HK97 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템 및 p22 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템, 더욱 특히 람다 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템 등이다. R17 envelope protein-RNA tethering system and lambdide N anti-termination protein-RNA tethering system, more specifically lambda N anti-termination protein-RNA tethering system, phi21 N anti-termination protein-RNA tethering system, HK97 N anti-termination a protein-RNA tethering system and a p22 N anti-terminating protein-RNA tethering system, more particularly a lambda N anti-terminating protein-RNA tethering system, and the like.

특히, 본 발명의 키메라 효소가 박테리오파지 DNA-의존성 중합효소(상기 키메라 효소에 포함되거나 포함되지 않음)에 의해 합성된 RNA 분자에 5'-말단 캡을 부가하기 위해 사용되는 경우, 상기 RNA-결합 도메인은 박테리오파지 RNA로 박테리오파지 단백질-RNA 테더링 시스템의 결합 도메인이다.In particular, when the chimeric enzyme of the present invention is used to add a 5'-end cap to an RNA molecule synthesized by a bacteriophage DNA-dependent polymerase (included or not included in the chimeric enzyme), the RNA-binding domain is a bacteriophage RNA, which is the binding domain of the bacteriophage protein-RNA tethering system.

사실, 예기치 않게, 본 발명자는 캡핑 효소의 촉매 도메인 및 박테리오파지 단백질-RNA 테더링 시스템의 박테리오파지 RNA-결합 도메인을 포함하는 세포질 단량체 또는 올리고머 키메라 효소가 생산된 특정 mRNA의 캡핑 속도를 크게 증가시킬 수 있음을 입증하였다. 미국 특허 5,866,680에 기술된 U1-RNA 70K 시스템을 포함하는 단백질-RNA 테더링 시스템의 다른 RNA-결합 도메인과 비교하여 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소에 의해 수행되었다.In fact, unexpectedly, we found that a cytoplasmic monomeric or oligomeric chimeric enzyme comprising the catalytic domain of a capping enzyme and the bacteriophage RNA-binding domain of a bacteriophage protein-RNA tethering system could greatly increase the capping rate of a specific mRNA produced. proved. Compared to other RNA-binding domains of protein-RNA tethering systems, including the U1-RNA 70K system described in US Patent 5,866,680, bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase was performed.

특히, 상기 RNA 결합 도메인은 야생형 MS2 외피 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001417.2, UniProtKB/Swiss-Prot P03612), 유형 R17 외피 단백질(NCBI 수탁 번호 EF108465.1, UniProtKB/Swiss-Prot P69170) 및 특정 RNA 요소, 보다 구체적으로 높은 친화도를 인식하고 상호작용할 수 있는 야생형 람다이드 N 항종결 단백질 및 이의 돌연변이체 및 유도체 야생형 람다 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001416.1, 완전한 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P03045), 야생형 phi21 N 항종결 단백질( NCBI 수탁 번호 AH007390.1, 부분 게놈 서열, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P07243), 야생형 HK97 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템( NCBI 수탁 번호 NC_002167.1, 완전한 게놈 서열; NCBI 단백질 수탁 번호 NP_037732.1) 및 야생형 p22 N 항종결 단백질(특히 NCBI 서열(NCBI 수탁 번호 NC_002371.2, 완전한 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P04891), 더욱 특히 야생형 람다 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001416.1, 완전한 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P03045)이다. 전체 또는 거의 전체 MS2/R17 단백질은 테더링된 RNA에 능숙하게 결합하는 데 필요한다. 이러한 단백질에 퍼져 있는 여러 아미노산 잔기는 줄기 루프 상호작용에 관여하기 때문이다.In particular, the RNA binding domain comprises wild-type MS2 envelope protein (NCBI accession number NC_001417.2, UniProtKB/Swiss-Prot P03612), type R17 envelope protein (NCBI accession number EF108465.1, UniProtKB/Swiss-Prot P69170) and certain RNA elements. , more specifically wild-type lambda N anti-terminal protein and its mutants and derivatives capable of recognizing and interacting with high affinity wild-type lambda N anti-terminal protein (NCBI accession number NC_001416.1, complete genome sequence; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P03045), wild-type phi21 N anti-termination protein (NCBI Accession No. AH007390.1, partial genome sequence, UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P07243), wild-type HK97 N anti-termination protein-RNA tethering system (NCBI Accession No. NC_002167. 1, complete genome sequence; NCBI protein accession number NP_037732.1) and wild-type p22 N antitermination protein (particularly NCBI sequence (NCBI accession number NC_002371.2, complete genome sequence; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P04891), more particularly wild-type lambda N antitermination protein (NCBI accession number NC_001416.1, complete genome sequence; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P03045) All or nearly the entire MS2/R17 protein is required for competent binding to tethered RNA. This is because several amino acid residues spread across these proteins are involved in stem-loop interactions.

따라서, 본 발명의 키메라 효소는 야생형 MS2 외피 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_00141 7.2, UniProtKB/Swiss-Prot P03612) 또는 이의 단리물 야생형 R17 외피 단백질(NCBI 수탁 번호 EF108465.1, UniProtKB/Swiss-Prot P69170), 또는 특정 RNA 요소를 인식하고 높은 친화도로 상호작용할 수 있는 돌연변이체 또는 이의 유도체를 사용할 수 있다.Thus, the chimeric enzyme of the present invention is wild-type MS2 coat protein (NCBI accession number NC_00141 7.2, UniProtKB/Swiss-Prot P03612) or its isolate wild-type R17 coat protein (NCBI accession number EF108465.1, UniProtKB/Swiss-Prot P69170), Alternatively, mutants or derivatives thereof capable of recognizing specific RNA elements and interacting with them with high affinity may be used.

중요하게도, lambdoid N-단백질의 N-말단 서열로부터 18-에서 22-아미노산 영역은 전장 N-단백질의 것과 유사한 친화도 및 특이성으로 동족 RNA 서열에 결합한다. Importantly, the 18- to 22-amino acid region from the N-terminal sequence of the lambdoid N-protein binds to the cognate RNA sequence with similar affinity and specificity to that of the full-length N-protein.

본 발명의 키메라 효소에서, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인은 야생형 람다 N의 위치 1 내지 22, 특히 1 내지 18에 있는 아미노산으로 이루어진 펩티드를 포함하거나 이로 이루어진 펩티드 종결 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001416.1, 완전한 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P03045), 또는 야생형 phi21 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호 AH007390.1, 부분 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁) 번호 P07243), 또는 야생형 HK97 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템(NCBI 수탁 번호 NC_002167.1, 완전한 게놈 서열, NCBI 단백질 수탁 번호 NP_037732.1) 또는 야생형 P22 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호) NC_002371 .2, 완전한 게놈 서열, UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P04891) 또는 특정 RNA 요소를 인식하고 고친화도와 상호작용할 수 있는 돌연변이 또는 이의 유도체 특히 야생형 람다 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001416.1, 완전한 게놈 서열; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P03045) 등이다.In the chimeric enzyme of the present invention, the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system comprises or consists of a peptide consisting of amino acids at positions 1 to 22, in particular 1 to 18, of wild-type lambda N. No. NC_001416.1, complete genome sequence; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P03045), or wild-type phi21 N antitermination protein (NCBI Accession No. AH007390.1, partial genome sequence; UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P07243), or Wild-type HK97 N anti-terminal protein-RNA tethering system (NCBI accession number NC_002167.1, complete genome sequence, NCBI protein accession number NP_037732.1) or wild-type P22 N anti-termination protein (NCBI accession number) NC_002371.2, complete genome sequence , UniProtKB/Swiss-Prot accession number P04891) or mutants or derivatives thereof capable of recognizing specific RNA elements and interacting with high affinity, in particular wild-type lambda N antitermination protein (NCBI accession number NC_001416.1, complete genome sequence; UniProtKB/Swiss -Prot Accession No. P03045) and the like.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인은 야생형 람다 N 항종결 단백질(NCBI 수탁 번호 NC_001416.1)의 위치 1 내지 22의 아미노산으로 구성된 펩티드(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P03045)를 포함하거나 이로 구성된다. In particular, the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system comprises a peptide (UniProtKB/Swiss-Prot Accession No. P03045) composed of amino acids at positions 1 to 22 of the wild-type Lambda N antitermination protein (NCBI Accession No. NC_001416.1) contains or consists of

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인은 본 발명의 키메라 효소의 상이한 촉매 도메인과 동일한 공급원(예를 들어, 동일한 효소로부터)으로부터 유래되지 않는다.In particular, the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is not derived from the same source (eg, from the same enzyme) as the different catalytic domains of the chimeric enzyme of the invention.

"상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소"는 RNA 서열에 관한 것이고, 일반적으로 단백질 RNA 테더링 시스템의 해당 RNA 결합 도메인에 높은 친화도로 결합할 수 있는 줄기 루프를 형성한다.An "RNA element of a protein-RNA tethering system that specifically binds to said RNA-binding domain" relates to an RNA sequence, generally a stem capable of binding with high affinity to a corresponding RNA-binding domain of a protein RNA-binding system. form a loop

특히, 상기 DNA 서열은 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터 또는 본 발명의 키메라의 상기 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터에 작동가능하게 연결된다.In particular, said DNA sequence is operably linked to a promoter for a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase or to a promoter for said DNA-dependent RNA polymerase of a chimera of the present invention.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인이 람도이드 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인인 경우, 상기 RNA 결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 boxBL 및 /또는 서열번호 7 및 서열번호 38에 의해 암호화된 요소를 포함하는 boxBR 스템 루프 RNA 구조이다.In particular, when the RNA binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA binding domain of the rhamdoid N antitermination protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA binding domain is boxBL and / or SEQ ID NO. 7 and the boxBR stem loop RNA structure comprising the elements encoded by SEQ ID NO: 38.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 MS2 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 19개 뉴클레오티드 또는 서열 번호 39에 의해 암호화된 요소를 포함하는 21개의 뉴클레오티드 줄기 루프 서열(뉴클레오티드 1748 -766 엔테로박테리오파지 MS2 분리물 DL52, NCBI 수탁 번호 JQ966307.1)이며, 이는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함한다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the MS2 coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain is 19 nucleotides or SEQ ID NO: 39 A 21 nucleotide stem loop sequence (nucleotides 1748-766 Enterobacteriophage MS2 isolate DL52, NCBI Accession No. JQ966307.1) comprising elements encoded by, which contains the initiation codon of the gene for viral replicase.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 R17 분리 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 19개 뉴클레오티드일 수 있다. 또는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함하는 21개 뉴클레오티드 스템-루프(엔테로박테리오파지 R17의 뉴클레오티드 1746-764, NCBI 수탁 번호 EF1 08465.1)이다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the R17 separate coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain may be 19 nucleotides . or a 21 nucleotide stem-loop (nucleotides 1746-764 of Enterobacteriophage R17, NCBI Accession No. EF1 08465.1) containing the initiation codon of the gene for viral replicase.

링커linker

본 발명에 따른 키메라 효소는 적어도 상기 촉매 도메인을 포함하지만, 상기 촉매 도메인을 함유하는 효소의 전체 또는 일부를 추가로 포함할 수 있다. The chimeric enzyme according to the present invention includes at least the catalytic domain, but may further include all or part of the enzyme containing the catalytic domain.

실제로, 본 발명에 따른 키메라 효소에 따르면, DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인은 또한 DNA-의존성 RNA 중합효소, 바람직하게는 단량체성 DNA-의존성 RNA 중합효소의 전체 또는 일부에 포함될 수 있다. Indeed, according to the chimeric enzyme according to the present invention, said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase may also be included in whole or in part of a DNA-dependent RNA polymerase, preferably a monomeric DNA-dependent RNA polymerase.

캡핑 효소, 바람직하게는 단량체성 캡핑 효소, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인은 전체 또는 일부에 포함될 수 있다. A capping enzyme, preferably a monomeric capping enzyme, the catalytic domain of RNA triphosphatase, the catalytic domain of guanylyltransferase and the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase may be included in whole or in part.

본 발명에 사용된 용어 ≪연결≫ 및 ≪결합된≫은 공유 및 비공유 연결을 포함한다.As used herein, the terms «connection» and «coupled» include covalent and noncovalent connections.

상기 RNA-결합 도메인은 특히 하기로 이루어진 군에서 선택된 본 발명에 따른 키메라 효소의 하나의 촉매 도메인에 공유 (연결 펩티드에 의해 직접 또는 간접적으로) 연결에 의해 연결될 수 있다.Said RNA-binding domain may in particular be linked by covalent linkage (directly or indirectly by means of a linking peptide) to one catalytic domain of a chimeric enzyme according to the invention selected from the group consisting of:

캡핑 효소의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인; 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인, 본 발명의 키메라 효소의 하나 이상의 촉매 도메인, 바람직하게는 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 촉매 도메인의 활성을 향상시키는 상기 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 특히 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인; 그리고 cap-0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소 이외의 5' 말단 RNA 처리 효소의 상기 촉매 도메인일 수 있다.catalytic domains of capping enzymes, in particular RNA triphosphatases, guanylyltransferases, N7-guanine methyltransferases; At least one catalytic domain selected from the group consisting of the above catalytic domain of poly(A) polymerase, at least one catalytic domain of the chimeric enzyme of the present invention, preferably the catalytic domain of RNA triphosphatase and the catalytic domain of guanylyltransferase the above domains enhancing activity, the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, in particular the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase; and the catalytic domain of a 5' terminal RNA processing enzyme other than cap-0, cap-1 and cap-2 capping enzymes.

연결 펩타이드는 입체 장애를 최소화하고 융합 단백질의 성분이 본래의 형태를 유지하기에 충분한 공간이 제공되는 융합 단백질을 생성하는 이점이 있다.Linking peptides have the advantage of minimizing steric hindrance and creating a fusion protein in which sufficient space is provided for the components of the fusion protein to maintain their original conformation.

본 발명의 상기 연결 펩티드는 하기로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다:The linking peptide of the present invention may be selected from the group consisting of:

화학식 (GlymSerP)n의 펩티드, 여기서: m은 0 내지 12, 특히 1 내지 8, 더욱 특히 3 내지 6, 더욱 더 특히 4의 정수를 나타내고; p는 0 내지 6, 특히 0 내지 5, 보다 특히 0 내지 3, 더욱 특히 1의 정수를 나타내고; 그리고 n은 0 내지 30, 특히 0 내지 12, 보다 특히 0 내지 8, 더욱 더 특히 1 내지 6(포함)의 정수를 나타내고; 특히 화학식 (GlymSerP)n의 펩티드, 여기서: m은 4를 나타내고; p는 0 또는 1을 나타내고; 그리고 n은 1, 2 또는 4를 나타내고; 보다 특히 화학식 Gly4, (Gly4Ser)1(Gly4Ser)2 및 (Gly4Ser)4의 펩티드일 수 있다.A peptide of the formula (GlymSerP)n, wherein: m represents an integer from 0 to 12, particularly from 1 to 8, more particularly from 3 to 6, even more particularly from 4; p represents an integer from 0 to 6, particularly from 0 to 5, more particularly from 0 to 3, and still more particularly from 1; and n represents an integer from 0 to 30, particularly from 0 to 12, more particularly from 0 to 8, still more particularly from 1 to 6, inclusive; In particular a peptide of formula (GlymSerP)n, wherein: m represents 4; p represents 0 or 1; and n represents 1, 2 or 4; more particularly of the formulas Gly4, (Gly4Ser)1(Gly4Ser)2 and (Gly4Ser)4.

화학식 (GlymSerP)n의 유연한 링커 펩티드는 글리신 잔기가 펩티드 유연성을 제공하는 반면, 세린은 약간의 용해도를 제공한다는 이점이 있다. 또한, (GlymSerP)n 링커 서열에서 키모트립신 I, 인자 Xa, 파파인, 플라스민, 트롬빈 및 트립신에 대한 민감한 부위의 부재는 생성된 융합 단백질의 전체 안정성을 증가시키는 것으로 추정된다.A flexible linker peptide of the formula (GlymSerP)n has the advantage that the glycine residue provides peptide flexibility, while the serine provides some solubility. In addition, the absence of sensitive sites for chymotrypsin I, factor Xa, papain, plasmin, thrombin and trypsin in the (GlymSerP)n linker sequence is presumed to increase the overall stability of the resulting fusion protein.

가변 길이인 (GlymSerP)n 링커는 단일 사슬 Fv 단편(sFv) 항체를 조작하는 데 일반적으로 사용된다. 또한, (GlymSerP)n 링커는 각 구성 요소의 생물학적 활성을 자주 유지하는 다양한 융합 단백질을 생성하는 데 사용되었다. Variable length (GlymSerP)n linkers are commonly used to engineer single chain Fv fragment (sFv) antibodies. Additionally, the (GlymSerP)n linker has been used to generate a variety of fusion proteins that frequently retain the biological activity of each component.

단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인 및 상기 촉매 도메인은 또한 류신 지퍼와 같은 특정 단백질 요소에 의해 조립될 수 있다. 상기 RNA-결합 도메인의 C-말단 또는 N-말단은 본 발명의 키메라 효소의 상기 촉매 도메인 중 하나의 N-말단 또는 C-말단에 각각 연결될 수 있다.The RNA-binding domain and the catalytic domain of the protein-RNA tethering system can also be assembled by specific protein elements such as leucine zippers. The C-terminus or N-terminus of the RNA-binding domain may be linked to the N-terminus or C-terminus of one of the catalytic domains of the chimeric enzyme of the present invention, respectively.

바람직하게는, 상기 RNA 결합 도메인의 C-말단은 공유 결합(바람직하게는 화학식 Gly4, (Gly4Ser)i(Gly4Ser)2 또는 (Gly4Ser)4, 훨씬 더 바람직하게는 화학식 (Gly4Ser)i 또는 Gly4)의 연결 펩티드에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다)에 의해 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나의 N-말단에 연결이다. 캡핑 효소의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인; 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인일 수 있다. Preferably, the C-terminus of said RNA binding domain is covalently bonded (preferably of formula Gly4, (Gly4Ser)i(Gly4Ser)2 or (Gly4Ser)4, even more preferably of formula (Gly4Ser)i or Gly4). linked directly or indirectly by a linking peptide) to the N-terminus of one of the catalytic domains selected from the group consisting of: catalytic domains of capping enzymes, in particular RNA triphosphatases, guanylyltransferases, N7-guanine methyltransferases; It may be the catalytic domain of a poly(A) polymerase.

본 발명의 키메라 효소의 하나 이상의 촉매 도메인, 바람직하게는 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인으로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 촉매 도메인의 활성을 향상시키는 상기 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 특히 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인; 그리고 cap-0, cap-1 및 cap-2 캡핑 효소 이외의 5' 말단 RNA 처리 효소의 상기 촉매 도메인일 수 있다.At least one catalytic domain of the chimeric enzyme of the present invention, preferably the domain that enhances the activity of at least one catalytic domain selected from the group consisting of the catalytic domain of RNA triphosphatase and the catalytic domain of guanylyltransferase, N7-guanine methyl catalytic domains of transferases, particularly N7-guanine methyltransferases; and the catalytic domain of a 5' terminal RNA processing enzyme other than cap-0, cap-1 and cap-2 capping enzymes.

상기 RNA 결합 도메인의 C-말단은 공유결합(바람직하게는 화학식 Gly4, (Gly4Ser)i(Gly4Ser)2 또는 (Gly4Ser)4, 훨씬 더 바람직하게는 화학식 (Gly4Ser)i 또는 Gly4) 의 연결 펩티드에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 연결된다)에 의한 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나의 N-말단에 연결된다.The C-terminus of the RNA binding domain is covalently linked (preferably by a linking peptide of the formula Gly4, (Gly4Ser)i(Gly4Ser)2 or (Gly4Ser)4, even more preferably of the formula (Gly4Ser)i or Gly4). linked directly or indirectly) to the N-terminus of one of the catalytic domains selected from the group consisting of:

캡핑 효소의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인; 그리고 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인일 수 있다.catalytic domains of capping enzymes, in particular RNA triphosphatases, guanylyltransferases, N7-guanine methyltransferases; and the catalytic domain of poly(A) polymerase.

본 발명의 키메라 효소는 융합 단백질이다. "융합 단백질"은 원래 별개의 단백질을 코딩하는 2개 이상의 단백질 또는 단백질 도메인의 결합을 통해 생성된 인공 단백질에 관한 것이다. 이 융합 유전자의 번역은 각각의 원래 단백질에서 파생된 기능적 특성을 가진 단일 또는 다중 폴리펩티드를 생성한다.The chimeric enzymes of the present invention are fusion proteins. A “fusion protein” refers to an artificial protein created through the joining of two or more proteins or protein domains that originally encode separate proteins. Translation of this fusion gene produces single or multiple polypeptides with functional properties derived from each original protein.

본 발명에 따른 키메라 효소에서, 연결 펩티드[특히 화학식 Glv4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 또는 (Gly4Ser)4, 보다 구체적으로 화학식 (Gly4Ser)2의 연결 펩티드]에 의해 특히, 2개 이상, 특히 3개 이상, 더욱 특히 전체 촉매 도메인은 직접 또는 간접적으로 조립, 융합 또는 결합될 수 있다. 특히, 2개 이상, 특히 3개 이상, 더욱 특히는 하기로 이루어진 군에서 선택된 전체 촉매 도메인일 수 있는데, 캡핑 효소의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인으로 이루어진 군에서 선택되는 DNA-의존성 RNA 중합효소의 촉매 도메인, 및 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인일 수 있다.In the chimeric enzyme according to the present invention, by means of linking peptides (in particular linking peptides of the formula Glv4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 or (Gly4Ser)4, more specifically of the formula (Gly4Ser)2), in particular two or more, In particular three or more, and more particularly all catalytic domains may be directly or indirectly assembled, fused or joined. In particular, it may be at least two, in particular at least three, more particularly whole catalytic domains selected from the group consisting of the catalytic domains of capping enzymes, in particular the catalytic domains of RNA triphosphatases, the catalytic domains of guanylyltransferases and It may be a catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase selected from the group consisting of a catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and a catalytic domain of poly(A) polymerase.

특히 구성은 RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인, 및 DNA 의존성 RNA 중합효소의 촉매 도메인;는 특히 화학식 Gly4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 및 (Gly4Ser)4, 보다 특히 화학식 (Gly Ser)2의 연결 펩티드로 이루어진 군에서 선택되는 연결 펩티드에 의해 직접 또는 직접 결합된다.In particular, the constructs include a catalytic domain of RNA triphosphatase, a catalytic domain of guanylyltransferase, a catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and a catalytic domain of DNA dependent RNA polymerase; linked directly or directly by a linking peptide selected from the group consisting of Gly4Ser)2 and (Gly4Ser)4, more particularly linking peptides of the formula (Gly Ser)2.

바람직하게는, DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 상기 촉매 도메인은 연결 펩티드(식 Gly4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 및 (Gly4Ser)4의 연결 펩티드로 이루어진 군에서 특히 선택됨)에 의해 결합된다. 특히 화학식 (Gly4Ser)2)의 캡핑 효소의 촉매 도메인 중 적어도 하나는 하기로 이루어진 군에서 특히 선택된 하나 이상일 수 있다.Preferably, at least said catalytic domain of the DNA-dependent RNA polymerase is linked by a linking peptide (particularly selected from the group consisting of linking peptides of the formulas Gly4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 and (Gly4Ser)4). . In particular, at least one of the catalytic domains of the capping enzyme of formula (GlySer)2) may be one or more particularly selected from the group consisting of:

본 발명에 따른 키메라 효소에서, 상기 촉매 도메인 중 적어도 2개는 비-공유 결합, 특히 류신 지퍼에 의해 조립될 수 있다.In the chimeric enzyme according to the invention, at least two of the catalytic domains can be assembled by non-covalent bonds, in particular leucine zippers.

바람직하게는, DNA-의존성 RNA 중합효소 또는 폴리(A) 중합효소의 적어도 상기 촉매 도메인은 비공유 결합, 특히 류신 지퍼에 의해 조립되며, 캡핑 효소의 촉매 도메인 중 하나 이상에, 바람직하게는 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나 이상일 수 있는데, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인; 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인; 그리고 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인일 수 있다.Preferably, at least said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase or poly(A) polymerase is assembled by a non-covalent bond, in particular a leucine zipper, to one or more of the catalytic domains of a capping enzyme, preferably consisting of It may be one or more of the catalytic domains selected from the group, said catalytic domain of RNA triphosphatase; the catalytic domain of guanylyltransferase; and the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase.

폴리(A) 중합효소의 적어도 상기 촉매 도메인은 비공유 결합에 의해, 특히 바람직하게는 그의 C-말단 말단에서 류신 지퍼에 의해 캡핑 효소의 촉매 도메인 중 적어도 하나에 조립되며, 특히 하기로 이루어진 군에서 선택된 촉매 도메인 중 적어도 하나일 수 있는데, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인; 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인; 그리고 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인; 및 보다 구체적으로 RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인에 대한 것이다.At least said catalytic domain of the poly(A) polymerase is assembled to at least one of the catalytic domains of the capping enzyme by a non-covalent bond, particularly preferably by a leucine zipper at its C-terminal end, in particular selected from the group consisting of It may be at least one of the catalytic domains, said catalytic domain of RNA triphosphatase; the catalytic domain of guanylyltransferase; and the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase; and more specifically to said catalytic domain of RNA triphosphatase.

서로 상호작용하는 두 개의 양친매성 α-나선으로 구성된 이량체 코일 단백질 구조인 류신 지퍼는 단백질을 동종이량체 또는 이종이량체화하는 데 일반적으로 사용된다. 각 나선은 7개 아미노산의 반복으로 구성되며 첫 번째 아미노산(잔기 a)은 소수성, 네 번째(잔기 d)는 일반적으로 류신이고 다른 잔기는 극성이다. Leucine zippers, dimeric coil protein structures composed of two interacting amphiphilic α-helices, are commonly used to homo- or heterodimerize proteins. Each helix consists of a repeat of seven amino acids, the first amino acid (residue a) is hydrophobic, the fourth (residue d) is usually leucine, and the other residues are polar.

평행 이종이량체 2가닥 코일 구조를 형성하는 류신 지퍼 VELCRO ACID-p1 및 BASE-p1은 평행 단백질 이종이량체를 형성하는 경향이 높다. 이들은 막 단백질과 여러 가용성 단백질을 이종이량체화하는 데 사용되었다.The leucine zippers VELCRO ACID-p1 and BASE-p1, which form a parallel heterodimer two-stranded coil structure, have a high tendency to form parallel protein heterodimers. They have been used to heterodimerize membrane proteins and several soluble proteins.

다른 유형의 올리고머화 펩티드 도메인은 또한 본 발명에 따른 키메라 효소, 특히 ACID-a1 /BASE-a1, ACID-Kg/BASE- Eg, NZ/CZ, ACID-pLL/BASE-pLL, 및 EE1234L 및 RR1234L와 같은 역평행 이종체 구조를 형성하는 류신 지퍼의 상기 촉매 도메인 중 적어도 2개를 조립하기 위해 본 발명에 따른 키메라 효소를 생성하는 것으로 간주될 수 있다. 류신 지퍼의 이황화 결합 버전은 또한 본 발명에 따른 이황화 코일형 코일 결합 이형이량체 키메라 효소 및 산화 조건 하에 시스테인 잔기 사이의 사슬간 이황화 가교를 생성하는 데 사용할 수 있다.Other types of oligomerizing peptide domains also include chimeric enzymes according to the present invention, particularly ACID-a1/BASE-a1, ACID-Kg/BASE-Eg, NZ/CZ, ACID-pLL/BASE-pLL, and EE1234L and RR1234L It can be considered to create a chimeric enzyme according to the present invention to assemble at least two of the catalytic domains of a leucine zipper to form the same antiparallel heteromeric structure. The disulfide-linked version of the leucine zipper can also be used to generate interchain disulfide bridges between cysteine residues under oxidative conditions and disulfide-coil-linked heterodimeric chimeric enzymes according to the present invention.

따라서, 폴리(A) 중합효소, 캡핑 효소(특히 RNA 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제) 및 DNA-의존성 RNA 중합효소의 촉매 도메인 중 적어도 2개는 다음과 같을 수 있다. 류신 지퍼, 특히 ACID-a1 /BASE-a1, ACID-Kg/BASE-Eg, NZ와 같은 역평행 이종 구조를 형성하는 류신 지퍼로 조립 /CZ, ACID-pLL/BASE-pLL 류신 지퍼, 이황화 코일 코일 결합, 시스테인 잔기 사이의 이황화 다리이다.Thus, at least two of the catalytic domains of poly(A) polymerase, capping enzymes (particularly RNA triphosphatase, guanylyltransferase, N7-guanine methyltransferase) and DNA-dependent RNA polymerase may be . Leucine zippers, especially those assembled into leucine zippers to form antiparallel heterostructures such as ACID-a1 /BASE-a1, ACID-Kg/BASE-Eg, NZ/CZ, ACID-pLL/BASE-pLL leucine zippers, disulfide coil coils bond, which is a disulfide bridge between cysteine residues.

바이러스 캡핑 효소에 융합된, 야생형 T7, T3, SP6, K1-5, K1 E의 아미노 말단 말단에 융합되고, 상기 RNA 중합효소 또는 이의 돌연변이체 또는 유도체 R551 SK1 E RNA 중합효소 돌연변이체를 포함하는 5' - 3' 방향의 이중 가닥 주형 DNA에 서열 상보적인 단일 가닥 RNA를 합성할 수 있고, 특히 링커를 통해, 바람직하게는 화학식 Glv4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2및 (Gly4Ser)4, 보다 바람직하게는 화학식 Gly4, (Gly4Ser)i 또는 (Gly4Ser)2의 연결 펩티드로 이루어진 군에서 선택된다.5 comprising the RNA polymerase or a mutant or derivative thereof R551 SK1 E RNA polymerase mutant fused to the amino terminal end of wild-type T7, T3, SP6, K1-5, K1 E, fused to a viral capping enzyme; It is possible to synthesize single-stranded RNA sequence-complementary to the double-stranded template DNA in the '-3' direction, in particular via a linker, preferably of the formulas Glv4, (Gly4Ser)i, (Gly4Ser)2 and (Gly4Ser)4, It is preferably selected from the group consisting of linking peptides of formula Gly4, (Gly4Ser)i or (Gly4Ser)2.

특히 링커를 통해, 바람직하게는 화학식 Glv4의 연결 펩티드로 이루어진 군에서 선택되는 (Gly4Ser) i , (Gly4Ser)2 및 (Gly4Ser)4, 보다 바람직하게는 화학식 Gly4 또는 (Gly4Ser)2)이다.In particular via a linker, preferably (Gly4Ser) i , (Gly4Ser)2 and (Gly4Ser)4 selected from the group consisting of connecting peptides of the formula Glv4, more preferably of the formula Gly4 or (Gly4Ser)2).

본 발명은 또한 단리된 핵산 분자 또는 단리된 핵산 분자의 군에 관한 것으로, 상기 핵산 분자(들)는 본 발명에 따른 키메라 효소를 코딩하는 핵산 분자 또는 키메라 효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자로서, 그의 서열이 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열을 포함할 수 있는데,The present invention also relates to an isolated nucleic acid molecule or group of isolated nucleic acid molecules, wherein said nucleic acid molecule(s) is a nucleic acid molecule encoding a chimeric enzyme according to the present invention or an isolated nucleic acid molecule encoding a chimeric enzyme, The sequence may include a nucleic acid sequence encoding an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system fused in frame, particularly in sequence,

폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 선택적으로a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a capping enzyme; and optionally

DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 하나의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 여기서 상기 RNA-결합 도메인은 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 상기 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소에 특이적으로 결합한다.a nucleic acid sequence encoding at least one catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; wherein the RNA-binding domain specifically binds to an RNA element of the protein-RNA tethering system composed of a specific RNA sequence and/or structure.

본 발명에 따른 키메라 효소를 암호화하는 상기 분리된 핵산 분자 군은 발현에 의해 본 발명에 따른 키메라 효소를 얻는 데 필요하고 충분한 모든 핵산 분자를 포함하거나 이로 이루어진다.The group of isolated nucleic acid molecules encoding the chimeric enzyme according to the present invention comprises or consists of all nucleic acid molecules necessary and sufficient to obtain the chimeric enzyme according to the present invention by expression.

"핵산 분자"는 DNA 및 RNA 분자를 포함하는 연결된 뉴클레오티드로 구성된 임의의 분자이다.A "nucleic acid molecule" is any molecule composed of linked nucleotides including DNA and RNA molecules.

본 발명에 따른 키메라 효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자의 상기 군은 하기를 포함하거나 이로 이루어진다.Said group of isolated nucleic acid molecules encoding a chimeric enzyme according to the present invention comprises or consists of:

단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA 결합 도메인을 인코딩하는 핵산 분자, 및 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 그리고 선택적으로: 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 및/또는 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 하나의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자를 포함한다.A nucleic acid molecule encoding said RNA binding domain of a protein-RNA tethering system, and one or more catalytic domains of a capping enzyme, in particular one or more catalytic domains of RNA triphosphatase, one or more catalytic domains of guanylyltransferase and N7-guanine nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of a methyltransferase; and optionally: a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; and/or a nucleic acid molecule encoding at least one catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명에 따른 키메라 효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자의 상기 군은 하기를 포함하거나 이로 이루어질 수 있는데, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA 결합 도메인을 인코딩하는 핵산 분자, RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 그리고 선택적으로: 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 및/또는 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 하나의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자일 수 있다.Said group of isolated nucleic acid molecules encoding a chimeric enzyme according to the invention may comprise or consist of: a nucleic acid molecule encoding said RNA binding domain of a protein-RNA tethering system, one or more catalysts of RNA triphosphatase nucleic acid molecules encoding domains, nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of a guanylyltransferase, nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of an N7-guanine methyltransferase; and optionally: a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; and/or a nucleic acid molecule encoding at least one catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명의 단리된 핵산 분자는 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열을 포함하거나 이로 이루어질 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열, 캡핑 효소의 상기 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열, 특히, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 그리고 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있다.An isolated nucleic acid molecule of the present invention may comprise or consist of a nucleic acid sequence encoding the RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system fused in frame, particularly in sequence, wherein the catalyst of poly(A) polymerase A nucleic acid sequence encoding a domain, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a capping enzyme, in particular a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of RNA triphosphatase, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of guanylyltransferase, N7 - a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of guanine methyltransferase, and a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명에 따른 단리된 핵산 분자는 그의 서열이 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 캡핑 효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 및 임의로 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나를 인코딩하는 핵산 서열 사이의 리보솜 스키핑 모티프를 인코딩하는 핵산 서열 효소, 그리고 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 포함할 수 있다.An isolated nucleic acid molecule according to the present invention may be a nucleic acid sequence encoding an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, the sequence of which is fused in frame, in particular in sequence, comprising a catalytic domain of poly(A) polymerase. a nucleic acid sequence that encodes; a nucleic acid sequence encoding a catalytic domain of a capping enzyme, and optionally a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, in particular a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a nucleic acid sequence encoding a ribosome skipping motif between a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of a poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one of the catalytic domains selected from the group consisting of an enzyme, and a DNA-dependent RNA polymerase. It may include the catalytic domain of.

본 발명에 따른 단리된 핵산 분자는 그의 서열이 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 및 임의로 DNA-의존성 RNA 중합효소를 포함할 수 있다. An isolated nucleic acid molecule according to the present invention may be a nucleic acid sequence encoding an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, the sequence of which is fused in frame, in particular in sequence, comprising a catalytic domain of poly(A) polymerase. a nucleic acid sequence that encodes; A nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of RNA triphosphatase, a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of guanylyltransferase, a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and optionally a DNA-dependent RNA polymerase can include

특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나를 인코딩하는 핵산 서열 사이의 IS를 인코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, RNA의 상기 촉매 도메인 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인, 및 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인, 바람직하게는 RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인을 포함할 수 있다.In particular, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a nucleic acid sequence encoding an IS between a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one of the catalytic domains selected from the group consisting of the catalytic domain triphosphatase of RNA. , the catalytic domain of guanylyltransferase, the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and the catalytic domain of DNA-dependent RNA polymerase, preferably the catalytic domain of RNA triphosphatase.

키메라 효소를 코딩하는 본 발명의 단리된 핵산 분자는 그의 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 선택적으로 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열 사이의 리보솜 스키핑 모티프를 인코딩하는 핵산 서열을 추가로 포함하는 서열을 포함할 수 있다.An isolated nucleic acid molecule of the invention encoding a chimeric enzyme may be a sequence thereof, comprising: a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a capping enzyme; and optionally a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a sequence further comprising a nucleic acid sequence encoding a ribosome skipping motif between a nucleic acid sequence encoding a catalytic domain of a poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a capping enzyme.

사실, 예상외로, 본 발명자는 이러한 핵산 분자가 <캡핑 효소의 적어도 하나의 도메인을 포함하는 키메라 효소를 인코딩하는 핵산 분자> 및 <폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열에 프레임 내에서 융합된 RNA 테더링 시스템의 RNA-binding domain을 인코딩하는 핵산과 연관된 DNA-의존성 RNA 중합효소>의 조합보다 DNA-의존성 RNA 중합효소에 의해 더 높은 발현율을 허용한다.Indeed, unexpectedly, the inventors have found that such a nucleic acid molecule is framed in <a nucleic acid molecule encoding a chimeric enzyme comprising at least one domain of a capping enzyme> and <a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase>. DNA-dependent RNA polymerase associated with a nucleic acid encoding the RNA-binding domain of the RNA tethering system fused in

숙주 세포에서, 상기 방법은 본 발명에 따른 핵산 분자 또는 단리된 핵산 분자의 군을 숙주 세포에서 발현시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 DNA 서열은 RNA 요소를 코딩하는 적어도 하나의 서열에 공유적으로 연결된 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 상기 단백질-RNA 테더링 시스템이다. In a host cell, the method comprises expressing in the host cell a nucleic acid molecule or group of isolated nucleic acid molecules according to the invention, wherein the DNA sequence is covalently linked to at least one sequence encoding an RNA element. The protein-RNA tethering system that specifically binds to the RNA-binding domain.

"상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소"는 RNA 서열에 관한 것이고, 일반적으로 단백질 RNA 테더링 시스템의 해당 RNA 결합 도메인에 높은 친화도로 결합할 수 있는 줄기 루프를 형성한다.An "RNA element of a protein-RNA tethering system that specifically binds to said RNA-binding domain" relates to an RNA sequence, generally a stem capable of binding with high affinity to a corresponding RNA-binding domain of a protein RNA-binding system. form a loop

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인이 람도이드 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인인 경우, 상기 RNA 결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 boxBL 및 /또는 boxBR 스템 루프 RNA 구조이다.In particular, when the RNA binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA binding domain of the rhamdoid N antitermination protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA binding domain is a boxBL and/or boxBR stem It is a loop RNA structure.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 MS2 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 21개의 뉴클레오티드 줄기 루프 서열(뉴클레오티드 1748 -766 엔테로박테리오파지 MS2 분리물 DL52, NCBI 수탁 번호 JQ966307.1)이며, 이는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함한다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the MS2 coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain is a 21 nucleotide stem loop sequence ( nucleotides 1748-766 Enterobacteriophage MS2 isolate DL52, NCBI Accession No. JQ966307.1), which contains the initiation codon of the gene for viral replicase.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 R17 분리 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 19개 뉴클레오티드일 수 있다. 또는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함하는 21개 뉴클레오티드 스템-루프(엔테로박테리오파지 R17의 뉴클레오티드 1746-764, NCBI 수탁 번호 EF1 08465.1)이다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the R17 separate coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain may be 19 nucleotides . or a 21 nucleotide stem-loop (nucleotides 1746-764 of Enterobacteriophage R17, NCBI Accession No. EF1 08465.1) containing the initiation codon of the gene for viral replicase.

특히, 상기 DNA 서열은 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터 또는 본 발명의 키메라의 상기 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터에 작동가능하게 연결되고 그의 3' 말단에서 적어도 하나에 공유적으로 연결된다. 바람직하게는 적어도 2개, 적어도 3개, 보다 바람직하게는 적어도 4개의 서열이 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소를 코딩한다.In particular, said DNA sequence is operably linked to a promoter for a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase or to a promoter for said DNA-dependent RNA polymerase of a chimera of the invention and is covalently linked to at least one at its 3' end. do. Preferably at least 2, at least 3, more preferably at least 4 sequences encode elements that specifically bind to said RNA-binding domain.

특히, 상기 전사 종료 서열은 박테리오파지 T7 phil 0 전사 종료 서열(Genbank 수탁 번호 GU071091.1) 또는 E. coli RNA 중합효소 rrnB t1 stop(Genbank 수탁 번호 LN832404.1)일 수 있다.In particular, the transcription termination sequence may be a bacteriophage T7 phil 0 transcription termination sequence (Genbank Accession No. GU071091.1) or an E. coli RNA polymerase rrnB t1 stop (Genbank Accession No. LN832404.1).

본 발명은 또한 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 키메라 효소 및/또는 단리된 핵산을 포함하는 5'-말단 캡, 특히 5'-말단 m7GpppN 캡을 갖는 RNA 분자의 생산용 키트에 관한 것이다. The present invention also relates to a kit for the production of an RNA molecule having a 5'-end cap, in particular a 5'-end m7GpppN cap, comprising at least one chimeric enzyme according to the present invention as defined above and/or an isolated nucleic acid. .

상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 산 분자 및/또는 핵산 분자의 그룹, 및/또는 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 벡터, 또는 키메라 효소, 특히 RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인, 및 DNA 의존성 RNA 중합효소 및/또는 단리된 핵산 분자 및/또는 상기 키메라 효소 및 폴리(A) 중합효소, 특히 세포질 폴리(A) 중합효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자의 그룹, 적어도 하나의 RNA를 포함한다. 상기 폴리(A) 중합효소 및/또는 상기 폴리(A) 중합효소를 코딩하는 분리된 핵산 분자의 적어도 하나의 촉매 도메인에 연결된 단백질-RNA 테더링 시스템의 결합 도메인; 및 선택적으로 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 상기 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소를 코딩하는 적어도 하나의 서열에 공유적으로 연결된 상기 RNA 분자를 코딩하는 DNA 서열을 포함한다.a group of acid molecules and/or nucleic acid molecules according to the present invention as defined above, and/or a vector according to the present invention as defined above, or one or more catalytic domains of a chimeric enzyme, in particular RNA triphosphatase, guanylyl one or more catalytic domains of a transferase, one or more catalytic domains of an N7-guanine methyltransferase, and a DNA-dependent RNA polymerase and/or an isolated nucleic acid molecule and/or said chimeric enzyme and poly(A) polymerase, particularly a cytoplasmic poly(A) polymerase (A) A group of isolated nucleic acid molecules that encode a polymerase, comprising at least one RNA. a binding domain of a protein-RNA tethering system linked to at least one catalytic domain of said poly(A) polymerase and/or an isolated nucleic acid molecule encoding said poly(A) polymerase; and optionally a DNA sequence encoding the RNA molecule covalently linked to at least one sequence encoding an RNA element of the protein-RNA tethering system that specifically binds the RNA-binding domain.

2. RdRp2. RdRp

본 발명은 RNA 중합효소의 발현단위는 (i) 숙주 세포에서 작동하는 프로모터;The expression unit of the present invention RNA polymerase is (i) a promoter operating in the host cell;

(ii) RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) ORF 또는 그의 변이체; 및(ii) an RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) ORF or variant thereof; and

(iii) 전사 종결서열;을 포함하는 단위를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템일 수도 있다.(iii) a transcription termination sequence;

바람직하게는, 알파바이러스 RdRp를 발현시키기 위한 RNA 중합효소의 발현단위는 알파바이러스 RdRp를 코딩하는 오픈 리딩 프레임 (Open Reading Frame: ORF)을 포함한다.Preferably, the expression unit of RNA polymerase for expressing alphavirus RdRp includes an open reading frame (ORF) encoding alphavirus RdRp.

"RdRp"는 RNA 의존성 RNA 중합효소 (RNA dependent RNA polymerase: RdRP)를 의미한다. RdRp는 일반적으로 폴리펩티드 또는 (+) 가닥 RNA 주형에 기반한 (-) 가닥 RNA의 합성을 촉매할 수 있는, 및/또는 (-) 가닥 RNA 주형에 기반한 (+) 가닥 RNA의 합성을 촉매할 수 있는 둘 이상의 동일한 및/또는 비동일한 단백질의 복합체 또는 결합체를 지칭한다. "RdRp" means RNA dependent RNA polymerase (RdRP). RdRp are generally capable of catalyzing the synthesis of polypeptides or (-)-strand RNA based on (+)-strand RNA templates, and/or those capable of catalyzing the synthesis of (+)-strand RNA based on (-)-strand RNA templates. Refers to a complex or combination of two or more identical and/or non-identical proteins.

RdRp는 추가적으로 하나 이상의 추가 기능, 예컨대 프로테아제 (자가-절단을 위해), 헬리카제, 말단 아데닐릴 전이효소 (폴리(A) 꼬리 추가를 위해), 메틸전달효소 및 구아닐릴 전이효소 (5'-캡을 핵산에 제공하기 위해), 핵 위치화 신호(nuclear localization sites), 트리포스파타아제를 추가로 가질 수 있다.RdRp may additionally have one or more additional functions, such as protease (for self-cleavage), helicase, terminal adenylyltransferase (for poly(A) tail addition), methyltransferase and guanylyltransferase (5'- to provide a cap to the nucleic acid), nuclear localization sites, tryphosphatase.

"알파바이러스 RdRp"는 자연성 발생 알파바이러스로부터의 RNA RdRp 및 약독 알파바이러스와 같은 알파바이러스의 변이체 또는 유도체로부터의 RNA RdRp를 포함하는, 알파바이러스로부터의 RNA RdRp를 지칭한다. 용어 "RdRp" 및 "알파바이러스 RdRp"는 임의의 특정 RdRp가 알파바이러스 RdRp가 아니라고 문맥이 지시하지 않는 한, 상호 교환적으로 사용된다.“Alphavirus RdRp” refers to RNA RdRp from an alphavirus, including RNA RdRp from a naturally occurring alphavirus and RNA RdRp from a variant or derivative of an alphavirus, such as an attenuated alphavirus. The terms "RdRp" and "alphavirus RdRp" are used interchangeably unless the context indicates that any particular RdRp is not an alphavirus RdRp.

"RdRp"라는 용어는 알파바이러스-감염된 세포에 의해 발현되거나 RdRp에 대해 코딩하는 핵산으로 형질 주입된 세포에 의해 발현되는 알파바이러스 RdRp의 모든 변이체, 특히 번역 후 변형된 변이체, 입체배좌체, 이소형체 및 상동체를 포함한다. 또한, 용어 "RdRp"는 재조합 방법에 의해 생성되고 생산될 수 있는 모든 형태의 RdRp를 포함한다. 예를 들어, 실험실에서 RdRp의 검출 및/또는 정제를 용이하게 하는 태그를 포함하는 RdRp, 예를 들어 myc-태그, HA-태그 또는 올리고히스티딘 태그(His-태그)는 재조합 방법에 의해 제조될 수 있다.The term "RdRp" refers to all variants of alphavirus RdRp expressed by alphavirus-infected cells or by cells transfected with a nucleic acid encoding for RdRp, in particular post-translational modified variants, conformations, isoforms. and homologues. Also, the term "RdRp" includes all forms of RdRp that are produced and can be produced by recombinant methods. For example, RdRp comprising tags facilitating detection and/or purification of RdRp in the laboratory, eg myc-tag, HA-tag or oligohistidine tag (His-tag) can be prepared by recombinant methods. there is.

선택적으로, RdRp는 추가적으로 임의의 하나 이상의 알파바이러스 보존서열구성 1 (CSE 1) 또는 이의 상보 서열, 보존서열구성 2 (CSE 2) 또는 이의 상보 서열, 보존서열구성 3 (CSE 3) 또는 이의 상보 서열, 보존서열구성 4 (CSE 4) 또는 이의 상보 서열에 대해 결합 능력이 있음을 기능적으로 의미한다. Optionally, the RdRp additionally comprises any one or more of alphavirus conserved sequence 1 (CSE 1) or its complementary sequence, conserved sequence 2 (CSE 2) or its complementary sequence, conserved sequence 3 (CSE 3) or its complementary sequence. , it functionally means that it has the ability to bind to conserved sequence configuration 4 (CSE 4) or its complementary sequence.

바람직하게는, RdRp는 CSE 2 [즉, (+) 가닥에] 및/또는 CSE 4 [즉, (+) 가닥에]에 결합할 수 있거나, CSE 1의 상보체 [즉, (-) 가닥에] 및/또는 CSE 3의 상보체 [즉, (-) 가닥에]에 결합할 수 있다.Preferably, the RdRp is capable of binding to CSE 2 [i.e., on the (+) strand] and/or CSE 4 [i.e., on the (+) strand], or the complement of CSE 1 [i.e., on the (-) strand]. ] and/or the complement of CSE 3 [ie, on the (-) strand].

RdRp의 기원은 특정 알파바이러스에만 국한되지 않는다. 바람직한 일 실시형태에서, 알파바이러스 RdRp는 자연성 발생 Semliki Forest 바이러스 및 약독 Semliki Forest 바이러스와 같은 Semliki Forest 바이러스의 변이체 또는 유도체를 포함하는 Semliki Forest 바이러스로부터 유래된 것이다. 또 바람직하게, RdRp는 자연성 발생 Sindbis 바이러스 및 약독 Sindbis 바이러스와 같은 Sindbis 바이러스의 변이체 또는 유도체를 포함하는 Sindbis 바이러스로부터 유래된 것이다. 또 바람직하게, RdRp는 자연성 발생 VEEV 및 약독 VEEV와 같은 VEEV의 변이체 또는 유도체를 포함하는 베네수엘라 마뇌염 바이러스(VEEV)로부터 유래된 것이다.The origin of RdRp is not limited to a specific alphavirus. In a preferred embodiment, the alphavirus RdRp is derived from a Semliki Forest Virus, including naturally occurring Semliki Forest Virus and variants or derivatives of Semliki Forest Virus, such as attenuated Semliki Forest Virus. Also preferably, the RdRp is derived from Sindbis viruses, including naturally occurring Sindbis viruses and variants or derivatives of Sindbis viruses, such as attenuated Sindbis viruses. Also preferably, the RdRp is derived from Venezuelan encephalitis virus (VEEV), including naturally occurring VEEV and variants or derivatives of VEEV, such as attenuated VEEV.

알파바이러스 RdRp는 전형적으로 알파바이러스 비구조성 단백질 (nsP)을 포함하거나 이로 구성된다. "비구조성 단백질"은 알파바이러스 기원의 임의의 하나 이상의 별개의 비구조성 단백질 (nsP1, nsP2, nsP3, nsP4)을 지칭하거나, 알파바이러스 기원의 둘 이상의 비구조성 단백질, 예를 들어 nsP1234의 폴리펩티드 서열을 포함하는 폴리-단백질을 지칭한다. "비구조성 단백질"은 nsP123을 지칭한다. "비구조성 단백질"은 nsP1234를 지칭한다. "비구조성 단백질"은 nsP123 (동의어로 P123) 및 nsP4의 복합체 또는 결합체를 지칭한다. "비구조성 단백질"은 nsP1, nsP2 및 nsP3의 복합체 또는 결합체를 나타낸다. "비구조성 단백질"은 nsP1, nsP2, nsP3 및 nsP4의 복합체 또는 결합체를 나타낸다. "비구조성 단백질"은 nsP1, nsP2, nsP3 및 nsP4로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나 이상의 복합체 또는 결합체를 지칭한다.Alphavirus RdRp typically comprise or consist of an alphaviral non-structural protein (nsP). "Non-structural protein" refers to any one or more distinct non-structural proteins (nsP1, nsP2, nsP3, nsP4) of alphavirus origin, or the polypeptide sequence of two or more non-structural proteins of alphavirus origin, for example nsP1234. refers to a poly-protein comprising "Non-structural protein" refers to nsP123. "Non-structural protein" refers to nsP1234. "Non-structural protein" refers to a complex or complex of nsP123 (synonymously P123) and nsP4. "Non-structural protein" refers to a complex or complex of nsP1, nsP2 and nsP3. "Non-structural protein" refers to a complex or complex of nsP1, nsP2, nsP3 and nsP4. "Non-structural protein" refers to any one or more complexes or complexes selected from the group consisting of nsP1, nsP2, nsP3 and nsP4.

용어 "복합체" 또는 "결합체"는 다수 요소들의 기능적 앙상블이다. 알파바이러스 RdRp와 관련하여, 용어 "복합체 또는 결합체"는 적어도 2개의 다수 단백질 분자를 의미하며, 그 중 적어도 하나는 알파바이러스 비구조성 단백질이고, 여기서 복합체 또는 결합체는 RNA-의존성 RNA 중합효소 (RdRP) 활성을 나타낸다. 복합체 또는 결합체는 다수의 상이한 단백질 (헤테로다합체) 및/또는 하나의 특정 단백질 (호모다합체)의 다수 사본으로 이루어질 수 있다. 다합체 또는 다수와 관련하여, "다수(multi)"는 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 10개 초과와 같은 둘 이상의 것을 의미한다.The term "composite" or "assembly" is a functional ensemble of multiple elements. In relation to alphavirus RdRp, the term "complex or complex" refers to at least two multiple protein molecules, at least one of which is an alphaviral non-structural protein, wherein the complex or complex is RNA-dependent RNA polymerase (RdRP) indicates activity. A complex or complex may consist of many different proteins (heteromultimers) and/or multiple copies of one particular protein (homomultimers). With reference to multimers or multiples, “multi” means two or more, such as 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, more than 10.

또한, 복합체 또는 결합체는 둘 이상의 다른 알파바이러스의 단백질도 포함할 수 있다. 예를 들어, 상이한 알파바이러스 비구조성 단백질을 포함하는 본 발명에 따른 복합체 또는 결합체에서, 모든 비구조성 단백질이 동일한 알파바이러스 유래일 필요는 없다. 이종 복합체 또는 결합체도 본 발명에 동등하게 포함된다. 단지 예시적인 목적으로, 이종 복합체 또는 결합체는 제 1 알파바이러스 (예를 들어, Sindbis 바이러스)로부터의 하나 이상의 비구조성 단백질 (예를 들어, nsP1, nsP2) 및 제 2 알파바이러스 (예를 들어 Semliki Forest 바이러스)로부터의 하나 이상의 비구조성 단백질 (nsP3, nsP4)을 포함할 수 있다.In addition, complexes or complexes may also include proteins from two or more other alphaviruses. For example, in a complex or complex according to the present invention comprising different alphavirus nonstructural proteins, not all nonstructural proteins need be of the same alphavirus origin. Heterogeneous complexes or conjugates are equally included in the present invention. For illustrative purposes only, a heterologous complex or complex may comprise one or more non-structural proteins (eg, nsP1, nsP2) from a first alphavirus (eg, Sindbis virus) and a second alphavirus (eg, Semliki Forest virus) from one or more non-structural proteins (nsP3, nsP4).

"복합체" 또는 "결합체"는 공간적으로 근접한 2개 이상의 동일하거나 상이한 단백질 분자를 지칭한다. 복합체의 단백질은 바람직하게는 서로 직접적 또는 간접적인 물리적 또는 물리화학적 접촉을 한다. 복합체 또는 결합체는 다수의 상이한 단백질(헤테로다합체) 및/또는 하나의 특정 단백질(호모다합체)의 다중 사본으로 구성될 수 있다.A "complex" or "assembly" refers to two or more identical or different protein molecules in spatial proximity. The proteins of the complex are preferably in direct or indirect physical or physicochemical contact with each other. A complex or complex may consist of multiple copies of a number of different proteins (heteromultimers) and/or of one particular protein (homomultimers).

"RdRp"는 알파바이러스 비구조성 단백질의 탄수화물-개질된 형태 (예컨대 글리코실화됨) 및 지질-개질된 형태를 포함하여 각각의 동시- 또는 번역-후 변형된 형태를 포함한다. "RdRp"는 알파바이러스 RdRp의 각각 및 모든 기능적 단편을 포함한다. 단편은 RNA 의존성 RNA 중합효소 (RdRP)로서 작용할 때 기능적이다. RdRp는 RdRp가 발현되는 세포에서 막성(membranous) 복제 복합체 및/또는 액포를 형성할 수 있다."RdRp" includes each co- or post-translationally modified form, including carbohydrate-modified (eg glycosylated) and lipid-modified forms of alphavirus non-structural proteins. “RdRp” includes each and every functional fragment of alphavirus RdRp. Fragments are functional when they act as RNA-dependent RNA polymerase (RdRP). RdRp can form membranous replication complexes and/or vacuoles in cells in which RdRp is expressed.

바람직하게는 RNA 중합효소의 발현단위는 상기 정의된 RdRp에 대한 코딩영역(들)을 포함한다. 코딩영역(들)은 하나 이상의 오픈 리딩 프레임(들)로 구성될 수 있다. RNA 중합효소의 발현단위는 알파바이러스 nsP1, nsP2, nsP3 및 nsP4 모두를 암호화한다. RNA 중합효소의 발현단위는 하나의 단일 개방형 해독특에 의해 코딩되어, 하나의 단일이고, 선택적으로 절단 가능한 폴리단백질, nsP1234로서 알파바이러스 nsP1, nsP2, nsP3 및 nsP4를 암호화한다. RNA 중합효소의 발현단위는 하나의 단일 개방형 해독특에 의해 코딩되어, 하나의 단일이고, 선택적으로 절단 가능한 폴리단백질, nsP123으로서 알파바이러스 nsP1, nsP2 및 nsP3을 암호화한다. nsP4는 개별적으로 암호화될 수 있다.Preferably, the expression unit of RNA polymerase comprises the coding region(s) for RdRp as defined above. Coding region(s) may consist of one or more open reading frame(s). Expression units of RNA polymerase encode all of the alphaviruses nsP1, nsP2, nsP3 and nsP4. The expression unit of RNA polymerase is encoded by a single open translational feature, encoding the alphaviruses nsP1, nsP2, nsP3 and nsP4 as a single, selectively cleavable polyprotein, nsP1234. The expression unit of RNA polymerase is encoded by a single open translational feature, encoding the alphaviruses nsP1, nsP2 and nsP3 as a single, selectively cleavable polyprotein, nsP123. nsP4 can be individually encrypted.

바람직하게는, 본 발명의 RNA 중합효소의 발현단위는 알파바이러스 서브게놈 프로모터를 포함하지 않는다.Preferably, the expression unit of the RNA polymerase of the present invention does not contain an alphavirus subgenomic promoter.

바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 mRNA 분자이다. mRNA 분자는 바람직하게는 CSE 1 및 CSE 4를 포함하지 않는다. 그러한 mRNA는 RdRp의 결합에 대해 레플리콘과 경쟁하지 않아, 레플리콘이 RdRp에 의해 매우 효율적으로 복제될 수 있다고 생각된다.Preferably, the expression unit of RNA polymerase is an mRNA molecule. The mRNA molecule preferably does not contain CSE 1 and CSE 4. It is thought that such mRNAs do not compete with the replicon for binding of RdRp, so that the replicon can be replicated very efficiently by RdRp.

RNA 중합효소의 발현단위의 RNA는 바람직하게는 이중가닥이 아니며, 바람직하게는 단일가닥이고, 보다 바람직하게는 (+) 가닥 RNA이다. RdRp는 RdRp mRNA 단위 상의 오픈 리딩 프레임에 의해 코딩된다.The RNA of the RNA polymerase expression unit is preferably non-double-stranded, preferably single-stranded, and more preferably positive-stranded RNA. RdRp is encoded by an open reading frame on the RdRp mRNA unit.

본 발명의 RNA 중합효소의 발현단위는 인트론-없는 RNA, 바람직하게는 인트론-없는 mRNA이다. 바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 자연적으로 인트론-없는 RNA (mRNA)이다. 예를 들어, 인트론-없는 RNA (mRNA)는 시험관내에서 합성에 의해, 예를 들어 시험관내 전사에 의해 수득될 수 있다. RNA 중합효소의 발현단위는 인트론을 포함하지 않는 nsP1234를 코딩하는 오픈 리딩 프레임을 포함한다. RNA 중합효소의 발현단위는 인트론을 포함하지 않는 nsP123을 코딩하는 오픈 리딩 프레임을 포함한다. The expression unit of the RNA polymerase of the present invention is intron-free RNA, preferably intron-free mRNA. Preferably, the expression unit of the RNA polymerase is naturally intron-free RNA (mRNA). For example, intron-free RNA (mRNA) can be obtained by synthesis in vitro, eg by in vitro transcription. The expression unit of RNA polymerase includes an open reading frame encoding nsP1234 without an intron. The expression unit of RNA polymerase includes an open reading frame encoding nsP123 without an intron.

"인트론"은 RNA의 코딩 서열을 폴리펩티드로 번역하기 전에 제거되는, 즉 RNA로부터 스플라이싱된 전구체 mRNA (pre-mRNA)의 비-코딩 섹션으로 정의된다. 일단 인트론이 pre-mRNA로부터 스플라이싱되면, 얻어진 mRNA 서열은 폴리펩티드로 번역될 준비가 된 것이다. 즉, 인트론의 뉴클레오타이드 서열은 전형적으로 단백질로 번역되지 않는다. 인트론-없는 mRNA는 폴리펩티드로 번역하기 위한 코돈(염기 삼중항)을 연속적인 순서로 포함하는 mRNA이다. 인트론-없는 mRNA는 자연적으로 인트론이 없거나 (예를 들어 세포 내 또는 시험관내 전사에서 인트론-없는 mRNA로 처음 합성될 수 있음) 인트론-함유 pre-mRNA의 스플라이싱에 의해 인트론-없는 mRNA로 성숙될 수 있다. 자연적으로 인트론-없는 시험관내 전사된 RNA가 본 발명에서 바람직하다.An “intron” is defined as a non-coding section of a precursor mRNA (pre-mRNA) that is removed prior to translation of the coding sequence of RNA into a polypeptide, i.e., spliced from RNA. Once the intron is spliced from the pre-mRNA, the resulting mRNA sequence is ready to be translated into a polypeptide. That is, the nucleotide sequence of an intron is typically not translated into a protein. An intron-free mRNA is an mRNA that contains a contiguous sequence of codons (base triplets) for translation into a polypeptide. An intron-free mRNA either naturally lacks an intron (e.g. can be first synthesized as an intron-free mRNA in a cell or in vitro transcription) or matures into an intron-free mRNA by splicing of an intron-containing pre-mRNA. It can be. Naturally intron-free in vitro transcribed RNAs are preferred in the present invention.

본 발명의 RNA 중합효소의 발현단위는 적어도 자가-복제가 가능하지 않는다는 점 및/또는 서브-게놈 프로모터의 제어 하에 오픈 리딩 프레임을 포함하지 않는다는 점에서 알파바이러스 게놈 RNA와 상이하다. 자가 증폭이 불가능한 경우, RNA 중합효소의 발현단위는 "자살 구성체(suicide construct)"라고도 불릴 수 있다.The expression unit of the RNA polymerase of the present invention differs from alphavirus genomic RNA at least in that it is not capable of self-replication and/or does not contain an open reading frame under the control of a sub-genomic promoter. When self-amplification is not possible, an expression unit of RNA polymerase may also be referred to as a "suicide construct".

바람직하게는, 본 발명의 RNA 중합효소의 발현단위는 알파바이러스 구조 단백질과 관련이 없다. 바람직하게는 RNA 중합효소의 발현단위는 알파바이러스 구조 단백질에 의해 포장되지 않는다. 보다 바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 바이러스 입자 내에 포장되지 않는다. 바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 바이러스 단백질과 결합하지 않는다 (바이러스 단백질-없는 시스템). 바이러스 단백질-없는 시스템은 종래 기술, 예를 들어 헬퍼-바이러스 기반 시스템과 비교하여 이점을 제공한다.Preferably, the expression unit of the RNA polymerase of the present invention is not related to alphavirus structural proteins. Preferably, the expression units of RNA polymerase are not packaged by alphaviral structural proteins. More preferably, the expression units of RNA polymerase are not packaged within viral particles. Preferably, the expression units of RNA polymerase do not associate with viral proteins (viral protein-free systems). Viral protein-free systems offer advantages over prior art, eg helper-virus based systems.

바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 (+) 가닥 주형에 기반한 (-) 가닥 합성 및/또는 (-) 가닥 주형에 기반한 (+) 가닥 합성에 필요한 적어도 하나의 보존서열구성 (CSE)이 부족하다. 보다 바람직하게는, RNA 중합효소의 발현단위는 어떠한 알파바이러스 보존서열구성 (CSE)도 포함하지 않는다. 특히, 알파바이러스의 4개 CSE에서, 하기 CSE 중 임의의 하나 이상이 바람직하게는 RNA 중합효소의 발현단위상에 존재하지 않는다.Preferably, the expression unit of RNA polymerase has at least one Conserved Sequence Configuration (CSE) required for (-) strand synthesis based on a (+) strand template and/or (+) strand synthesis based on a (-) strand template. lack. More preferably, the expression unit of RNA polymerase does not contain any alphavirus conserved sequence construct (CSE). In particular, in the four CSEs of alphavirus, any one or more of the following CSEs are preferably not present on the expression unit of RNA polymerase.

- 자연계에서 발견되는 알파바이러스에서 (-) 가닥 주형에 기반한 (+) 가닥 합성을 위한 프로모터로서 기능하는 것으로 여겨지는 CSE 1;- CSE 1, which is believed to function as a promoter for synthesis of the (+) strand based on the (-) strand template in alphaviruses found in nature;

- 자연계에서 발견되는 알파바이러스의 (+) 가닥 게놈 RNA에 기반한 (-) 가닥 합성을 위한 프로모터로서 기능하는 것으로 여겨지는 CSE 2;- CSE 2, which is believed to function as a promoter for negative-strand synthesis based on the positive-strand genomic RNA of alphaviruses found in nature;

- 자연계에서 발견되는 알파바이러스에서 서브게놈 (+) 가닥 RNA의 효율적인 전사에 기여한다고 여겨지는 CSE 3;- CSE 3, believed to contribute to the efficient transcription of subgenomic (+) strand RNA in alphaviruses found in nature;

- 자연계에서 발견되는 알파바이러스에서 (+) 가닥 게놈 RNA에 기반한 (-) 가닥 합성의 개시를 위한 코어-프로모터로 작용한다고 여져지는 CSE 4.- CSE 4, which is believed to act as a core-promoter for the initiation of negative-strand synthesis based on positive-strand genomic RNA in alphaviruses found in nature.

CSE 1, CSE 3 및 CSE 4는 존재하지 않고 CSE 2가 존재할 수도 있거나 존재하지 않을 수도 있다.CSE 1, CSE 3 and CSE 4 do not exist and CSE 2 may or may not exist.

특히, 임의의 하나 이상의 알파바이러스 CSE가 없는 경우, 본 발명의 RdRp mRNA 단위는 알파바이러스 게놈 RNA와 유사한 것보다 전형적인 진핵세포 mRNA와 매우 유사하다.In particular, in the absence of any one or more of the alphavirus CSEs, the RdRp mRNA units of the present invention are more similar to typical eukaryotic mRNAs than to alphaviral genomic RNAs.

본 발명의 RNA 중합효소의 발현단위는 분리된 핵산 분자이다.The expression unit of the RNA polymerase of the present invention is an isolated nucleic acid molecule.

3. 코돈 사용법3. Codon Usage

일반적으로 유전 암호의 축퇴는 동일한 암호화 능력을 유지하면서 다른 코돈 (염기 삼중항)에 의해 RNA 서열에 존재하는 특정 코돈(아미노산을 코딩하는 염기 삼중항)을 대체할 수 있게 한다(코돈을 대체하는 것은 대체된 코돈과 동일한 아미노산을 암호화한다). In general, degeneracy of the genetic code allows for the replacement of certain codons (base triplets encoding amino acids) present in RNA sequences by other codons (base triplets) while retaining the same coding ability (replacing a codon is encodes the same amino acid as the replaced codon).

본 발명에서, RNA 분자에 포함된 오픈 리딩 프레임의 적어도 하나의 코돈은 오픈 리딩 프레임이 유래한 종에서 각각의 오픈 리딩 프레임의 각각의 코돈과 상이하다. 오픈 리딩 프레임의 코딩 서열은 "개조된" 것으로 언급된다.In the present invention, at least one codon of an open reading frame included in an RNA molecule is different from each codon of each open reading frame in the species from which the open reading frame is derived. The coding sequence of an open reading frame is referred to as "adapted".

예를 들어, 오픈 리딩 프레임의 코딩 서열이 변형되는 경우, 빈번하게 사용되는 코돈이 선택될 수 있다. WO2009/024567 A1은 더욱 빈번하게 사용되는 희귀 코돈의 치환을 포함하여, 핵산 분자의 코딩 서열의 변형을 기술한다. For example, when the coding sequence of an open reading frame is modified, frequently used codons can be selected. WO2009/024567 A1 describes modifications of the coding sequence of nucleic acid molecules, including substitution of more frequently used rare codons.

코돈 사용의 빈도는 대상세포 또는 대상 유기체에 따라 다르기 때문에, 그러한 유형의 변형은 특정 대상세포 또는 대상 유기체에서의 발현에 핵산 서열을 맞추는 것이 적합하다. 일반적으로 말하면, 보다 빈번하게 사용되는 코돈은 전형적으로 대상세포 또는 대상 유기체에서 보다 효율적으로 번역되지만, 오픈 리딩 프레임의 모든 코돈의 변형이 항상 필요한 것은 아니다.Because the frequency of codon usage varies depending on the cell or organism of interest, such types of modifications are appropriate to tailor the nucleic acid sequence for expression in a particular cell or organism of interest. Generally speaking, codons that are used more frequently are typically translated more efficiently in a target cell or organism, but modification of all codons in an open reading frame is not always necessary.

예를 들어, 오픈 리딩 프레임의 코딩 서열이 변형되는 경우, G (구아닐레이트) 잔기 및 C (시티딜레이트) 잔기의 함량은 각 아미노산에 대해 가장 풍부한 GC-함량을 갖는 코돈을 선택함으로써 변경될 수 있다. GC가 풍부한 오픈 리딩 프레임을 가진 RNA 분자는 면역 활성을 감소시키고 RNA의 번역 및 반감기를 향상시킬 가능성이 있다고 보고되어 있다.For example, when the coding sequence of the open reading frame is modified, the content of G (guanylate) residues and C (cytidylate) residues can be altered by selecting the codon with the most abundant GC-content for each amino acid. can It has been reported that RNA molecules with GC-rich open reading frames have the potential to reduce immune activity and improve translation and half-life of RNA.

V. 관심 RNA 단위V. RNA units of interest

RNA는 생명 과학, 생명 공학 및 의약품에서 널리 사용되기 때문에 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템은 특히 진핵 세포에서 단백질 및/또는 RNA를 효율적으로 생산하도록 설계할 필요가 있다. Since RNA is widely used in life sciences, biotechnology, and pharmaceuticals, the RNA transcription system of interest of the present invention needs to be designed to efficiently produce proteins and/or RNAs, particularly in eukaryotic cells.

본 발명의 관심 RNA(RNAi)는 mRNA(메신저 RNA), 또는 rRNA(리보솜 RNA), tRNA(트랜스퍼 RNA), miRNA(마이크로 RNA), siRNA(작은 간섭 RNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, Circular RNA, 리보자임 및 RNA 압타머를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나일 수 있다.RNA of interest (RNAi) of the present invention is mRNA (messenger RNA), rRNA (ribosomal RNA), tRNA (transfer RNA), miRNA (micro RNA), siRNA (small interfering RNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, Circular It may be any one selected from the group containing RNA, ribozymes and RNA aptamers.

본 발명자는 진핵 세포에서, 특히 상기 세포의 세포질에서 mRNA 분자를 자율적으로 생성하는 효율적인 형질전환을 위한 인공 전사 시스템(즉, 키메라 효소, ctDdRp)을 과거에 개발하였다. 이 시스템을 사용하여 RNA 사슬은 이 키메라 효소의 RNA 중합효소 부분에 의해 합성되고 mRNA 캡핑 효소 부분에 의해 5'-말단이 캡핑되었다. 또한, 폴리(A) 꼬리는 DNA 주형에서 폴리아데노신 트랙의 전사에 의해 전사체의 3'-말단에서 생성될 수 있다. The present inventors have previously developed an artificial transcription system (ie, chimeric enzyme, ctDdRp) for efficient transformation that autonomously produces mRNA molecules in eukaryotic cells, particularly in the cytoplasm of said cells. Using this system, RNA chains were synthesized by the RNA polymerase portion of this chimeric enzyme and capped at the 5'-end by the mRNA capping enzyme portion. In addition, a poly(A) tail can be created at the 3'-end of the transcript by transcription of a polyadenosine track from a DNA template.

본 발명의 RNA 전사 시스템에서 RNAi를 코딩하는 관심 RNA 단위는 DdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위 또는 RdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위가 있으며 상기 두 종류의 RNA 중합효소 발현 단위 각각에 의해 관심 RNA 단위가 작동 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. In the RNA transcription system of the present invention, the RNA unit of interest encoding RNAi is either a DdRp-operated RNA unit or an RdRp-operated RNA unit of interest, and the RNA unit of interest is converted by each of the two types of RNA polymerase expression units. It can be configured to be operably connected.

1. DdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위1. RNA units of interest operated by DdRp

본 발명의 RNA 전사 시스템에서 RNAi를 코딩하는 관심 RNA 단위는 상기 키메라 효소, ctDdRp를 코딩하는 RNA 중합효소 발현 단위에 의해 작동 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. In the RNA transcription system of the present invention, the RNA unit of interest encoding RNAi may be constructed by being operably linked by an RNA polymerase expression unit encoding the chimeric enzyme, ctDdRp.

본 발명의 관심 RNA의 전사단위는The transcription unit of the RNA of interest of the present invention is

(1) 상기 ctDdRp가 결합하는 프로모터; (1) a promoter to which the ctDdRp binds;

(2) 5'UTR;(2) 5'UTR;

(3) RNAi를 코딩하는 DNA 절편; 및(3) DNA fragments encoding RNAi; and

(4) 3'UTR;을 포함하고, 이들이 작동 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. (4) 3'UTR; and may be configured by operably linking them.

본 발명의 상기 키메라 효소, ctDdRp는 T7 RNA 중합효소, T3 RNA 중합효소 및 SP6 RNA 중합효소를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나의 발현을 증가시켜 관심 RNA를 장기간 지속적으로 발현시킬 수 있다.The chimeric enzyme of the present invention, ctDdRp, can increase the expression of any one selected from the group consisting of T7 RNA polymerase, T3 RNA polymerase and SP6 RNA polymerase to continuously express the RNA of interest for a long period of time.

본 발명에 있어서, T7 RNA 중합효소는 T7 프로모터에 대한 특이성이 매우 높으며, T7 프로모터 하류의 DNA만을 전사할 수 있다. In the present invention, T7 RNA polymerase has very high specificity for the T7 promoter and can only transcribe DNA downstream of the T7 promoter.

따라서, 본 발명에서 T7 RNA 중합효소를 사용함으로써 세포 내에 다른 프로모터와 반응하지 않고 오직 T7 프로모터를 갖는 관심 RNA 단위에 결합 및 전사를 수행하게 되고, 높은 효율로 관심 RNA를 전사하여 증폭할 수 있다.Therefore, by using the T7 RNA polymerase in the present invention, binding and transcription are performed only to the RNA unit of interest having the T7 promoter without reacting with other promoters in the cell, and the RNA of interest can be transcribed and amplified with high efficiency.

상기 키메라 효소, ctDdRp는 추가적으로 캡핑효소, 테더링 시스템 또는 Poly(A) 중합효소를 포함할 수도 있다.The chimeric enzyme, ctDdRp, may additionally include a capping enzyme, a tethering system, or a Poly(A) polymerase.

바람직하게, 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 DdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위는 진핵세포에서 관심 단백질을 발현시키기 위한 관심 mRNA는 5'캡 또는 IRES를 포함하는 5'UTR 및 3'UTR을 포함할 수 있다. Preferably, the RNA unit of interest operated by DdRp of the RNA transcription system of the present invention may include a 5'UTR and a 3'UTR including a 5'cap or an IRES in the mRNA of interest for expressing the protein of interest in a eukaryotic cell. there is.

"5'cap", "캡", "캡된" 및 ""5'cap 구조"는 일부 진핵세포의 1차 전사체, 예컨대 전구체 메신저 RNA의 5' 말단에서 발견되는 디뉴클레오타이드를 지칭하는 것으로 동의어로 사용된다. 5'cap은 5' 트리포스페이트 결합(또는 특정 캡 유사체의 경우 화학적 변형된 트리포스페이트 결합)에서 5'를 통해 mRNA 분자의 첫 번째 뉴클레오타이드에 (임의로 화학적 변형된) 구아노신이 결합된 구조이다. 용어는 종래의 cap 또는 cap 유사체를 지칭할 수 있다. "5'cap", "cap", "capped" and ""5'cap structure" are synonyms that refer to a dinucleotide found at the 5' end of primary transcripts of some eukaryotic cells, such as precursor messenger RNA. A 5'cap is a structure in which a (optionally chemically modified) guanosine is linked to the first nucleotide of the mRNA molecule via the 5' to the 5' triphosphate linkage (or chemically modified triphosphate linkage in the case of certain cap analogs). The term may refer to a conventional cap or cap analog.

예를 들어, RNA를 5'캡과 함께 제공하는 것은 상기 5'캡의 존재 하에 DNA 주형의 시험관내 전사에 의해 달성될 수 있으며, 여기서 상기 5'캡은 생성된 RNA 가닥에 공동-전사적으로 혼입되거나, RNA는 예를 들어 시험관내 전사에 의해 생성될 수 있으며, 5'cap은 캡핑효소, 예를 들어 종두증 바이러스의 캡핑효소를 사용하여 전사 후 RNA에 부착될 수 있다. 캡핑된 RNA에서, (캡핑된) RNA 분자의 제1 염기의 3' 위치는 인산디에스터 결합을 통해 RNA 분자의 후속 염기("제2 염기")의 5' 위치에서 연결된다. For example, providing RNA with a 5' cap can be achieved by in vitro transcription of a DNA template in the presence of the 5' cap, wherein the 5' cap is co-transcriptionally incorporated into the resulting RNA strand. Alternatively, the RNA can be generated, for example, by in vitro transcription, and the 5'cap can be attached to the RNA after transcription using a capping enzyme, for example, the capping enzyme of vaccinia virus. In capped RNA, the 3' position of the first base of a (capped) RNA molecule is linked at the 5' position of the subsequent base ("second base") of the RNA molecule via a phosphodiester bond.

종래의 5'캡"은 자연성 발생적인 5'캡을 의미하고, 바람직하게는 7-메틸구아노신 캡을 의미한다. 7-메틸구아노신 캡에서, 캡의 구아노신은 화학적 변형된 구아노신이며, 여기서 변형은 7-위치에서의 메틸화로 이루어진다."Conventional 5'cap" means a naturally occurring 5'cap, preferably a 7-methylguanosine cap. In a 7-methylguanosine cap, the guanosine of the cap is a chemically modified guanosine, wherein The modification consists of methylation at the 7-position.

관심 mRNA 상의 5'캡은 키메라 효소 ctDdRp에 의해 유도된다. 트랜스로 코딩된 관심 mRNA의 효율적인 생산을 달성할 수 있다. The 5' cap on the mRNA of interest is induced by the chimeric enzyme ctDdRp. Efficient production of the mRNA of interest encoded in trans can be achieved.

본 발명의 관심 mRNA는 내부 리보솜 진입 부위 (IRES) 요소를 포함할 수도 있다. 일반적으로, 내부 리보솜 진입 부위, 약칭 IRES는 관심 mRNA 서열의 5' 말단과 다른 위치, 예컨대 관심 mRNA 서열의 중앙에서의 위치로부터의 mRNA로부터의 번역 개시를 가능하게 하는 뉴클레오타이드 서열로 mRNA 서열의 중간에 위치한다. An mRNA of interest of the present invention may also contain an internal ribosome entry site (IRES) element. Generally, an internal ribosome entry site, abbreviated IRES, is a nucleotide sequence in the middle of an mRNA sequence that allows initiation of translation from the mRNA from a position different from the 5' end of the mRNA sequence of interest, such as a position in the middle of the mRNA sequence of interest. Located.

새로 합성된 mRNA는 통상적으로 전사체가 20 ~ 30개의 뉴클레오타이드의 길이에 도달할 때 5'캡 구조로 변형된다. 먼저, 5'말단 뉴클레오타이드 pppN(ppp는 트리포스페이트를 나타내고, N은 임의의 뉴클레오사이드를 나타냄)은 RNA 5'트리포스파타아제 및 구아닐릴 전이효소 활성을 갖는 캡핑효소에 의해 세포에서 5'GpppN으로 전환된다. 이어서, GpppN은 (구아닌-7)-메틸 전이효소 활성을 갖는 제2 효소에 의해 세포에서 메틸화되어 모노-메틸화된 m7GpppN 캡을 형성할 수 있다.Newly synthesized mRNA is usually modified into a 5' cap structure when the transcript reaches a length of 20 to 30 nucleotides. First, the 5' terminal nucleotide pppN (ppp represents triphosphate and N represents any nucleoside) is 5' in cells by RNA 5' triphosphatase and capping enzyme having guanylyl transferase activity. converted to GpppN. GpppN can then be methylated in the cell by a second enzyme with (guanine-7)-methyltransferase activity to form a mono-methylated m7GpppN cap.

본 발명에서 사용된 5'캡은 자연성 5'캡이다.The 5'cap used in the present invention is a natural 5'cap.

본 발명에서, 자연성 5'캡 디뉴클레오타이드는 전형적으로 비-메틸화 캡 디뉴클레오타이드 (G(5')ppp(5')N; GpppN이라고도 함) 및 메틸화된 캡 디뉴클레오타이드 ((m7G(5')ppp(5')N; m7GpppN이라고도 함)로 이루어진 군으로부터 선택된다. In the present invention, the natural 5' cap dinucleotide typically comprises a non-methylated cap dinucleotide (G(5')ppp(5')N; also referred to as GpppN) and a methylated cap dinucleotide ((m7G(5')ppp (5') N; also referred to as m7GpppN).

5'캡의 존재는 또한 본 발명의 트랜스-복제 시스템에서 예기치 않은 상승적인 효과를 제공한다. 캡핑된 키메라 효소 mRNA가 RNA에 대해 트랜스로 제공될 때 캡핑된 키메라 효소 mRNA가 관심 단백질의 생산을 유발하는 것이 보다 효율적이다. 따라서, 트랜스로 5'캡 및 복제의 상승 효과, 즉 시스로 복제하는 것보다 우수한 효과가 있다.The presence of the 5' cap also provides an unexpected synergistic effect in the trans-replication system of the present invention. It is more efficient for the capped chimeric enzyme mRNA to trigger production of the protein of interest when the capped chimeric enzyme mRNA is provided in trans to RNA. Therefore, the synergistic effect of 5' cap and replication in trans, that is, an effect superior to that of cis replication.

본 발명의 캡핑된 RNA는 대상세포의 캡핑 장치에 의존하지 않는다. 시험관내에서 캡핑된 RNA를 형성하는데 가장 빈번하게 사용되는 방법은 모든 4개의 리보뉴클레오사이드 트리포스페이트 및 캡 디뉴클레오타이드 예컨대 m7G(5')ppp(5')G (m7GpppG라고도 함)의 존재 하에 박테리아 또는 박테리오파지 RNA 중합효소로 DNA 주형을 전사하는 것이다. The capped RNA of the present invention does not depend on the capping device of the target cell. The method most frequently used to form capped RNA in vitro is the use of all four ribonucleoside triphosphates and cap dinucleotides such as m7G(5')ppp(5')G (also called m7GpppG) in bacteria in the presence of or to transcribe the DNA template with bacteriophage RNA polymerase.

RNA 중합효소는 다음 주형 뉴클레오사이드 트리포스페이트 (pppN)의 α-포스페이트에서 m7GpppG의 구아노신 부분의 3'OH에 의한 친핵성 공격으로 전사를 개시하여 중간체 m7GpppGpN (여기서 N은 RNA 분자의 제2 염기이다)를 형성한다. 경쟁하는 GTP-개시된 생성물 pppGpN의 형성은 시험관내 전사 동안 캡 대 GTP의 몰비가 5 ~ 10으로 설정함으로써 억제된다.RNA polymerase then initiates transcription by nucleophilic attack by the 3'OH of the guanosine moiety of m7GpppG on the α-phosphate of the template nucleoside triphosphate (pppN), resulting in the intermediate m7GpppGpN (where N is the second base of the RNA molecule). is) to form Formation of the competing GTP-initiated product pppGpN is inhibited by setting the molar ratio of cap to GTP between 5 and 10 during in vitro transcription.

5'캡은 5'캡 유사체이다. RNA가 시험관내 전사에 의해 수득되는 경우, 예를 들어 시험관내 전사된 RNA(IVT-RNA)인 경우에 특히 적합하다. 캡 유사체는 초기에 시험관내 전사에 의해 RNA 전사체의 대규모 합성을 용이하게 하기 위해 기술하였다.A 5' cap is a 5' cap analogue. It is particularly suitable if the RNA is obtained by in vitro transcription, for example in vitro transcribed RNA (IVT-RNA). Cap analogs were initially described to facilitate large-scale synthesis of RNA transcripts by in vitro transcription.

UTRUTR

Untranslated region(비번역 영역) 또는 "UTR"은 전사되지만 아미노산 서열로 번역되지 않는 영역에 관한 것이거나 또는 mRNA 분자와 같은 RNA 분자 내의 상응하는 영역에 관한 것이다. UTR은 오픈 리딩 프레임의 상류 및/또는 키메라 효소를 코딩하는 오픈 리딩 프레임의 하류에 존재할 수 있다.An Untranslated region or “UTR” refers to a region that is transcribed but not translated into an amino acid sequence or the corresponding region within an RNA molecule such as an mRNA molecule. The UTR can be upstream of the open reading frame and/or downstream of the open reading frame encoding the chimeric enzyme.

구체적으로, 본 발명의 키메라 효소 mRNA에서, "3'UTR"은 키메라 효소에 대한 코딩영역의 3'에 위치하는 영역에 관한 것이고, "5'UTR" 이는 키메라 효소에 대한 코딩영역의 5'에 위치하는 영역에 관한 것이다.Specifically, in the chimeric enzyme mRNA of the present invention, "3'UTR" refers to a region located 3' of the coding region for the chimeric enzyme, and "5'UTR" refers to a region located 5' of the coding region for the chimeric enzyme. It is about the area in which it is located.

3'UTR은 존재하는 경우 단백질 코딩 영역의 종결 코돈의 하류에 유전자의 3'말단에 위치하지만, "3'UTR"은 바람직하게는 폴리(A) 꼬리를 포함하지 않는다. 따라서, 3'UTR은 폴리(A) 꼬리의 상류, 예를 들어 폴리(A) 꼬리에 직접 인접하여 있다(존재한다면).The 3'UTR, if present, is located at the 3' end of the gene, downstream of the stop codon of the protein coding region, but the "3'UTR" preferably does not contain a poly(A) tail. Thus, the 3'UTR is upstream of the poly(A) tail, eg directly adjacent to the poly(A) tail (if present).

5'UTR은 존재하는 경우 단백질 코딩 영역의 시작코돈의 상류에 유전자의 5' 말단에 위치한다. 5'UTR은 5'캡의 하류, 예를 들어 5'캡 바로 옆에 있다(존재한다면).The 5'UTR, if present, is located at the 5' end of the gene upstream of the start codon of the protein coding region. The 5'UTR is downstream of the 5' cap, eg right next to the 5' cap (if present).

5' 및/또는 3'UTR은 오픈 리딩 프레임과 기능적으로 연결될 수 있어서, 이들 영역이 오픈 리딩 프레임과 관련되어 안정성 및/또는 상기 오픈 리딩 프레임을 포함하는 RNA의 번역 효율이 증가한다.The 5' and/or 3'UTRs can be functionally linked to the open reading frame, such that these regions are associated with the open reading frame to increase stability and/or translational efficiency of the RNA comprising the open reading frame.

UTR은 RNA의 운반을 이용한 효과적인 운반의 전제 조건인 RNA의 안정성 및 번역 효율에 관여한다. 특정 5' 및/또는 3' 비번역 영역(UTR)을 선택함으로써, 5'캡 및/또는 3' 폴리(A)-꼬리에 관한 구조적 변형 이외에, 둘 모두 개선될 수 있다. UTR is involved in RNA stability and translation efficiency, which are prerequisites for effective RNA delivery. By selecting specific 5' and/or 3' untranslated regions (UTRs), both, in addition to structural modifications regarding the 5' cap and/or 3' poly(A)-tail, can be improved.

UTR 내의 서열 요소는 일반적으로 번역 효율 (주로 5'UTR) 및 RNA 안정성 (주로 3'UTR)에 영향을 미치는 것으로 이해된다. 핵산 서열의 번역 효율 및/또는 안정성을 증가시키기 위해 활성화한 5'UTR이 존재하는 것이 바람직하다. 독립적으로 또는 부가적으로, 핵산 서열의 번역 효율 및/또는 안정성을 증가시키기 위해 활성화한 3'UTR이 존재하는 것이 바람직하다.Sequence elements within the UTR are generally understood to affect translation efficiency (mainly 5'UTR) and RNA stability (mainly 3'UTR). Preferably, an activated 5'UTR is present to increase the translational efficiency and/or stability of the nucleic acid sequence. Independently or additionally, it is preferred that an activated 3'UTR is present to increase translational efficiency and/or stability of the nucleic acid sequence.

바람직하게는, 키메라 효소 mRNA는 ctDdRp가 유래된 에 대해 이종 또는 고유하지 않은 5'UTR 및/또는 3'UTR을 포함한다. 이것은 원하는 번역 효율 및 RNA 안정성에 따라 비번역 영역을 설계할 수 있게 한다.Preferably, the chimeric enzyme mRNA contains a 5'UTR and/or 3'UTR that is heterologous or non-unique to the ctDdRp from which it was derived. This allows designing untranslated regions according to the desired translational efficiency and RNA stability.

본 발명의 3'UTR은 엑소리보뉴클레아제의 장벽으로 작용하거나 RNA 안정성을 증가시키는 것으로 알려진 단백질(예컨대 RNA-결합 단백질)과 상호작용하는 스템-루프 구조를 제공하기 위해 폴딩할 수 있는 하나 이상의 역반복을 포함할 수 있다.The 3'UTR of the present invention is one or more that can fold to provide a stem-loop structure that acts as a barrier to exoribonucleases or interacts with proteins known to increase RNA stability (eg RNA-binding proteins). May contain reverse iterations.

인간 베타-글로빈 3'UTR, 특히 인간 베타-글로빈 3'UTR의 2개의 연속적인 동일한 사본은 높은 전사 안정성 및 번역 효율에 기여한다. Two consecutive identical copies of the human beta-globin 3'UTR, in particular the human beta-globin 3'UTR, contribute to high transcriptional stability and translational efficiency.

따라서, 본 발명의 키메라 효소 mRNA는 인간 베타-글로빈 3'UTR의 2개의 연속적인 동일한 사본을 포함한다. 따라서, 그것은 5'→3' 방향으로 (a) 선택적으로 5'UTR; (b) 키메라 효소를 코딩하는 오픈 리딩 프레임; (c) 3'UTR; 인간 베타-글로빈 3'UTR의 2개의 연속적인 동일한 사본, 이의 단편, 또는 인간 베타-글로빈 3'UTR의 변이체 또는 이의 단편을 포함하는 상기 3'UTR을 포함한다.Thus, the chimeric enzyme mRNA of the present invention contains two consecutive identical copies of the human beta-globin 3'UTR. Thus, it is (a) optionally 5'UTR in the 5'→3' direction; (b) an open reading frame encoding the chimeric enzyme; (c) 3'UTR; A 3'UTR comprising two consecutive identical copies of the human beta-globin 3'UTR, a fragment thereof, or a variant of the human beta-globin 3'UTR or a fragment thereof.

본 발명의 키메라 효소 mRNA는 의 번역 효율 및/또는 안정성을 증가시키기 위해 활성화하지만 인간 베타-글로빈 3'UTR, 이의 단편, 또는 인간 베타-글로빈 3'UTR의 변이체 또는 이의 단편이 아닌, 3'UTR을 포함한다.The chimeric enzyme mRNA of the present invention activates to increase translation efficiency and/or stability of the 3'UTR, but not human beta-globin 3'UTR, fragments thereof, or variants of human beta-globin 3'UTR or fragments thereof. includes

본 발명의 키메라 효소 mRNA는 번역 효율 및/또는 안정성을 증가시키기 위해 활성화한 5'UTR을 포함한다.The chimeric enzyme mRNA of the present invention contains an activated 5'UTR to increase translation efficiency and/or stability.

본 발명에 따른 UTR-함유 RNA는 예를 들어, 시험관내 전사에 의해 제조될 수 있다. 이들은 5'UTR 및/또는 3'UTR을 갖는 RNA의 전사를 허용하는 방식으로 본 발명의 핵산 분자(예컨대 DNA)의 발현을 유전적으로 변형시킴으로써 달성될 수 있다.UTR-containing RNAs according to the present invention can be prepared, for example, by in vitro transcription. These can be achieved by genetically modifying the expression of a nucleic acid molecule (eg DNA) of the invention in a manner that permits transcription of RNA having a 5'UTR and/or 3'UTR.

3'UTR은 일반적으로 mRNA의 단백질 코딩 영역(즉, 오픈 리딩 프레임) 및 폴리(A) 서열 사이에 위치한 mRNA의 일부이다. mRNA의 3'UTR은 아미노산 서열내로 번역되지 않는다. 3'UTR은 일반적으로 유전자 발현 과정 중 각각의 mRNA 내로 전사되는 유전자에 의해 코딩된다. 게놈 서열은 먼저 선택적인 인트론을 포함하는 미성숙 mRNA로 전사된다. 그 이후, 미성숙 mRNA는 성숙 과정을 거쳐 성숙 mRNA로 되도록 추가로 처리된다. 이러한 성숙 과정은 5'캡핑(capping), 추가적인 인트로을 절단하기 위한 미성숙 mRNA 스플라이싱(splicing) 및 미성숙 mRNA 3'말단의 아데닐산중합반응 및 추가적인 엔도-(endo-) 또는 엑소(exo)뉴클레아제 절단 등과 같은 3'말단의 변형을 포함한다. A 3'UTR is a portion of an mRNA that is usually located between the protein coding region of the mRNA (i.e., the open reading frame) and the poly(A) sequence. The 3'UTR of mRNA is not translated into an amino acid sequence. 3'UTRs are generally encoded by genes that are transcribed into respective mRNAs during gene expression. The genomic sequence is first transcribed into immature mRNA containing optional introns. Thereafter, the immature mRNA is further processed to become a mature mRNA through a maturation process. This maturation process involves 5' capping, immature mRNA splicing to cut an additional intro and adenylation of the immature mRNA 3' end and additional endo- or exo nucleases. Include modifications at the 3' end, such as first truncation.

본 발명에서, 3'UTR는 단백질 코딩 영역의 종료 코돈의 3'말단에, 바람직하게는 단백질 코딩 영역의 종료 코돈의 3' 말단 바로 옆에 위치한 성숙 mRNA의 서열에 상응하며, 폴리(A) 서열의 5'측면, 바람직하게는 폴리(A) 서열의 5'말단 바로 옆 뉴클레오타이드까지 이어진다. 본 발명에서, 유전자의 3'UTR, 예컨대 알파 또는 베타 글로빈의 3'UTR는 이러한 유전자로부터 유래된 성숙 mRNA의 3'UTR에 상응하는 서열, 즉, 유전자의 전사 및 미성숙 mRNA의 성숙에 의해 수득된 mRNA에 상응하는 서열이다. 용어 "유전자의 3'UTR"은 3'UTR의 DNA 서열 및 RNA 서열을 포함한다.In the present invention, the 3'UTR corresponds to the sequence of mature mRNA located at the 3' end of the stop codon of the protein coding region, preferably immediately adjacent to the 3' end of the stop codon of the protein coding region, and is a poly(A) sequence. , preferably to the nucleotide right next to the 5' end of the poly(A) sequence. In the present invention, the 3'UTR of a gene, such as the 3'UTR of alpha or beta globin, is a sequence corresponding to the 3'UTR of a mature mRNA derived from such a gene, i.e., obtained by transcription of the gene and maturation of the immature mRNA. It is the sequence corresponding to the mRNA. The term "3'UTR of a gene" includes the DNA sequence and RNA sequence of the 3'UTR.

5'UTR은 일반적으로 전령 RNA(mRNA)의 특정 부분으로 이해된다. 이는 mRNA의 오픈 리딩 프레임의 5'에 위치한다. 일반적으로, 5'UTR은 전사 시작부(transcriptional start site)와 함께 시작하고 오픈 리딩 프레임의 시작 코돈의 하나의 뉴클레오타이드 전에 종료된다. 5'UTR은 조절 요소라고도 하는 유전자 발현을 조절하기 위한 요소를 포함할 수 있다. 이와 같은 조절 요소는 예를 들어, 리보솜 결합부 또는 5'말단 올리고피리미딘관(Oligopyrimidine Tract, TOP)일 수 있다. 5'UTR은 예를 들어, 5'캡(cap)의 첨가에 의해 전사 후 변형될 수 있다. 본 발명에서, 5'UTR은 5'캡(cap) 및 시작 코돈 사이에 위치한 성숙 mRNA의 서열에 상응한다. 바람직하게, 5'UTR은 5'캡(cap)의 3'에 위치한 뉴클레오타이드로부터, 바람직하게는 5'캡(cap)의 3' 바로 옆에 위치한 뉴클레오타이드로부터, 단백질 코딩 영역의 시작 코돈의 5'에 위치한 뉴클레오타이드까지, 바람직하게는 단백질 코딩 영역의 시작 코돈의 5' 바로 옆에 위치한 뉴클레오타이드까지 이어지는 서열에 상응한다. 성숙 mRNA의 5'캡(cap)의 3' 바로 옆에 위치한 뉴클레오타이드는 일반적으로 전사 시작부에 상응한다. A 5'UTR is generally understood to be a specific part of messenger RNA (mRNA). It is located 5' of the open reading frame of the mRNA. Generally, the 5'UTR starts with the transcriptional start site and ends one nucleotide before the start codon of the open reading frame. The 5'UTR may contain elements for regulating gene expression, also referred to as regulatory elements. Such a regulatory element may be, for example, a ribosome binding site or a 5' terminal oligopyrimidine tract (TOP). The 5'UTR can be modified post-transcriptionally, for example by the addition of a 5' cap. In the present invention, the 5'UTR corresponds to the sequence of the mature mRNA located between the 5' cap and the start codon. Preferably, the 5'UTR is from the nucleotide located 3' of the 5' cap, preferably from the nucleotide located immediately 3' of the 5' cap, 5' of the start codon of the protein coding region. It corresponds to a sequence extending up to the nucleotide located, preferably up to the nucleotide located immediately 5' to the start codon of the protein coding region. Nucleotides located immediately 3' to the 5' cap of the mature mRNA generally correspond to the start of transcription.

5'UTR 서열이 5'UTR 서열을 정의하기 위해 사용되는 mRNA 서열과 같은 RNA 서열 또는 이와 같은 RNA 서열에 상응하는 DNA 서열일 수 있다. 유전자의 5'UTR은 이러한 유전자로부터 유래된 성숙 mRNA의 5'UTR에 상응하는 서열, 즉, 유전자의 전사 및 미성숙 mRNA의 성숙에 의해 수득된 mRNA에 상응하는 서열이다. 유전자의 5'UTR은 5'UTR의 DNA 서열 및 RNA 서열을 포함한다.The 5'UTR sequence may be an RNA sequence, such as an mRNA sequence used to define the 5'UTR sequence, or a DNA sequence corresponding to such an RNA sequence. The 5'UTR of a gene is the sequence corresponding to the 5'UTR of a mature mRNA derived from this gene, i.e., the sequence corresponding to the mRNA obtained by transcription of the gene and maturation of the immature mRNA. The 5'UTR of a gene includes the DNA sequence and RNA sequence of the 5'UTR.

5'TOP는 일반적으로 핵산 분자의 5'말단 영역, 예컨대 특정 mRNA 분자의 5'말단 영역 또는 특정 유전자의 기능성 독립체 예를 들어, 전사영역의 5'말단 영역에 위치한 피리미딘 뉴클레오타이드의 스트레치(stretch)이다. 서열은 보통 전사 시작부에 상응하는 사이티딘과 함께 시작하고, 보통 약 3 ~ 30개의 피리미딘 뉴클레오타이드의 스트레치가 이어진다. 피리미딘 스트레치 그리하여 5'TOP는 TOP의 다운스트림에 위치한 제1 퓨린 뉴클레오타이드의 5'의 하나의 뉴클레오타이드로 종료된다. 5'말단 올리고피리미딘관을 함유하는 전령 RNA는 종종 TOP mRNA로서 언급된다. 따라서, 이와 같은 전령 RNA를 제공하는 유전자는 TOP 유전자로서 언급된다. TOP 서열은 예를 들어, 유전자 및 펩타이드 신장 인자를 코딩하는 mRNA 및 리보솜 단백질에서 발견된다.A 5'TOP is generally a stretch of pyrimidine nucleotides located at the 5'terminal region of a nucleic acid molecule, such as the 5'terminal region of a specific mRNA molecule or a functional entity of a specific gene, for example, the 5'terminal region of a transcriptional region. )am. The sequence usually begins with a cytidine corresponding to the start of transcription, followed by a stretch of usually about 3 to 30 pyrimidine nucleotides. The pyrimidine stretch thus ends the 5'TOP with one nucleotide 5' of the first purine nucleotide located downstream of the TOP. Messenger RNA containing a 5' terminal oligopyrimidine tract is often referred to as TOP mRNA. Thus, genes providing such messenger RNA are referred to as TOP genes. TOP sequences are found, for example, in mRNAs and ribosomal proteins encoding genes and peptide elongation factors.

본 발명에서, TOP 모티프(motif)는 상기 정의된 바와 같은 5'TOP에 상응하는 핵산 서열이다. 따라서, 본 발명에서, TOP 모티프는 바람직하게 3 ~ 30개 뉴클레오타이드 길이를 갖는 피리미딘 뉴클레오타이드 스트레치이다. 바람직하게, TOP-모티프는 적어도 3개 피리미딘 뉴클레오타이드, 바람직하게는 적어도 4개 피리미딘 뉴클레오타이드, 바람직하게는 적어도 5개 피리미딘 뉴클레오타이드, 더욱 바람직하게는 적어도 6개 뉴클레오타이드, 더욱 바람직하게는 적어도 7개 뉴클레오타이드, 가장 바람직하게는 적어도 8개 피리미딘 뉴클레오타이드로 이루어지고, 여기서 피리미딘 뉴클레오타이드의 스트레치는 바람직하게 사이토신 뉴클레오타이드와 함께 이의 5'말단에서 시작한다. TOP 유전자 및 TOP mRNA에서, TOP-모티프는 바람직하게 전사 시작부와 함께 이의 5'말단에서 시작하고 상기 유전자 또는 mRNA에 제1 퓨린 잔기의 5'의 하나의 뉴클레오타이드로 종료된다. In the present invention, the TOP motif is a nucleic acid sequence corresponding to 5'TOP as defined above. Thus, in the present invention, the TOP motif is a stretch of pyrimidine nucleotides preferably having a length of 3 to 30 nucleotides. Preferably, the TOP-motif is at least 3 pyrimidine nucleotides, preferably at least 4 pyrimidine nucleotides, preferably at least 5 pyrimidine nucleotides, more preferably at least 6 nucleotides, more preferably at least 7 pyrimidine nucleotides nucleotides, most preferably at least 8 pyrimidine nucleotides, wherein the stretch of pyrimidine nucleotides preferably starts at its 5' end with a cytosine nucleotide. In the TOP gene and TOP mRNA, the TOP-motif preferably starts at its 5' end with the transcriptional start and ends one nucleotide 5' of the first purine residue in the gene or mRNA.

본 발명의 의미에서 TOP 모티프는 바람직하게 5'UTR을 나타내는 서열의 5'말단에 위치하거나 5'UTR을 코딩하는 서열의 5'말단에 위치한다. 따라서, 바람직하게, 만약 이러한 스트레치가 각각의 서열의 5'말단, 예컨대 본 발명에 따른 SM_mRNAi, 본 발명에 따른 SM_mRNAi의 5'UTR 요소, 또는 본 발명에 설명된 바와 같은 TOP 유전자의 5'UTR로부터 유래된 핵산 서열에 위치한다면 3개 이상의 피리미딘 뉴클레오타이드의 스트레치는 본 발명의 의미에서 "TOP 모티프"로 불리운다. 다시 말해서, 5'UTR 또는 5'UTR 요소의 5'말단에 위치하지 않고, 5'UTR 또는 5'UTR 요소 내 어디든 위치한 3개 이상의 피리미딘 뉴클레오타이드의 스트레치는 바람직하게 "TOP 모티프"로서 언급되지 않는다.In the sense of the present invention, the TOP motif is preferably located at the 5' end of the sequence representing the 5'UTR or at the 5' end of the sequence encoding the 5'UTR. Thus, preferably, if such a stretch is from the 5' end of each sequence, such as SM_mRNAi according to the present invention, the 5'UTR element of SM_mRNAi according to the present invention, or the 5'UTR of the TOP gene as described herein A stretch of three or more pyrimidine nucleotides is called a "TOP motif" in the sense of the present invention if located in the nucleic acid sequence from which it was derived. In other words, a stretch of 3 or more pyrimidine nucleotides located anywhere within the 5'UTR or 5'UTR element that is not located at the 5' end of the 5'UTR or 5'UTR element is preferably not referred to as a "TOP motif". .

TOP 유전자는 일반적으로 5' 말단 올리고피리미딘관의 존재를 특징으로 한다. 더욱이, 대부분의 TOP 유전자는 성장-연관 번역 조절을 특징으로 한다. 그러나, 조직 특이적 번역 조절을 갖는 TOP 유전자도 알려져 있다. TOP 유전자의 5'UTR은 TOP 유전자로부터 유래된 성숙 mRNA의 5'UTR의 서열에 상응하며, 5'캡(CAP)의 3'에 위치한 뉴클레오타이드로부터 시작 코돈의 5'에 위치한 뉴클레오타이드까지 이어진다. TOP 유전자의 5'UTR은 일반적으로 임의의 시작 코돈, 업스트림(upstream) AUGs(uAUGs) 또는 업스트림 오픈 리딩 프레임(uORFs)을 포함하지 않는다. 거기에서, 업스트림 AUGs 및 업스트림오픈 리딩 프레임은 일반적으로 번역되어야 할 오픈 리딩 프레임의 시작 코돈(AUG)의 5'에 나타나는 AUGs 및 오픈 리딩 프레임으로 이해된다. TOP 유전자의 5'UTR은 일반적으로 상대적으로 짧다. TOP 유전자의 5'UTR 길이는 20 뉴클레오타이드 ~ 500개 뉴클레오타이드까지 달라질 수 있으며, 일반적으로 약 200개 뉴클레오타이드 미만이고, 약 150개 뉴클레오타이드 미만이며, 약 100개 뉴클레오타이드 미만이다. 본 발명의 의미에서, TOP 유전자의 5'UTR 예시는 위치 5의 뉴클레오타이드로부터 시작 코돈(예를 들어, ATG)의 5' 바로 옆에 위치한 뉴클레오타이드까지 이어지는 핵산 서열이다. 특히 바람직한 TOP 유전자의 5'UTR의 절편은 5'TOP 모티프가 결여된 TOP 유전자의 5'UTR이다. 'TOP 유전자의 5'UTR'은 바람직하게 자연적으로 발생하는 TOP 유전자의 5'UTR을 나타낸다.TOP genes are generally characterized by the presence of a 5' terminal oligopyrimidine tube. Moreover, most TOP genes are characterized by growth-associated translational regulation. However, TOP genes with tissue-specific translational regulation are also known. The 5'UTR of the TOP gene corresponds to the sequence of the 5'UTR of the mature mRNA derived from the TOP gene, and extends from the nucleotide located 3' of the 5' cap to the nucleotide located 5' of the start codon. The 5'UTR of the TOP gene usually does not contain any start codon, upstream AUGs (uAUGs) or upstream open reading frames (uORFs). Therein, upstream AUGs and upstream open reading frames are generally understood as AUGs and open reading frames appearing 5' of the start codon (AUG) of the open reading frame to be translated. The 5'UTR of TOP genes is usually relatively short. The 5'UTR length of a TOP gene can vary from 20 nucleotides to 500 nucleotides, and is usually less than about 200 nucleotides, less than about 150 nucleotides, and less than about 100 nucleotides. In the meaning of the present invention, a 5'UTR example of a TOP gene is a nucleic acid sequence extending from the nucleotide at position 5 to the nucleotide located immediately 5' to the start codon (eg ATG). A particularly preferred segment of the 5'UTR of the TOP gene is the 5'UTR of the TOP gene lacking the 5'TOP motif. '5'UTR of TOP gene' preferably refers to the 5'UTR of a naturally occurring TOP gene.

폴리(A) 서열poly(A) sequence

본 발명의 키메라 효소 RNA 발현 단위는 3' 폴리(A) 서열을 포함한다.The chimeric enzyme RNA expression unit of the present invention comprises a 3' poly(A) sequence.

폴리(A) 서열은 본질적으로 적어도 20, 적어도 26, 적어도 40, 적어도 80, 적어도 100개이고, 500개 이하, 400개 이하, 300개 이하, 200개 이하, 특히 150개 이하의 A 뉴클레오타이드이고, 특히 약 120개의 A 뉴클레오타이드로 구성되거나 포함한다. A poly(A) sequence is essentially at least 20, at least 26, at least 40, at least 80, at least 100, and not more than 500, not more than 400, not more than 300, not more than 200, in particular not more than 150 A nucleotides, in particular not more than Consists of or contains about 120 A nucleotides.

폴리(A) 서열에서 뉴클레오타이드 수에 따라 전형적으로 적어도 50%, 적어도 75%의 폴리(A) 서열에서의 대부분의 뉴클레오타이드가 A 뉴클레오타이드이지만, 나머지 뉴클레오타이드는 A 뉴클레오타이드 이외의 뉴클레오타이드, 예컨대 U 뉴클레오타이드 (유리딜레이트), G 뉴클레오타이드 (구아닐레이트), C 뉴클레오타이드 (시티딜레이트)인 것을 허용한다. 폴리(A) 서열에서의 모든 뉴클레오타이드, 즉 폴리(A) 서열에서의 뉴클레오타이드의 수에 따라 100%가 A 뉴클레오타이드인 것을 의미한다. 용어 "A 뉴클레오타이드" 또는 "A"는 아데닐레이트를 지칭한다.Depending on the number of nucleotides in the poly(A) sequence, typically at least 50%, at least 75% of the nucleotides in the poly(A) sequence are A nucleotides, but the remaining nucleotides are nucleotides other than A nucleotides, such as U nucleotides (free delay nucleotide), G nucleotide (guanylate), C nucleotide (cytidylate). It means that all nucleotides in the poly(A) sequence, that is, 100% are A nucleotides according to the number of nucleotides in the poly(A) sequence. The term “A nucleotide” or “A” refers to adenylate.

본 발명은 코딩 가닥에 상보적인 가닥에서 반복된 dT 뉴클레오타이드 (데옥시티미딜레이트)를 포함하는 DNA 주형에 기반하여, RNA 전사 동안, 즉 시험관내 전사된 RNA의 제조 중에 부착되는 3' 폴리(A) 서열을 제공한다. 폴리(A) 서열을 코딩하는 DNA 서열(코딩 가닥)은 폴리(A) 단위로 지칭된다.The present invention is based on a DNA template comprising dT nucleotides (deoxythymidylate) repeated in the strand complementary to the coding strand, to which 3' poly(A ) gives the sequence. A DNA sequence (coding strand) that encodes a poly(A) sequence is referred to as a poly(A) unit.

DNA의 코딩 가닥에 존재하는 3' 폴리(A) 단위는 본질적으로 dA 뉴클레오타이드로 이루어지지만, 4개의 뉴클레오타이드(dA, dC, dG, dT)의 균등한 분포를 갖는 무작위 서열에 의해 중단된다. 이러한 무작위 서열은 길이가 5 ~ 50개, 바람직하게는 10 ~ 30개, 보다 바람직하게는 10 ~ 20개일 수 있다. The 3' poly(A) units present in the coding strand of DNA consist essentially of dA nucleotides, but are interrupted by a random sequence with an even distribution of four nucleotides (dA, dC, dG, dT). These random sequences may be 5 to 50, preferably 10 to 30, more preferably 10 to 20 in length.

본질적으로 dA 뉴클레오타이드로 이루어지지만, 4개의 뉴클레오타이드(dA, dC, dG, dT)의 균등한 분포를 갖고 길이가 예를 들어 5 ~ 50개의 뉴클레오타이드인 무작위 서열에 의해 중단되는 폴리(A) 단위는 DNA 수준에서 E.coli에서의 plasmid DNA의 일정한 증식을 나타내며, RNA 수준에서 RNA 안정성 및 번역 효율을 지지하는 것과 관련하여 유익한 특성과 여전히 연관되어 있다.Poly(A) units consist essentially of dA nucleotides, but have an even distribution of 4 nucleotides (dA, dC, dG, dT) and are interrupted by random sequences of, for example, 5 to 50 nucleotides in length, in DNA At the RNA level, it exhibits constant proliferation of plasmid DNA in E. coli, and at the RNA level is still associated with beneficial properties with respect to supporting RNA stability and translational efficiency.

결과적으로, 본 발명에 기술된 RNA 분자에 함유된 3' 폴리(A) 서열은 본질적으로 A 뉴클레오타이드로 구성되지만, 4개의 뉴클레오타이드(A, C, G, U)가 균등한 분포를 갖는 무작위 서열에 의해 중단된다. 이러한 무작위 서열은 길이가 5 ~ 50개, 10 ~ 30개, 10 ~ 20개일 수 있다.Consequently, the 3' poly(A) sequences contained in the RNA molecules described herein consist essentially of A nucleotides, but in a random sequence with an even distribution of four nucleotides (A, C, G, U). interrupted by These random sequences may be 5 to 50, 10 to 30, or 10 to 20 in length.

아데닐산중합반응(polyadenylation)은 일반적으로 RNA 분자, 예를 들어, 미성숙 mRNA와 같은 핵산 분자에 폴리(A) 서열이 첨가되는 것으로 이해된다. 아데닐산중합반응은 소위 아데닐산중합반응 신호에 의해 유도될 수 있다. 이 신호는 아데닐산중합반응될, RNA 분자와 같은 핵산 분자의 3'말단의 뉴클레오타이드의 스트레치(stretch) 내에 위치한다. 아데닐산중합반응 신호는 일반적으로 아데닌 및 우라실/티민 뉴클레오타이드로 이루어진 헥사머(hexamer), 헥사머 서열 AAUAAA 를 포함한다. 다른 서열, 헥사머 서열도 가능하다. 아데닐산중합반응은 프리-mRNA(미성숙-mRNA로도 불리우는)의 가공 중에 발생한다. RNA 성숙(프리-mRNA로부터 성숙 mRNA 까지)은 아데닐산중합반응의 단계를 포함한다.Polyadenylation is generally understood as the addition of a poly(A) sequence to a nucleic acid molecule such as an RNA molecule, eg immature mRNA. The adenylic acid polymerization reaction can be induced by a so-called adenylic acid polymerization reaction signal. This signal is located within the stretch of nucleotides at the 3' end of a nucleic acid molecule, such as an RNA molecule, to be adenylated. The adenylic acid polymerization signal usually includes a hexamer consisting of adenine and uracil/thymine nucleotides, the hexamer sequence AAUAAA. Other sequences, hexamer sequences, are also possible. Adenylic acid polymerization occurs during processing of pre-mRNA (also called immature-mRNA). RNA maturation (from pre-mRNA to mature mRNA) involves the step of adenylation.

단백질-RNA 테더링 시스템Protein-RNA tethering system

단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA 결합 도메인을 인코딩하는 핵산 분자, 및 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인, 특히 RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인 및 N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 그리고 선택적으로: 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 및/또는 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 하나의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자를 포함한다.A nucleic acid molecule encoding said RNA binding domain of a protein-RNA tethering system, and one or more catalytic domains of a capping enzyme, in particular one or more catalytic domains of RNA triphosphatase, one or more catalytic domains of guanylyltransferase and N7-guanine nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of a methyltransferase; and optionally: a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; and/or a nucleic acid molecule encoding at least one catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명에 따른 키메라 효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자의 상기 군은 하기를 포함하거나 이로 이루어질 수 있는데, 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA 결합 도메인을 인코딩하는 핵산 분자, RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 그리고 선택적으로: 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자; 및/또는 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 적어도 하나의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 분자일 수 있다.Said group of isolated nucleic acid molecules encoding a chimeric enzyme according to the invention may comprise or consist of: a nucleic acid molecule encoding said RNA binding domain of a protein-RNA tethering system, one or more catalysts of RNA triphosphatase nucleic acid molecules encoding domains, nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of a guanylyltransferase, nucleic acid molecules encoding one or more catalytic domains of an N7-guanine methyltransferase; and optionally: a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; and/or a nucleic acid molecule encoding at least one catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명의 단리된 핵산 분자는 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 상기 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열을 포함하거나 이로 이루어질 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 상기 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열, 캡핑 효소의 상기 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열, 특히, RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 그리고 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있다.An isolated nucleic acid molecule of the present invention may comprise or consist of a nucleic acid sequence encoding the RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system fused in frame, particularly in sequence, wherein the catalyst of poly(A) polymerase A nucleic acid sequence encoding a domain, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a capping enzyme, in particular a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of RNA triphosphatase, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of guanylyltransferase, N7 - a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of guanine methyltransferase, and a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase.

본 발명에 따른 단리된 핵산 분자는 그의 서열이 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 캡핑 효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 및 임의로 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나를 인코딩하는 핵산 서열 사이의 리보솜 스키핑 모티프를 인코딩하는 핵산 서열 효소, 그리고 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 포함할 수 있다.An isolated nucleic acid molecule according to the present invention may be a nucleic acid sequence encoding an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, the sequence of which is fused in frame, in particular in sequence, comprising a catalytic domain of poly(A) polymerase. a nucleic acid sequence that encodes; a nucleic acid sequence encoding a catalytic domain of a capping enzyme, and optionally a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, in particular a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a nucleic acid sequence encoding a ribosome skipping motif between a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of a poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one of the catalytic domains selected from the group consisting of an enzyme, and a DNA-dependent RNA polymerase. It may include the catalytic domain of.

본 발명에 따른 단리된 핵산 분자는 그의 서열이 프레임 내, 특히 순서대로 융합된 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인을 코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; RNA 트리포스파타제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 구아닐릴트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열, 및 임의로 DNA-의존성 RNA 중합효소를 포함할 수 있다. An isolated nucleic acid molecule according to the present invention may be a nucleic acid sequence encoding an RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, the sequence of which is fused in frame, in particular in sequence, comprising a catalytic domain of poly(A) polymerase. a nucleic acid sequence that encodes; A nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of RNA triphosphatase, a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of guanylyltransferase, a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and optionally a DNA-dependent RNA polymerase can include

특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 다음으로 구성된 군에서 선택된 촉매 도메인 중 하나를 인코딩하는 핵산 서열 사이의 리보솜 스키핑 모티프를 인코딩하는 핵산 서열일 수 있는데, RNA의 상기 촉매 도메인 트리포스파타제, 구아닐릴트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 상기 촉매 도메인, 및 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인, 바람직하게는 RNA 트리포스파타제의 상기 촉매 도메인을 포함할 수 있다.In particular, a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a nucleic acid sequence encoding a ribosome skipping motif between a nucleic acid sequence encoding the catalytic domain of poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one of the catalytic domains selected from the group consisting of: the catalytic domain of RNA may comprise the catalytic domain of triphosphatase, guanylyltransferase, the catalytic domain of N7-guanine methyltransferase, and the catalytic domain of DNA-dependent RNA polymerase, preferably the catalytic domain of RNA triphosphatase. there is.

키메라 효소를 코딩하는 본 발명의 단리된 핵산 분자는 그의 서열일 수 있는데, 폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 그리고 선택적으로 DNA-의존성 RNA 중합효소, 특히 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소의 상기 촉매 도메인을 코딩하는 핵산 서열; 폴리(A) 중합효소의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열과 캡핑 효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열 사이의 리보솜 스키핑 모티프를 인코딩하는 핵산 서열을 추가로 포함하는 서열을 포함할 수 있다.An isolated nucleic acid molecule of the invention encoding a chimeric enzyme may be a sequence thereof, comprising: a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase; a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a capping enzyme; and optionally a nucleic acid sequence encoding said catalytic domain of a DNA-dependent RNA polymerase, particularly a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase; and a sequence further comprising a nucleic acid sequence encoding a ribosome skipping motif between a nucleic acid sequence encoding a catalytic domain of a poly(A) polymerase and a nucleic acid sequence encoding one or more catalytic domains of a capping enzyme.

사실, 예상외로, 본 발명자는 이러한 핵산 분자가 <캡핑 효소의 적어도 하나의 도메인을 포함하는 키메라 효소를 인코딩하는 핵산 분자> 및 <폴리(A) 중합효소의 하나 이상의 촉매 도메인을 인코딩하는 핵산 서열에 프레임 내에서 융합된 RNA 테더링 시스템의 RNA-binding domain을 인코딩하는 핵산과 연관된 DNA-의존성 RNA 중합효소>의 조합보다 DNA-의존성 RNA 중합효소에 의해 더 높은 발현율을 허용한다.Indeed, unexpectedly, the inventors have found that such a nucleic acid molecule is framed in <a nucleic acid molecule encoding a chimeric enzyme comprising at least one domain of a capping enzyme> and <a nucleic acid molecule encoding one or more catalytic domains of a poly(A) polymerase>. DNA-dependent RNA polymerase associated with a nucleic acid encoding the RNA-binding domain of the RNA tethering system fused in

숙주 세포에서, 상기 방법은 본 발명에 따른 핵산 분자 또는 단리된 핵산 분자의 군을 숙주 세포에서 발현시키는 단계를 포함하고, 여기서 상기 DNA 서열은 RNA 요소를 코딩하는 적어도 하나의 서열에 공유적으로 연결된 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 상기 단백질-RNA 테더링 시스템이다. In a host cell, the method comprises expressing in the host cell a nucleic acid molecule or group of isolated nucleic acid molecules according to the invention, wherein the DNA sequence is covalently linked to at least one sequence encoding an RNA element. The protein-RNA tethering system that specifically binds to the RNA-binding domain.

"상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소"는 RNA 서열에 관한 것이고, 일반적으로 단백질 RNA 테더링 시스템의 해당 RNA 결합 도메인에 높은 친화도로 결합할 수 있는 줄기 루프를 형성한다.An "RNA element of a protein-RNA tethering system that specifically binds to said RNA-binding domain" relates to an RNA sequence, generally a stem capable of binding with high affinity to a corresponding RNA-binding domain of a protein RNA-binding system. form a loop

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인이 람도이드 N 항종결 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인인 경우, 상기 RNA 결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 boxBL 및 /또는 boxBR 스템 루프 RNA 구조이다.In particular, when the RNA binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA binding domain of the rhamdoid N antitermination protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA binding domain is a boxBL and/or boxBR stem It is a loop RNA structure.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 MS2 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 21개의 뉴클레오티드 줄기 루프 서열(뉴클레오티드 1748 -766 엔테로박테리오파지 MS2 분리물 DL52, NCBI 수탁 번호 JQ966307.1)이며, 이는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함한다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the MS2 coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain is a 21 nucleotide stem loop sequence ( nucleotides 1748-766 Enterobacteriophage MS2 isolate DL52, NCBI Accession No. JQ966307.1), which contains the initiation codon of the gene for viral replicase.

특히, 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인이 R17 분리 코트 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA-결합 도메인인 경우, 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소는 19개 뉴클레오티드일 수 있다. 또는 바이러스 복제효소에 대한 유전자의 개시 코돈을 포함하는 21개 뉴클레오티드 스템-루프(엔테로박테리오파지 R17의 뉴클레오티드 1746-764, NCBI 수탁 번호 EF1 08465.1)이다.In particular, when the RNA-binding domain of the protein-RNA tethering system is the RNA-binding domain of the R17 separate coat protein-RNA tethering system, the element specifically binding to the RNA-binding domain may be 19 nucleotides . or a 21 nucleotide stem-loop (nucleotides 1746-764 of Enterobacteriophage R17, NCBI Accession No. EF1 08465.1) containing the initiation codon of the gene for viral replicase.

특히, 상기 DNA 서열은 박테리오파지 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터 또는 본 발명의 키메라의 상기 DNA-의존성 RNA 중합효소에 대한 프로모터에 작동가능하게 연결되고 그의 3' 말단에서 적어도 하나에 공유적으로 연결된다. 바람직하게는 적어도 2개, 적어도 3개, 보다 바람직하게는 적어도 4개의 서열이 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 요소를 코딩한다.In particular, said DNA sequence is operably linked to a promoter for a bacteriophage DNA-dependent RNA polymerase or to a promoter for said DNA-dependent RNA polymerase of a chimera of the invention and is covalently linked to at least one at its 3' end. do. Preferably at least 2, at least 3, more preferably at least 4 sequences encode elements that specifically bind to said RNA-binding domain.

특히, 상기 전사 종료 서열은 박테리오파지 T7 phil 0 전사 종료 서열(Genbank 수탁 번호 GU071091.1) 또는 E. coli RNA 중합효소 rrnB t1 stop(Genbank 수탁 번호 LN832404.1)일 수 있다.In particular, the transcription termination sequence may be a bacteriophage T7 phil 0 transcription termination sequence (Genbank Accession No. GU071091.1) or an E. coli RNA polymerase rrnB t1 stop (Genbank Accession No. LN832404.1).

본 발명은 또한 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 하나 이상의 키메라 효소 및/또는 단리된 핵산을 포함하는 5'-말단 캡, 특히 5'-말단 m7GpppN 캡을 갖는 RNA 분자의 생산용 키트에 관한 것이다. The present invention also relates to a kit for the production of an RNA molecule having a 5'-end cap, in particular a 5'-end m7GpppN cap, comprising at least one chimeric enzyme according to the present invention as defined above and/or an isolated nucleic acid. .

상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 산 분자 및/또는 핵산 분자의 그룹, 및/또는 상기 정의된 바와 같은 본 발명에 따른 벡터, 또는 키메라 효소, 특히 RNA 트리포스파타제의 하나 이상의 촉매 도메인, 구아닐릴트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인, N7-구아닌 메틸트랜스퍼라제의 하나 이상의 촉매 도메인, 및 DNA 의존성 RNA 중합효소 및/또는 단리된 핵산 분자 및/또는 상기 키메라 효소 및 폴리(A) 중합효소, 특히 세포질 폴리(A) 중합효소를 코딩하는 단리된 핵산 분자의 그룹, 적어도 하나의 RNA를 포함한다. 상기 폴리(A) 중합효소 및/또는 상기 폴리(A) 중합효소를 코딩하는 분리된 핵산 분자의 적어도 하나의 촉매 도메인에 연결된 단백질-RNA 테더링 시스템의 결합 도메인; 및 선택적으로 상기 RNA-결합 도메인에 특이적으로 결합하는 상기 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소를 코딩하는 적어도 하나의 서열에 공유적으로 연결된 상기 RNA 분자를 코딩하는 DNA 서열을 포함한다.a group of acid molecules and/or nucleic acid molecules according to the present invention as defined above, and/or a vector according to the present invention as defined above, or one or more catalytic domains of a chimeric enzyme, in particular RNA triphosphatase, guanylyl one or more catalytic domains of a transferase, one or more catalytic domains of an N7-guanine methyltransferase, and a DNA-dependent RNA polymerase and/or an isolated nucleic acid molecule and/or said chimeric enzyme and poly(A) polymerase, particularly a cytoplasmic poly(A) polymerase (A) A group of isolated nucleic acid molecules that encode a polymerase, comprising at least one RNA. a binding domain of a protein-RNA tethering system linked to at least one catalytic domain of said poly(A) polymerase and/or an isolated nucleic acid molecule encoding said poly(A) polymerase; and optionally a DNA sequence encoding the RNA molecule covalently linked to at least one sequence encoding an RNA element of the protein-RNA tethering system that specifically binds the RNA-binding domain.

2. RdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위2. RNA units of interest operated by RdRp

발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RdRp에 의한 작동하는 관심 RNA 단위는 진핵세포에서 관심 단백질을 발현시키기 위한 관심 mRNA는 5'캡 또는 IRES를 포함하는 5'UTR 및 3'UTR을 포함할 수 있다. The RNA unit of interest operated by RdRp of the RNA transcription system of the present invention may include a 5'UTR and a 3'UTR including a 5'cap or an IRES of interest for expressing a protein of interest in a eukaryotic cell.

본 발명의 RNA 전사 시스템에서 RNAi를 코딩하는 관심 RNA 단위는 상기 RdRp를 코딩하는 발현 단위에 의해 작동 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. In the RNA transcription system of the present invention, an RNA unit of interest encoding RNAi may be operably linked by an expression unit encoding the RdRp.

본 발명의 관심 RNA 단위는The RNA unit of interest of the present invention is

(1) 숙주세포에서 작동하는 프로모터;(1) a promoter operating in the host cell;

(2) 레플리콘을 코딩하는 DNA; 및(2) DNA encoding the replicon; and

(3) 숙주 세포에서 작동하는 전사 종결서열;을 포함하고, 이들이 작동 가능하게 연결되어 구성될 수 있다. (3) a transcription termination sequence that operates in the host cell; and may be configured by operably linking them.

본 발명의 관심 RNA 단위는 레플리콘을 포함한다. RdRp, 바람직하게는 알파바이러스 RdRp에 의해 복제될 수 있는 핵산 구성체는 레플리콘으로 불린다. 전형적으로, 본 발명에 따른 레플리콘은 RNA 분자이다.RNA units of interest of the present invention include replicons. Nucleic acid constructs capable of being replicated by RdRp, preferably alphavirus RdRp, are called replicons. Typically, a replicon according to the present invention is an RNA molecule.

"레플리콘"은 RNA 의존성 RNA 중합효소에 의해 복제될 수 있는 RNA 분자를 정의하며, DNA 중간체 없이 하나 또는 다수의 동일하거나 본질적으로 동일한 RNA 레플리콘의 복사본을 생성한다. "DNA 중간체 없다"는 것은 RNA 레플리콘의 레플리콘을 형성하는 과정에서 레플리콘의 데옥시리보핵산(DNA) 복사본 또는 레플리콘의 상보체가 RNA 레플리콘의 복사본을 형성하는 과정에서 형성되지 않고, 및/또는 데옥시리보핵산(DNA) 분자가 RNA 레플리콘, 또는 이의 상보체의 복사본을 형성하는 과정에서 주형으로 사용되지 않는 것을 의미한다.A “replicon” defines an RNA molecule capable of being replicated by an RNA-dependent RNA polymerase, producing one or multiple copies of the same or essentially identical RNA replicon without DNA intermediates. "No DNA intermediate" means that in the process of forming a replicon of an RNA replicon, a copy of deoxyribonucleic acid (DNA) of the replicon or the complement of the replicon forms a copy of the RNA replicon. is not formed, and/or the deoxyribonucleic acid (DNA) molecule is not used as a template in the process of forming a copy of the RNA replicon, or its complement.

"복제될 수 있다"는 일반적으로 핵산의 하나 이상의 동일하거나 본질적으로 동일한 복사본이 제조될 수 있음을 설명한다. "RdRp에 의해 복제될 수 있다"에서 용어 "RdRp"와 함께 사용하는 경우, 용어 "복제될 수 있다"는 RdRp에 대한 레플리콘의 기능적 특성을 설명하는 것이다. “Can be duplicated” generally describes that one or more identical or essentially identical copies of a nucleic acid can be made. When used with the term "RdRp" in "capable of being replicated by RdRp", the term "capable of being replicated" describes the functional property of the replicon for RdRp.

이러한 기능적 특성은 (i) RdRp가 레플리콘을 인식할 수 있고 (ii) RdRp가 RNA 의존성 RNA 중합효소(RdRP)로서 작용할 수 있는 것 중 적어도 하나를 포함한다. These functional properties include at least one of (i) RdRp can recognize a replicon and (ii) RdRp can act as an RNA dependent RNA polymerase (RdRP).

바람직하게는, RdRp는 (i) 레플리콘을 인식할 수 있고 (ii) RNA 의존성 RNA 중합효소로서 작용할 수 있다. RNA 의존성 RNA 중합효소는 주형으로서 레플리콘, 이의 상보체 또는 그의 일부를 사용할 수 있다.Preferably, the RdRp is capable of (i) recognizing a replicon and (ii) acting as an RNA dependent RNA polymerase. An RNA-dependent RNA polymerase can use a replicon, its complement, or a portion thereof as a template.

"인식할 수 있는"이라는 표현은 RdRp가 레플리콘과 물리적으로 결합할 수 있으며, 바람직하게는 RdRp가 전형적으로 비공유 결합으로 레플리콘에 결합할 수 있는 것을 설명한다. "결합"이라는 용어는 RdRp가 임의의 하나 이상의 보존서열구성 1 (CSE 1) 또는 이의 상보 서열(레플리콘에 포함되는 경우), 보존서열구성 2 (CSE 2) 또는 이의 상보 서열(레플리콘에 포함되는 경우), 보존서열구성 3 (CSE 3) 또는 이의 상보 서열(레플리콘에 포함되는 경우), 보존서열구성 4 (CSE 4) 또는 상보 서열(레플리콘에 포함되는 경우)에 대해 결합 능력이 있음을 의미할 수 있다. 바람직하게는, RdRp는 CSE 2 [즉, (+) 가닥에] 및/또는 CSE 4 [즉, (+) 가닥에]에 결합할 수 있거나, CSE 1의 상보체 [즉, (-) 가닥에] 및/또는 CSE 3의 상보체 [즉, (-) 가닥에]에 결합할 수 있다.The expression "recognizable" describes that RdRp is capable of physically binding to a replicon, and preferably RdRp is capable of binding to a replicon, typically in a non-covalent bond. The term “binding” means that an RdRp is any one or more of conserved sequence 1 (CSE 1) or its complementary sequence (if included in a replicon), conserved sequence 2 (CSE 2) or its complementary sequence (replicon). ), conserved sequence configuration 3 (CSE 3) or its complementary sequence (if included in a replicon), conserved sequence configuration 4 (CSE 4) or its complementary sequence (if included in a replicon) It can mean that there is a binding ability. Preferably, the RdRp is capable of binding to CSE 2 [i.e., on the (+) strand] and/or CSE 4 [i.e., on the (+) strand], or the complement of CSE 1 [i.e., on the (-) strand]. ] and/or the complement of CSE 3 [ie, on the (-) strand].

"RdRP로서 작용할 수 있다"는 표현은 RdRp가 알파바이러스 게놈 (+) 가닥 RNA의 (-) 가닥 상보체의 합성을 촉매할 수 있다는 의미를 포함하고, 여기서 (+) 가닥 RNA는 주형 기능을 가지며, 및/또는 RdRp가 (+) 가닥 알파바이러스 게놈 RNA의 합성을 촉매할 수 잇음을 의미하고, 여기서 (-) 가닥 RNA는 주형 기능을 갖는다. 일반적으로, "RdRP로서 작용할 수 있는"이라는 표현은 또한 RdRp가 (+) 가닥 서브게놈 전사체의 합성을 촉매할 수 잇음을 의미하고, 여기서 (-) 가닥 RNA는 주형 기능을 가지며, (+) 가닥 서브게놈 전사체의 합성은 전형적으로 알파바이러스 서브게놈 프로모터에서 개시된다.The expression “capable of acting as RdRP” includes the meaning that RdRp is capable of catalyzing the synthesis of the (−) strand complement of alphaviral genomic (+) strand RNA, wherein the (+) strand RNA has a template function and , and/or RdRp can catalyze the synthesis of (+) strand alphavirus genomic RNA, wherein the (-) strand RNA has a template function. In general, the expression "capable of acting as RdRP" also means that the RdRp is capable of catalyzing the synthesis of a positive-strand subgenomic transcript, wherein the negative-strand RNA has a template function and the (+)-strand RNA has a template function. Synthesis of a strand subgenomic transcript is typically initiated at an alphavirus subgenomic promoter.

"결합할 수 있는" 및 "RdRP로 작용할 수 있는"이라는 표현은 정상적인 생리 조건에서의 능력을 지칭한다. 특히, 상기 표현은 알파바이러스 RdRp를 발현하거나 알파바이러스 RdRp를 코딩하는 핵산으로 형질주입된 세포내 조건을 지칭한다. 세포는 바람직하게는 진핵세포이다. 결합 능력 및/또는 RdRP로서 작용하는 능력은 실험적으로 예를 들어 무세포 시험관내 시스템 또는 진핵세포 내에서 시험할 수 있다. 선택적으로, 상기 진핵세포는 RdRp의 기원을 나타내는 특정 알파바이러스가 감염되는 종으로부터 유래된 세포이다. 예를 들어, 사람에게 감염되는 특정 알파바이러스의 알파바이러스 RdRp를 사용하는 경우, 정상적인 생리 조건은 인간 세포에서의 상태이다. 보다 바람직하게는, 진핵세포(일례로 인간 세포)는 RdRp의 기원을 나타내는 특정 알파바이러스가 감염된 동일한 조직 또는 기관에서 유래한 것이다.The expressions "capable of binding" and "capable of acting as RdRP" refer to the ability under normal physiological conditions. In particular, the expression refers to an intracellular condition that expresses alphavirus RdRp or has been transfected with a nucleic acid encoding alphavirus RdRp. The cell is preferably a eukaryotic cell. The binding capacity and/or ability to act as RdRP can be tested experimentally, eg in a cell-free in vitro system or in a eukaryotic cell. Optionally, the eukaryotic cell is a cell derived from a species infected with a particular alphavirus representing the origin of the RdRp. For example, when using the alphavirus RdRp of a particular alphavirus that infects humans, normal physiological conditions are those in human cells. More preferably, the eukaryotic cells (eg human cells) are derived from the same tissue or organ infected with the particular alphavirus representing the origin of the RdRp.

이러한 기능적 특성에 비추어, 본 발명의 레플리콘 및 본 발명의 RdRp mRNA 단위는 기능적 쌍을 형성한다. 알파바이러스 RdRp는 본 발명에 따른 임의의 알파바이러스 RdRp일 수 있고, 레플리콘은 트랜스로 알파바이러스 RdRp에 의해 복제될 수 있는 한, 레플리콘 RNA의 뉴클레오타이드 서열은 특별히 한정되는 것은 아니다.In view of these functional properties, the replicon of the present invention and the RdRp mRNA unit of the present invention form a functional pair. The alphavirus RdRp may be any alphavirus RdRp according to the present invention, and the nucleotide sequence of the replicon RNA is not particularly limited as long as the replicon can be replicated by the alphavirus RdRp in trans.

본 발명의 시스템이 세포, 바람직하게는 숙주세포에 도입될 때, RdRp 발현 단위 상에 코딩된 RdRp는 번역될 수 있고, 그에 의해 RdRp를 생성할 수 있다. 번역 후, RdRp는 관심 RNA 레플리콘을 트랜스로 복제가 가능하다. 따라서, 본 발명은 트랜스로 RNA를 복제하기 위한 시스템을 제공한다. 결과적으로, 본 발명의 시스템은 트랜스-복제 시스템이다. 따라서, 본 발명에 따른 레플리콘은 트랜스-레플리콘이다.When the system of the present invention is introduced into a cell, preferably a host cell, the RdRp encoded on the RdRp expression unit can be translated, thereby generating RdRp. After translation, RdRp is capable of replicating the RNA replicon of interest in trans. Accordingly, the present invention provides a system for replicating RNA in trans. Consequently, the system of the present invention is a trans-replication system. Thus, a replicon according to the present invention is a trans-replicon.

여기서, 트랜스(예를 들어, 트랜스-작용, 트랜스-조절과 관련하여)는 일반적으로 "상이한 분자로부터의 작용"(즉, 분자간)을 의미한다. 그것은 일반적으로 "동일한 분자에서 작용"(즉, 분자내)을 의미하는 시스(예를 들어 시스-작용, 시스-조절과 관련하여)의 반대말이다. RNA 합성(전사 및 RNA 복제 포함)과 관련하여, 트랜스-작용요소는 RNA 합성이 가능한 효소(RdRp)를 코딩하는 유전자를 함유하는 핵산 서열을 포함한다. Here, trans (eg, in the context of trans-acting, trans-modulation) generally means "action from a different molecule" (ie, intermolecular). It is the opposite of cis (eg, with respect to cis-acting, cis-regulating), which generally means "acting on the same molecule" (ie, intramolecularly). In the context of RNA synthesis (including transcription and RNA replication), trans-actors include nucleic acid sequences containing genes encoding enzymes capable of RNA synthesis (RdRp).

RdRp는 제 2 핵산 분자, 즉 다른 분자의 합성에서 기능한다. 트랜스-작용 RNA 및 이것이 코딩하는 단백질은 모두 관심 유전자 상에서 "트랜스로 작용한다"고 지칭한다. 본 발명에서, 트랜스-작용 RNA는 알파바이러스 RNA 중합효소를 코딩한다. 따라서, 알파바이러스 RNA 중합효소는 RNA를 복제할 수 있으므로 RdRp라 한다. RdRp functions in the synthesis of a second nucleic acid molecule, i.e. another molecule. Both the trans-acting RNA and the protein it encodes are referred to as "acting in trans" on the gene of interest. In the present invention, the trans-acting RNA encodes an alphaviral RNA polymerase. Therefore, alphavirus RNA polymerase is capable of replicating RNA and is therefore called RdRp.

RdRp는 제 2 RNA 분자 (레플리콘) 상에서 트랜스로 작용한다. 본 발명에 따라 RdRp에 의해 트랜스로 복제될 수 있는 레플리콘은 본 발명에서 동의어로 "트랜스-레플리콘" 또는 "본 발명에 따른 레플리콘"라고 지칭한다.RdRp acts in trans on a second RNA molecule (replicon). A replicon capable of being cloned in trans by RdRp according to the present invention is synonymously referred to herein as "trans-replicon" or "replicon according to the present invention".

종래 기술에서의 제안과는 달리, 본 발명의 트랜스-복제 시스템은 유전자 발현에 매우 적합하다. Contrary to suggestions in the prior art, the trans-replication system of the present invention is well suited for gene expression.

우선, 첫째로, 두개의 분리된 RNA 분자를 포함하는 본 발명의 시스템의 다능성은 레플리콘 및 RdRp 발현 단위가 상이한 시간 및/또는 상이한 부위에서 설계 및/또는 제조될 수 있게 한다. RdRp 발현 단위는 제 1 시점에서 제조되고, 레플리콘은 추후 시점에서 제조된다. 예를 들어, 그 제조 후, RdRp 발현 단위는 추후 시점에 사용하기 위해 저장될 수 있다. 본 발명은 시스-레플리콘에 비해 증가된 유연성을 제공한다. 새로운 특정 게놈 편집 대상 유전자좌(들)이 나타나면, 새로운 게놈 편집 도구에 대한 게놈 편집을 유도하는 가이드 핵산을 제작함으로써, 새로운 게놈 편집을 설계할 수 있다. 미리 준비된 RdRp 발현 단위는 보관실에서 회수할 수 있다. 다시 말해, RdRp 발현 단위는 임의의 특정 레플리콘과 독립적으로 설계되고 제조될 수 있다. 이것은 RdRp가 없는 레플리콘의 준비가 시스-레플리콘의 준비보다 적은 노력과 자원을 필요로 하기 때문에 새로운 특정 게놈 편집 대상 유전자좌(들)이나 적어도 하나의 새로운 게놈 편집 대상의 선정을 특징으로 하는 특정 게놈 편집 대상 유전자좌(들)의 출현에 신속하게 반응할 수 있게 한다. First of all, the versatility of the system of the present invention comprising two separate RNA molecules allows replicons and RdRp expression units to be designed and/or manufactured at different times and/or at different sites. The RdRp expression unit is made at a first time point and the replicon is made at a later time point. For example, after its preparation, the RdRp expression unit can be stored for use at a later time point. The present invention provides increased flexibility compared to cis-replicons. When a new specific genome editing target locus(s) emerges, a new genome editing can be designed by constructing a guide nucleic acid that directs genome editing to the new genome editing tool. Pre-prepared RdRp expression units can be retrieved from the storage room. In other words, RdRp expression units can be designed and produced independently of any particular replicon. This is because preparation of a replicon without RdRp requires less effort and resources than preparation of a cis-replicon, which is characterized by the selection of a new specific genome editing target locus(s) or at least one new genome editing target. Enables rapid response to the emergence of specific genome editing target locus(s).

둘째로, 본 발명에 따른 트랜스-레플리콘은 전형적으로 전형적인 시스-레플리콘보다 짧은 핵산 분자이다. 이것은 게놈 편집 도구를 코딩하는 레플리콘, 예를 들어 게놈 편집 도구의 보다 빠른 클로닝을 가능하게 하고, 게놈 편집 도구의 더 높은 수율을 제공한다.Second, trans-replicons according to the present invention are typically shorter nucleic acid molecules than typical cis-replicons. This allows faster cloning of replicons encoding genome editing tools, eg, genome editing tools, and provides higher yields of genome editing tools.

바람직하게, 레플리콘은 자연성 발생 Semliki Forest 바이러스 및 약독 Semliki Forest 바이러스와 같은 Semliki Forest 바이러스의 변이체 또는 유도체를 포함하는 Semliki Forest 바이러스로부터의 알파바이러스 RdRp에 의해 복제될 수 있다. Preferably, the replicon can be replicated by alphavirus RdRp from Semliki Forest Virus, including naturally occurring Semliki Forest Virus and variants or derivatives of Semliki Forest Virus, such as attenuated Semliki Forest Virus.

또 바람직하게, 레플리콘은 자연성 발생 Sindbis 바이러스 및 약독 Sindbis 바이러스와 같은 Sindbis 바이러스의 변이체 또는 유도체를 포함하는, Sindbis 바이러스로부터의 알파바이러스 RdRp에 의해 복제될 수 있다. 또 다른 바람직한 일 실시형태에서, 레플리콘은 자연성 발생 VEEV 및 약독 VEEV와 같은 VEEV의 변이체 또는 유도체를 포함하는 베네수엘라 마뇌염 바이러스(VEEV)로부터의 알파바이러스 RdRp에 의해 복제될 수 있다.Also preferably, the replicon can be replicated by alphavirus RdRp from Sindbis virus, including naturally occurring Sindbis virus and variants or derivatives of Sindbis virus, such as attenuated Sindbis virus. In another preferred embodiment, the replicon can be replicated by alphavirus RdRp from Venezuelan nephritic virus (VEEV), including naturally occurring VEEV and variants or derivatives of VEEV, such as attenuated VEEV.

본 발명에 따른 관심 RNA 레플리콘은 바람직하게는 단일가닥 RNA 분자이다. 일반적으로, 단일가닥 코딩 핵산 분자는 핵산 물질의 중량 단위(예를 들어 μg)당 2배 많은 유전 정보를 포함한다. 따라서, 단일가닥의 성질은 예를 들어 본 발명에 의해 채용된 이중가닥 종래 기술 DNA 벡터와 비교하여 추가적인 장점을 나타낸다. 본 발명에 따른 레플리콘은 전형적으로 (+) 가닥 RNA 분자이다.An RNA replicon of interest according to the present invention is preferably a single-stranded RNA molecule. Generally, a single-stranded encoding nucleic acid molecule contains twice as much genetic information per unit of weight (eg μg) of nucleic acid material. Thus, the single-stranded nature represents an additional advantage compared to, for example, the double-stranded prior art DNA vectors employed by the present invention. Replicons according to the present invention are typically positive-stranded RNA molecules.

관심 RNA 레플리콘은 분리된 핵산 분자이다.An RNA replicon of interest is an isolated nucleic acid molecule.

본 발명의 트랜스-복제 시스템은 대상체의 세포의 도입에서 게놈 편집 도구의 발현에 적합하다. 본 발명에서, 트랜스-레플리콘 RNA는 게놈 편집 도구로서 리포터 단백질 (예를 들어, GFP 또는 eGFP와 같은 형광 단백질)을 코딩하는 유전자좌를 포함하며, 각각의 게놈 편집 도구의 발현 효율을 용이하게 결정하도록 한다. 2개의 RNA를 포함하는 트랜스-복제 시스템은 시스-복제와 비교하여 목적 RNA의 발현 효율이 현저히 우수하다.The trans-replication system of the present invention is suitable for expression of genome editing tools in the introduction of cells of a subject. In the present invention, the trans-replicon RNA contains a locus encoding a reporter protein (e.g., a fluorescent protein such as GFP or eGFP) as a genome editing tool, and the expression efficiency of each genome editing tool is easily determined. let it do The trans-replication system comprising two RNAs is significantly superior in expression efficiency of the target RNA compared to cis-replication.

본 발명의 트랜스-복제 시스템은 인간 또는 동물에서 게놈 편집 도구의 효율적인 발현, 예를 들어 높은 수준의 발현에 적합하다. The trans-replication system of the present invention is suitable for efficient expression, eg high level expression, of genome editing tools in humans or animals.

예를 들어, 자연계에서 발견되는 전형적인 알파바이러스에서 RdRp를 코딩하는 약 7400개의 뉴클레오타이드는 전장 레플리콘의 증폭이 필요할 것이기 때문에 세포에 부담을 준다. 이러한 부담의 주요 부분은 비-복제성 RdRp 발현 단위발현 단위가 예를 들어, mRNA의 형태로 RdRp 발현에 사용되는 경우에 제거된다. 이것은 RNA 증폭 및 전이 RNA 발현을 위해 트랜스-레플리콘을 사용할 수 있게 한다. RdRp 발현 단위가 세포에서 복제되지 않는다면 (즉, 복제된 유일한 외래 구성체가 본 발명의 트랜스-레플리콘이다), 세포 에너지 및 자원 (뉴클레오타이드 등)의 낭비를 피하고, 이것은 우수한 발현 수준을 설명할 수 있다. 또한, 짧은 레플리콘 RNA는 RNA 합성에 더 적은 시간을 필요로 한다. 따라서 시간, 세포 에너지 및/또는 자원의 절약이 보다 높은 수준의 복제에 기여할 수 있다고 여겨질 수 있다.For example, the approximately 7400 nucleotides encoding RdRp in a typical alphavirus found in nature is burdensome to the cell as amplification of the full-length replicon would be required. A major part of this burden is removed if the non-replicating RdRp expression unit is used for RdRp expression, eg in the form of mRNA. This allows the use of trans-replicons for RNA amplification and transfer RNA expression. If the RdRp expression unit does not replicate in the cell (i.e., the only foreign construct replicated is the trans-replicon of the present invention), waste of cellular energy and resources (such as nucleotides) is avoided, which may explain the superior expression level. there is. Also, short replicon RNAs require less time for RNA synthesis. Thus, it can be considered that savings in time, cellular energy and/or resources can contribute to higher levels of replication.

레플리콘의 보존서열Replicon conserved sequence

레플리콘은 알파바이러스 게놈 RNA이거나 이를 포함하거나 알파바이러스 게놈 RNA로부터 유래된 것이다. 본 발명에 따른 레플리콘은 하나 이상의 보존서열구성(CSE)을 포함한다. 특히, 레플리콘은 자연계에서 발견되는 알파바이러스의 하나 이상의 보존서열구성(CSE) 또는 이의 변이체 또는 유도체를 포함할 수 있다.A replicon is, comprises, or is derived from alphaviral genomic RNA. A replicon according to the present invention contains one or more Conserved Sequence Configurations (CSEs). In particular, the replicon may include one or more conserved sequence constructs (CSEs) of alphaviruses found in nature or variants or derivatives thereof.

- (-) 가닥 주형으로부터 (+) 가닥 합성을 위한 프로모터로서 기능하는 것으로 여겨지는 CSE 1. 존재한다면, CSE 1은 전형적으로 레플리콘 RNA의 5' 말단에 위치하거나 그 부근에 위치한다.- CSE 1, which is believed to function as a promoter for synthesis of the (+) strand from the (-) strand template. If present, the CSE 1 is typically located at or near the 5' end of the replicon RNA.

- 게놈 (+) 가닥 RNA 주형으로부터 (-) 가닥 합성을 위해 프로모터 또는 인핸서로서 작용하는 것으로 여겨지는 CSE 2. 존재한다면, CSE 2는 전형적으로 CSE 1의 하류에 위치하지만 CSE 3의 상류에 위치한다.- CSE 2, which is believed to act as a promoter or enhancer for the synthesis of the negative strand from the genomic (+) strand RNA template. If present, CSE 2 is typically located downstream of CSE 1 but upstream of CSE 3 .

- 서브게놈 RNA의 효과적인 전사에 기여하는 것으로 여겨지는 CSE 3; 존재한다면, CSE 3는 전형적으로 목적 RNA(존재한다면)의 코딩 서열의 상류에 위치하지만, CSE 2의 하류에 위치한다.- CSE 3, believed to contribute to efficient transcription of subgenomic RNA; If present, CSE 3 is typically located upstream of the coding sequence of the RNA of interest (if present), but downstream of CSE 2.

- (-) 가닥 합성의 개시를 위한 코어 프로모터로서 기능하는 것으로 여겨지는 CSE 4. 존재한다면, CSE 4는 전형적으로 목적 RNA(존재한다면)에 대한 코딩 서열의 하류에 위치한다. 여하튼, CSE 4는 전형적으로 CSE 3의 하류에 존재한다. 다양한 알파바이러스에서 CSE 4(3' CSE라고도 함)의 서열 세부 사항은 문헌에 기술되어 있으며, 본 발명에서, CSE 4의 서열은 예를 들어 그 문서의 교시에 따라 선택될 수 있다.- CSE 4, which is believed to function as a core promoter for initiation of negative strand synthesis. If present, CSE 4 is typically located downstream of the coding sequence for the RNA of interest (if present). In any case, CSE 4 is typically downstream of CSE 3. Sequence details of CSE 4 (also referred to as 3' CSE) in various alphaviruses are described in the literature, and in the present invention, the sequence of CSE 4 can be selected, for example, according to the teachings of that document.

본 발명에 따른 관심 RNA 레플리콘은The RNA replicon of interest according to the present invention

(1) 알파바이러스 5' 복제인식서열: (1) Alphavirus 5' replication recognition sequence:

(2) 관심 RNA; 및(2) RNA of interest; and

(3) 알파바이러스 3' 복제인식서열을 포함한다.(3) It contains the alphavirus 3' replication recognition sequence.

알파바이러스 5' 복제인식서열은 알파바이러스 CSE 1 및/또는 CSE 2를 포함한다. 자연성 발생 알파바이러스에서, CSE 1 및/또는 CSE 2는 전형적으로 5' 복제인식서열에 포함된다.The alphavirus 5' replication recognition sequence includes alphavirus CSE 1 and/or CSE 2. In naturally occurring alphaviruses, CSE 1 and/or CSE 2 are typically included in the 5' replication recognition sequence.

알파바이러스 3' 복제인식서열은 알파바이러스 CSE 4를 포함한다. 자연성 발생 알파바이러스에서, CSE 4는 전형적으로 3' 복제인식서열에 포함된다.The alphavirus 3' replication recognition sequence includes alphavirus CSE 4. In naturally occurring alphaviruses, CSE 4 is typically included in the 3' replication recognition sequence.

알파바이러스 5' 복제인식서열 및 알파바이러스 3' 복제인식서열은 RdRp의 존재 하에서 본 발명에 따른 RNA 레플리콘의 복제를 지시할 수 있다. 따라서, 단독으로 또는 바람직하게 함께 존재할 때, 이들 인식 서열은 RdRp의 존재 하에 RNA 레플리콘의 복제를 지시한다. 특정 이론에 결부되기를 바라는 것 없이, RdRp의 존재 하에 RNA 레플리콘의 복제를 지시하는 알파바이러스 보존서열구성 (CSE) 1, 2 및 4 (인식서열에 포함됨)인 것을 이해할 수 있다. 따라서, 레플리콘은 전형적으로 CSE 1, 2 및 4를 포함할 것이다.The alphavirus 5' replication recognition sequence and the alphavirus 3' replication recognition sequence can direct replication of the RNA replicon according to the present invention in the presence of RdRp. Thus, alone or preferably together, these recognition sequences direct replication of the RNA replicon in the presence of RdRp. Without wishing to be bound by theory, it is understood that alphavirus conserved sequence constructs (CSEs) 1, 2 and 4 (which are included in the recognition sequence) direct replication of the RNA replicon in the presence of RdRp. Thus, a replicon will typically contain CSEs 1, 2 and 4.

RdRp 발현 단위에 의해 코딩되는 RdRp는 레플리콘의 알파바이러스 5' 복제인식서열 및 알파바이러스 3' 복제인식서열 모두를 인식할 수 있는 알파바이러스 RdRp인 것이 바람직하다.The RdRp encoded by the RdRp expression unit is preferably an alphavirus RdRp capable of recognizing both the alphavirus 5' replication recognition sequence and the alphavirus 3' replication recognition sequence of the replicon.

이것은 알파바이러스 5' 복제인식서열 및 알파바이러스 3' 복제인식서열이 RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고유한 경우에 달성된다. 천연은 이러한 서열의 자연적 기원이 동일한 알파바이러스임을 의미한다. 일 실시형태에서, CSE 1, CSE 2 및 CSE 4는 RdRp가 유도되는 알파바이러스에 고유한 것이다.This is achieved when the alphavirus 5' replication recognition sequence and the alphavirus 3' replication recognition sequence are unique to the alphavirus that induces RdRp. Natural means that these sequences are alphaviruses of the same natural origin. In one embodiment, CSE 1, CSE 2 and CSE 4 are unique to the alphavirus from which RdRp is induced.

알파바이러스 RdRp가 레플리콘의 5' 복제인식서열 (및/또는 CSE 1 및/또는 CSE 2) 및 3' 복제인식서열 (및/또는 CSE 4) 모두를 인식할 수 있다면, 5' 복제인식서열 (및/또는 CSE 1 및/또는 CSE 2) 및/또는 알파바이러스 3' 복제인식서열 (및/또는 CSE 4)은 RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고요한 것이 아니다. 바꾸어 말하면, RdRp는 5' 복제인식서열 (및/또는 CSE 1 및/또는 CSE 2) 및 3' 복제인식서열 (및/또는 CSE 4)에 호환성이 있는 것이다. 비-천연 알파바이러스 RdRp가 각각의 서열 또는 서열 요소를 인식할 수 있는 경우, RdRp는 호환성이 있는 것이다(바이러스 간 호환성). 상이한 알파바이러스로부터의 비-천연 RdRp와 각각 (3'/5') 복제인식서열 및 CSE에 관한 바이러스 간 호환성의 예로서는 당업계에 공지되어있다. 바이러스 간 호환성이 존재하는 한, (3'/5') 복제인식서열 및 CSE 각각을 알파바이러스 RdRp와 함께 임의로 조합 가능하다.If the alphavirus RdRp can recognize both the 5' duplicated recognition sequence (and/or CSE 1 and/or CSE 2) and the 3' duplicated recognition sequence (and/or CSE 4) of the replicon, the 5' duplicated recognition sequence (and/or CSE 1 and/or CSE 2) and/or alphavirus 3' replication recognition sequence (and/or CSE 4) are not silent in alphaviruses that induce RdRp. In other words, the RdRp is compatible with the 5' duplicate recognition sequence (and/or CSE 1 and/or CSE 2) and the 3' duplicate recognition sequence (and/or CSE 4). An RdRp is compatible (compatibility between viruses) if the non-native alphavirus RdRp can recognize each sequence or sequence element. Examples of interviral compatibility with non-native RdRp from different alphaviruses for (3'/5') replication recognition sequences and CSEs, respectively, are known in the art. As long as there is compatibility between viruses, each of the (3'/5') replication recognition sequence and CSE can be arbitrarily combined with the alphavirus RdRp.

바이러스 간 호환성은 시험될 RdRp를 RNA와 함께 인큐베이션시킴으로써 본 발명을 수행하는 당업자에 의해 용이하게 시험될 수 있는데, RNA는 RNA 복제에 적합한 조건에서, 예를 들어 적합한 대상세포에 시험될 3'- 및 5' 복제인식서열을 갖는다. 복제가 발생하면, (3'/5') 복제인식서열 및 RdRp이 호환할 수 있는 것으로 결정된다.Compatibility between viruses can be easily tested by those skilled in the art practicing the present invention by incubating the RdRp to be tested with RNA, which RNA is to be tested under conditions suitable for RNA replication, e. It has a 5' duplication recognition sequence. If duplication occurs, it is determined that the (3'/5') duplication recognition sequence and RdRp are compatible.

서브게놈 프로모터subgenomic promoter

본 발명에 따른 RNA 레플리콘은 발현 제어 서열을 포함한다. 전형적인 발현 제어 서열은 프로모터이거나 이를 포함한다. 본 발명에 따른 RNA 레플리콘은 서브게놈 프로모터를 포함한다. 바람직하게는, 서브게놈 프로모터는 알파바이러스 서브게놈 프로모터이다. 서브게놈 프로모터의 뉴클레오타이드 서열은 알파바이러스 중에 고도로 보존되어 있다.The RNA replicon according to the present invention includes an expression control sequence. A typical expression control sequence is or comprises a promoter. An RNA replicon according to the present invention includes a subgenomic promoter. Preferably, the subgenomic promoter is an alphavirus subgenomic promoter. The nucleotide sequence of the subgenomic promoter is highly conserved among alphaviruses.

바람직하게는, 서브게놈 프로모터는 알파바이러스의 구조 단백질에 대한 프로모터이다. 이것은 서브게놈 프로모터가 알파바이러스에 고유한 것이고 상기 알파바이러스에서 하나 이상의 구조 단백질 유전자의 전사를 제어하는 것을 의미한다.Preferably, the subgenomic promoter is a promoter for a structural protein of an alphavirus. This means that the subgenomic promoter is unique to the alphavirus and controls the transcription of one or more structural protein genes in the alphavirus.

서브게놈 프로모터는 RdRp mRNA 단위의 RdRp와 호환할 수 있는 것이 바람직하다. It is preferred that the subgenomic promoter is compatible with the RdRp of the RdRp mRNA unit.

이것은 서브게놈 프로모터가 RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고유한 경우에 달성된다. 고유함은 서브게놈 프로모터의 자연적 기원 및 RdRp의 자연적 기원이 동일한 알파바이러스임을 의미한다.This is achieved when the subgenomic promoter is unique to the alphavirus that drives RdRp. Unique means that the natural origin of the subgenomic promoter and the natural origin of the RdRp are the same alphavirus.

서브게놈 프로모터는 알파바이러스 RdRp가 레플리콘의 서브게놈 프로모터를 인식할 수 있는 경우에 RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고유하지 않다. 즉, RdRp는 서브게놈 프로모터와 호환된다 (바이러스 간 호환성). 바이러스 간 호환성이 존재하는 한, 임의의 서브게놈 프로모터와 RdRp의 조합이 가능한다. 바이러스 간 호환성은 시험되는 RdRp를 RNA와 함께 인큐베이션함으로써 본 발명을 수행하는 당업자에 의해 용이하게 시험될 수 있고, 여기서 RNA는 서브게놈 프로모터로부터의 RNA 합성에 적합한 조건에서 시험될 서브게놈 프로모터를 갖는다. The subgenomic promoter is not unique to the alphavirus inducing RdRp if the alphavirus RdRp can recognize the subgenomic promoter of the replicon. That is, RdRp is compatible with subgenomic promoters (compatibility between viruses). Combinations of any subgenomic promoter with RdRp are possible as long as compatibility between viruses exists. Compatibility between viruses can be readily tested by those skilled in the art practicing the present invention by incubating the RdRp being tested with an RNA, wherein the RNA has a subgenomic promoter to be tested under conditions suitable for RNA synthesis from the subgenomic promoter.

서브게놈 전사체가 준비되면, 서브게놈 프로모터와 RdRp는 호환할 수 있는 것으로 결정된다. 바이러스 간 호환성의 다양한 예가 공지되어 있다: 일부 경우에, 비-천연 서브게놈 프로모터는 천연 서브게놈 프로모터보다 더 효율적인 전사를 유도한다.Once the subgenomic transcripts are prepared, the subgenomic promoter and RdRp are determined to be compatible. Various examples of compatibility between viruses are known: in some cases, non-native subgenomic promoters induce more efficient transcription than native subgenomic promoters.

바람직하게는, 본 발명에 따른 레플리콘은 알파바이러스로부터의 보존서열구성 3 (CSE 3)를 포함한다. CSE 3는 서브게놈 RNA의 효과적인 전사에 기여하는 것으로 여겨진다. 서브게놈 RNA의 전사는 CSE 3가 존재할 때 매우 효율적으로 일어나는 것으로 알려져있다. 전형적으로, CSE 3는 약 24개 뉴클레오타이드의 폴리 뉴클레오타이드 스트레치이다. 알파바이러스 게놈에서, CSE 3는 비구조성 단백질 및 구조 단백질의 코딩 서열 간의 접합 영역에 위치한다. 본 발명의 트랜스-레플리콘에서, CSE 3는 일반적으로 서브게놈 프로모터의 제어 하에 오픈 리딩 프레임 (ORF)의 상류 (5')에 존재한다. Preferably, the replicon according to the present invention comprises conserved sequence configuration 3 (CSE 3) from alphavirus. CSE 3 is believed to contribute to efficient transcription of subgenomic RNA. Transcription of subgenomic RNA is known to occur very efficiently in the presence of CSE 3. Typically, CSE 3 is a polynucleotide stretch of about 24 nucleotides. In the alphavirus genome, CSE 3 is located in the junction region between the coding sequences of nonstructural and structural proteins. In the trans-replicon of the present invention, CSE 3 is usually upstream (5') of the open reading frame (ORF) under the control of a subgenomic promoter.

본 발명에 따른 레플리콘이 서브게놈 프로모터의 제어 하에 하나의 ORF를 포함하는 경우, CSE 3는 상기한 하나의 ORF의 5'에 위치한다. 본 발명에 따른 레플리콘이 서브게놈 프로모터의 제어 하에 둘 이상의 ORF를 포함하는 경우, CSE 3는 각각의 그러한 ORF의 5'에 위치할 수 있다. 일 실시형태에서, CSE 3는 RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고유한 것이다. CSE 3는 알파바이러스 RdRp가 레플리콘의 CSE 3를 인식할 수 있으면, RdRp를 유도하는 알파바이러스에 고유하지 않은 것이다.When the replicon according to the present invention includes one ORF under the control of a subgenomic promoter, CSE 3 is located 5' to the above-mentioned one ORF. If a replicon according to the present invention contains two or more ORFs under the control of a subgenomic promoter, CSE 3 may be located 5' to each such ORF. In one embodiment, CSE 3 is unique to the alphavirus that induces RdRp. CSE 3 is not unique to the alphavirus that induces RdRp if the alphavirus RdRp can recognize the CSE 3 of the replicon.

레플리콘의 임의의 추가 기능Random add-on of the Replicon

본 발명에 따른 RNA 레플리콘은 3' 폴리(A) 서열을 포함한다. 알파바이러스 RNA의 폴리(A) 서열은 바이러스 비구조성 단백질의 번역 효율 및 RNA 안정성에서 중요한 역할을 한다. 본 발명에서, 폴리(A) 서열은 목적 RNA의 번역 효율 및 레플리콘 안정성에서 중요한 역할을 하는 것으로 여겨진다.An RNA replicon according to the present invention comprises a 3' poly(A) sequence. The poly(A) sequence of alphavirus RNA plays an important role in the translational efficiency and RNA stability of viral non-structural proteins. In the present invention, the poly(A) sequence is believed to play an important role in the translation efficiency and replicon stability of the target RNA.

본 발명에 따른 레플리콘의 3' 폴리(A) 서열은 RdRp mRNA 단위의 3' 폴리(A) 서열에서 선택될 수 있다. 그 외에도, 폴리(A) 서열 (본 발명에 따른 레플리콘 상에 존재한다면)은 알파바이러스 보존서열구성 4 (CSE 4)에 선행된다. 바람직하게는, CSE 4에 직접적으로 인접하여, CSE 4의 가장 3' 뉴클레오타이드가 직접적으로 폴리(A) 꼬리의 가장 5' 뉴클레오타이드에 인접하도록 한 것이 바람직하다.The 3' poly(A) sequence of the replicon according to the present invention may be selected from the 3' poly(A) sequence of the RdRp mRNA unit. In addition, the poly(A) sequence (if present on the replicon according to the present invention) is preceded by alphavirus conserved sequence configuration 4 (CSE 4). Preferably, it is directly adjacent to CSE 4, such that the most 3' nucleotide of CSE 4 is directly adjacent to the most 5' nucleotide of the poly(A) tail.

본 발명에 따른 RNA 레플리콘은 5'-캡 (캡 유사체를 포함 함)을 포함한다. 캡 (또는 캡 유도체)은 문자 C로 상징되어있다. 본 발명에 따른 레플리콘의 캡 (또는 유사체)의 양상은 RNA 레플리콘의 경우에 대해 캡이 반드시 필수적으로 존재하여야 하는 것을 제외하고는, 본 발명에서 RdRp 발현 단위의 캡(또는 유사체)에 대해 기재된 양상이 동일하다. RNA 레플리콘이 문자 C로 표시된 캡을 포함하는 다른 실시형태를 개략적으로 도시하고 있다는 사실과 무관하게 본 발명에 의해 동등하게 포함된다.RNA replicons according to the present invention include a 5'-cap (including cap analogs). Cap (or cap derivative) is symbolized by the letter C. The aspect of the cap (or analogue) of the replicon according to the present invention is the cap (or analogue) of the RdRp expression unit in the present invention, except that the cap must necessarily be present in the case of the RNA replicon. The aspects described for are the same. Regardless of the fact that an RNA replicon is schematically depicted in another embodiment comprising a cap denoted by the letter C, it is equally encompassed by the present invention.

본 발명에 따른 레플리콘 상에 존재하는 오픈 리딩 프레임 (들)의 코딩 서열(존재하는 경우)은 개조된다. 레플리콘의 코돈 개조의 실시형태 및 바람직한 실시형태는 RdRp 발현 단위의 코돈 개조의 경우에 대해 본 발명에 개시된 것들 중에서 선택될 수 있다. 오픈 리딩 프레임(들)의 코돈은 대상 세포 또는 대상 유기체에서의 발현에 적합할 수 있다.The coding sequence (if present) of the open reading frame(s) present on the replicon according to the present invention is adapted. Embodiments and preferred embodiments of codon alteration of replicons can be selected from among those disclosed herein for the case of codon alteration of RdRp expression units. The codons of the open reading frame(s) may be suitable for expression in a cell of interest or organism of interest.

이종 핵산 서열heterologous nucleic acid sequence

레플리콘은 추가로 바이러스 유래가 아닌 적어도 하나의 핵산 서열, 특히 알파바이러스가 아닌 핵산 서열을 포함한다. 바람직한 실시형태에서, 본 발명에 따른 RNA 레플리콘은 이종 핵산 서열을 포함한다.The replicon further comprises at least one nucleic acid sequence that is not of viral origin, in particular a nucleic acid sequence that is not of alphavirus. In a preferred embodiment, an RNA replicon according to the present invention comprises a heterologous nucleic acid sequence.

용어 "이종"은 핵산 서열이 알파바이러스 발현 제어 서열, 특히 알파바이러스 서브게놈 프로모터와 같은 알파바이러스 핵산 서열에 천연 기능적으로 결합되지 않는 상황을 의미한다. 이종 핵산 서열은 레플리콘의 핵산 서열에 포함된다.The term “heterologous” refers to situations in which a nucleic acid sequence is not naturally functionally linked to an alphavirus nucleic acid sequence, such as an alphavirus expression control sequence, particularly an alphavirus subgenomic promoter. A heterologous nucleic acid sequence is included in the nucleic acid sequence of the replicon.

바람직하게는, 이종 핵산 서열은 서브게놈 프로모터, 바람직하게는 알파바이러스 서브게놈 프로모터의 제어 하에 있고, 보다 바람직하게는, 이종 핵산 서열은 서브게놈 프로모터의 하류에 위치한다. 알파바이러스 서브게놈 프로모터는 매우 효율적이어서 높은 수준의 이종 유전자 발현에 적합하다. 바람직하게는, 서브게놈 프로모터는 이종 핵산 서열 또는 그의 일부의 전사체를 포함하는 서브게놈 RNA의 생산을 제어한다.Preferably, the heterologous nucleic acid sequence is under the control of a subgenomic promoter, preferably an alphavirus subgenomic promoter, more preferably, the heterologous nucleic acid sequence is located downstream of a subgenomic promoter. Alphavirus subgenomic promoters are highly efficient and are suitable for high-level heterologous gene expression. Preferably, a subgenomic promoter controls the production of subgenomic RNA comprising a transcript of a heterologous nucleic acid sequence or portion thereof.

바람직하게는, 서브게놈 프로모터는 알파바이러스의 구조 단백질에 대한 프로모터이다. 이것은 서브게놈 프로모터가 알파바이러스에 고유하고 상기 알파바이러스에서 하나 이상의 구조 단백질의 코딩 서열의 전사를 제어하는 프로모터라는 것을 의미한다. 본 발명에 따르면, 이종 핵산 서열은 알파바이러스 구조 단백질을 코딩하는 핵산 서열과 같은 바이러스 핵산 서열을 부분적으로 또는 완전히 대체할 수 있다. 바람직하게는, 이종 핵산 서열은 알파바이러스로부터 유래되지 않으며; 특히, 이종 핵산 서열은 서브게놈 프로모터가 유래된 알파바이러스와 동일한 알파바이러스로부터 유래되지 않는 것이 바람직하다. 일 실시형태에서, 레플리콘은 CSE 3을 포함하고, 이종 핵산 서열은 CSE 3에 대해 이종인 것이다. Preferably, the subgenomic promoter is a promoter for a structural protein of an alphavirus. This means that a subgenomic promoter is a promoter that is unique to an alphavirus and controls transcription of the coding sequence of one or more structural proteins in said alphavirus. According to the present invention, a heterologous nucleic acid sequence may partially or completely replace a viral nucleic acid sequence, such as a nucleic acid sequence encoding an alphaviral structural protein. Preferably, the heterologous nucleic acid sequence is not derived from an alphavirus; In particular, it is preferred that the heterologous nucleic acid sequence is not derived from the same alphavirus as the alphavirus from which the subgenomic promoter was derived. In one embodiment, the replicon comprises CSE 3 and the heterologous nucleic acid sequence is heterologous to CSE 3.

V. 슈도우리딘 형성V. Pseudouridine Formation

세포에서 전사 후 슈도우리딘 형성은 슈도우리딘 합성효소(pseudouridine synthases)에 의해 이루어지고 관련 효소군은 크게 2종류로 분류된다. Pseudouridine formation after transcription in cells is performed by pseudouridine synthases, and related enzyme groups are largely classified into two types.

가장 잘 알려진 분류군은 표적 선택을 위해 변형될 서열과 단백질(효모의 Cbf5, 인간의 디스케린)에 상보적인 가이드 RNA를 사용하는 H/ACA sRNP(작은 리보핵단백질)라고 하는 가이드 RNA 의존성 효소이다. H/ACA sRNP는 진핵생물과 고세균에서 발견되지만 원핵생물에서는 발견되지 않으며 많은 우리딘을 변형시키며, 모두 다수의 가이드 RNA에 의해 효소가 구성된다. 효모 리보솜에서 발견되는 슈도우리딘은 모두 핵소체에서 발견되는 H/ACA sRNP에 의해 변형되므로 작은 핵소체 RNP(snoRNP)라고 한다. 또한 H/ACA sRNP는 U2 snRNA 및 mRNA의 변형에 관여하지만 pre-rRNA의 처리 및 포유류 텔로머라제 RNA 구성요소(TERC)의 안정화와 같은 다른 세포 과정에서도 역할을 한다. The best-known taxa are guide RNA-dependent enzymes called H/ACA sRNPs (small ribonucleoproteins) that use a guide RNA complementary to the sequence to be modified and a protein (Cbf5 in yeast, diskerin in humans) for target selection. H/ACA sRNPs are found in eukaryotes and archaea but not prokaryotes and modify many uridines, all of which enzymatically construct by multiple guide RNAs. Pseudouridines found on yeast ribosomes are all modified by H/ACA sRNPs found on the nucleolus, hence the term small nucleolar RNPs (snoRNPs). H/ACA sRNPs are also involved in the modification of U2 snRNA and mRNA, but also play a role in other cellular processes such as processing of pre-rRNA and stabilization of the mammalian telomerase RNA component (TERC).

슈도우리딘 형성을 하는 다른 분류군은 독립형 효소를 통해 작용하는 가이드 독립적 메커니즘로 진핵 세포에서, 이들 효소는 Pus (Pseudo Uridine Synthases) 효소이며, 서열 및/또는 상기 타겟을 함유하는 RNA 이차 구조 요소를 인식하여 수정한다. 이들 효소균은 박테리아를 기준으로 슈도우리딘 합성효소를 6개의 패밀리(TruA, TruB, TruD, RsuA, RluA 및 Pus10)로 분류한다. 그러나 RsuA형 슈도우리딘 합성효소는 지금까지 박테리아에서만 발견되었고 Pus10 효소는 소수의 고세균 및 진핵생물에만 존재한다.Another taxon that undergoes pseudouridine formation is a guide-independent mechanism that acts via stand-alone enzymes. In eukaryotic cells, these enzymes are Pus (Pseudo Uridine Synthases) enzymes, which recognize sequences and/or RNA secondary structure elements containing the target. and correct it These enzymes classify pseudouridine synthase into six families (TruA, TruB, TruD, RsuA, RluA and Pus10) on the basis of bacteria. However, RsuA-type pseudouridine synthase has so far been found only in bacteria, and Pus10 enzymes exist only in a few archaea and eukaryotes.

중요하게도, Cbf5를 포함한 모든 슈도우리딘 합성효소는 보존된 촉매 도메인과 엄격하게 보존된 촉매 아스파르테이트 잔기를 기반으로 하는 보존된 촉매 메커니즘을 공유한다. 슈도우리딘 합성효소 사이의 서열 다양화에도 불구하고, 보존된 구조는 이러한 모든 효소에 대한 공통의 진화적 기원임을 의미한다. 일반적으로 슈도우리딜화는 NC 글리코시드 결합의 절단, 우라실 고리의 회전 및 촉매 작용을 위한 ATP의 요구 없이 리보스 당에 대한 재부착을 포함한다. 슈도우리딘 합성효소의 촉매 메커니즘은 촉매적 아스파르테이트 잔기에 의한 리보스 당의 탈양성자화를 통해 발생하여 염기 및 글리칼 중간체의 분리를 일으킨다. Importantly, all pseudouridine synthetases, including Cbf5, share a conserved catalytic domain and a conserved catalytic mechanism based on a strictly conserved catalytic aspartate residue. Despite sequence diversification among pseudouridine synthetases, the conserved structure implies a common evolutionary origin for all these enzymes. In general, pseudouridylation involves cleavage of the NC glycosidic bond, rotation of the uracil ring and reattachment to the ribose sugar without requiring ATP for catalysis. The catalytic mechanism of pseudouridine synthetase occurs through deprotonation of the ribose sugar by a catalytic aspartate moiety, resulting in the cleavage of base and glycol intermediates.

원핵생물 및 고세균 슈도우리딘 합성효소에 대해 많은 구조가 연구된 반면, 진핵생물 Pus 효소의 현재까지 연구된 구조는 인간 Pus1 및 인간 Pus10의 촉매 도메인 구조이다. Pus1과 Pus10은 나선과 고리가 측면에 있는 중앙 역평행 β 시트와 함께 원핵생물 효소에서 발견되는 보존된 촉매 도메인과 유사한 접힘이 있다. While many structures have been studied for prokaryotic and archaeal pseudouridine synthase, the structures studied to date for eukaryotic Pus enzymes are those of the catalytic domain of human Pus1 and human Pus10. Pus1 and Pus10 have a fold similar to conserved catalytic domains found in prokaryotic enzymes, with a central antiparallel β-sheet flanked by helices and rings.

진핵생물에는 Pus1에서 Pus10이라고 하는 10가지 다른 유형의 Pus 효소가 있으며 일부 유기체에는 주어진 Pus 효소의 여러 유사체가 있다. S. cerevisiae에는 9 종류의 Pus가 있으며 각 Pus 효소는 세포에서 몇 가지 특정 또는 때로는 다중 표적 우리딘이 있으며 핵, 세포질 또는 미토콘드리아에서 슈도우리딜화할 수 있다. 세포질 및 미토콘드리아 tRNA에 있는 슈도우리딘 외에도, Pus 효소는 또한 여러 개의 작은 핵 RNA(snRNA)와 미토콘드리아 rRNA를 수정한다. 효모에서 발견되지 않는 Pus10 효소는 고세균에서만 연구되었으며 tRNA에서 슈도우리딘의 형성을 담당한다. 특히, 진핵생물 tRNA의 슈도우리딘는 (또한) Pus4에 의해 생성한다.Eukaryotes have 10 different types of Pus enzymes, called Pus1 through Pus10, and some organisms have several analogues of a given Pus enzyme. There are nine types of Pus in S. cerevisiae, and each Pus enzyme has several specific or sometimes multi-target uridines in the cell and can pseudouridylate in the nucleus, cytoplasm or mitochondria. Besides pseudouridins in cytoplasmic and mitochondrial tRNAs, Pus enzymes also modify several small nuclear RNAs (snRNAs) and mitochondrial rRNAs. The Pus10 enzyme, which is not found in yeast and has been studied only in archaea, is responsible for the formation of pseudouridin from tRNA. In particular, pseudouridins of eukaryotic tRNAs are (also) produced by Pus4.

먼저, 진핵생물 독립형 슈도우리딘 합성효소는 E. coli pseudouridine synthase의 4개의 패밀리에 속한다. 효모에서, 구성원 Pus1, Pus2 및 Pus3을 포함하는 TruA *?**?*패밀리는 tRNA의 수많은 부위뿐만 아니라 snRNA 및 mRNA의 일부 위치에서의 변형을 담당한다. 고도로 보존된 tRNA의 U55는 TruB 계열의 유일한 구성원인 Pus4에 의해 변형되며, 이 또한 mRNA를 변형한다. RluA 효소 패밀리는 tRNA, 미토콘드리아 21S rRNA 및 mRNA에서 우리딘을 슈도우리딜화하는 Pus5, Pus6, Pus8 및 Pus9를 포함하여 가장 큰 그룹이다. RluA 효소는 때때로 리보솜 구성 단백질인 S4와 유사한 N-말단 도메인을 포함한다. Pus7은 TruD 계열의 유일한 구성원이며 tRNA, rRNA 및 snRNA의 부위를 수정한다.First, eukaryotic independent pseudouridine synthase belongs to four families of E. coli pseudouridine synthase. In yeast, the TruA *?**?* family, which includes members Pus1, Pus2 and Pus3, is responsible for modification at numerous sites on tRNAs as well as some sites on snRNAs and mRNAs. U55 of the highly conserved tRNA is modified by Pus4, the only member of the TruB family, which also modifies the mRNA. The RluA enzyme family is the largest group, including Pus5, Pus6, Pus8 and Pus9, which pseudouridine uridines in tRNA, mitochondrial 21S rRNA and mRNA. RluA enzymes sometimes contain an N-terminal domain similar to the ribosome building protein S4. Pus7 is the only member of the TruD family and modifies sites on tRNA, rRNA and snRNA.

VI. 관심 RNA(RNAi)VI. RNA of interest (RNAi)

본 발명의 관심 RNA(RNAi)는 mRNA(메신저 RNA), 또는 rRNA(리보솜 RNA), tRNA(트랜스퍼 RNA), miRNA(마이크로 RNA), siRNA(작은 간섭 RNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, Circular RNA, 리보자임 및 RNA 압타머를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 또는 그 이상일 수 있다.RNA of interest (RNAi) of the present invention is mRNA (messenger RNA), rRNA (ribosomal RNA), tRNA (transfer RNA), miRNA (micro RNA), siRNA (small interfering RNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, Circular It may be any one or more selected from the group containing RNA, ribozymes and RNA aptamers.

상기에서 선정된 복수의 RNA를 사용하여 관심 관심 RNA 단위를 제조할 수도 있다.An RNA unit of interest may be prepared using a plurality of RNAs selected above.

mRNA(전령 RNA messenger RNA)는 DNA의 유전 정보를 옮겨 적은 일종의 청사진 역할을 하며. 이를 기본으로 하여 리보솜에서 단백질을 합성하게 된다. 이를 세 부분으로 구분하는데, (Poly) cap, Polyadenyl, translation sequence(실제 번역되는 부분)이다. rRNA(리보솜 RNA ribosomal RNA)는 리보솜을 구성하는 RNA이다. tRNA(운반 RNA transfer RNA)는 mRNA의 코돈에 대응하는 안티코돈을 가지고 있으며, 꼬리 쪽에는 해당하는 안티코 돈에 맞추어 tRNA와 특정한 아미노산을 연결해 주는 효소에 의해 안티코 돈에 대응하는 아미노산을 달고 있다. miRNA(마이크로 RNA micro RNA)는 생물의 유전자 발현을 제어하는 역할을 하는 작은 RNA로, mRNA와 상보적으로 결합해 세포 내 유전자 발현과정에서 중추적인 조절인자로 작용한다.mRNA (messenger RNA messenger RNA) serves as a kind of blueprint that transfers the genetic information of DNA. Based on this, ribosomes synthesize proteins. It is divided into three parts: (Poly) cap, Polyadenyl, and translation sequence (actually translated part). rRNA (ribosomal RNA ribosomal RNA) is RNA that makes up ribosomes. tRNA (transfer RNA transfer RNA) has an anticodon corresponding to the codon of mRNA, and an amino acid corresponding to the anticodon is attached to the tail side by an enzyme that connects the tRNA and a specific amino acid according to the corresponding anticodon. miRNA (micro RNA micro RNA) is a small RNA that plays a role in controlling gene expression in organisms.

snRNA(소형 핵 RNA small nuclear RNA)는 핵 안에서 RNA를 스플 아이싱 하는 기능이 있다. snoRNA(소형인 RNA small nucleolar RNA)는 핵에서 RNA의 변형을 일으킨다. CircRNA(원형 RNA, circular RNA)는 수천 개의 진핵생물 유전자의 전구체 mRNA로부터 백스플라이싱(back-splicing)을 통해 생성된다. CircRNA는 발현량이 일반적으로 낮은 수준으로 유지되지만, 세포 종류와 조직에 따라 특이적인 발현량이 있다. 게다가 circRNA가 스플라이싱(splicing)과 전사 과정을 조절하는 miRNA(마이크로 RNA, microRNA)와의 상호작용 의해 다른 유전자의 발현을 조절함으로써 진핵생물 전사체(transcriptome)의 복잡도와 다양성에 기여한다. Trans-activating crispr RNA는 이펙터 단백질 및 상응하는 표적 분자에 결합하도록 디자인된 하나 이상의 가이드 RNA를 포함하는 CRISPR 시스템이다.snRNA (small nuclear RNA) has the function of RNA splicing in the nucleus. snoRNA (small nucleolar RNA) causes RNA modifications in the nucleus. CircRNA (circular RNA) is generated through back-splicing from precursor mRNAs of thousands of eukaryotic genes. Although the expression level of circRNA is generally maintained at a low level, there is a specific expression level depending on the cell type and tissue. In addition, circRNAs contribute to the complexity and diversity of eukaryotic transcriptomes by regulating the expression of other genes by interacting with miRNAs (microRNAs) that regulate splicing and transcription processes. Trans-activating crispr RNAs are CRISPR systems that contain one or more guide RNAs designed to bind an effector protein and a corresponding target molecule.

aRNA(안티센스 RNA antisense RNA)는 번역의 조절 역할을 담당한다. siRNA(소형 방해 RNA small interfering RNA)는 RNA 방해 유발. 특정 단백질의 생산을 억제함으로써 유전자 발현을 방해한다.aRNA (antisense RNA antisense RNA) plays a regulatory role in translation. siRNA (small interfering RNA) induces RNA interference. It interferes with gene expression by inhibiting the production of certain proteins.

1. dsRNA1. dsRNA

바람직하게, 본 발명은 이중 가닥 RNA(dsRNA) 및 RNAi 구성체에 관한 것이다. 본 발명에서 사용될 때의 "dsRNA"라는 용어는 siRNA를 비롯하여 RNA 간섭(RNAi)을 할 수 있는 이중 가닥 RNA 분자를 말한다(예를 들어, 문헌[Bass, Nature 411: 428-429, 2001]; 문헌[Elbashir et al., Nature 411: 494-498, 2001]; Kreutzer et al., PCT 공개 공보 WO 00/44895; Zernicka-Goetz et al., PCT 공개 공보 WO 01/36646; Fire, PCT 공개 공보 WO 99/32619; Plaetinck et al., PCT 공개 공보 WO 00/01846; Mello and Fire, PCT 공개 공보 WO 01/29058; Deschamps-Depaillette, PCT 공개 공보 WO 99/07409; 및 Li et al., PCT 공개 공보 WO 00/44914 참조). 또한, RNAi는, 초기에는, 이중 가닥 RNA(dsRNA)가 특이적인 전사 후 방식으로 유전자 발현을 차단하는 식물 및 벌레에서 관찰된 현상에 적용되었던 용어이다. RNAi는 시험관내 또는 생체내에서 유전자 발현을 억제 또는 감소시키는 유용한 방법을 제공한다.Preferably, the present invention relates to double-stranded RNA (dsRNA) and RNAi constructs. The term "dsRNA" as used herein refers to a double-stranded RNA molecule capable of RNA interference (RNAi), including siRNA (see, eg, Bass, Nature 411: 428-429, 2001; Elbashir et al., Nature 411: 494-498, 2001; Kreutzer et al., PCT Publication WO 00/44895; Zernicka-Goetz et al., PCT Publication WO 01/36646; Fire, PCT Publication WO 99/32619; Plaetinck et al., PCT Publication WO 00/01846; Mello and Fire, PCT Publication WO 01/29058; Deschamps-Depaillette, PCT Publication WO 99/07409; and Li et al., PCT Publication No. WO 99/07409; see WO 00/44914). RNAi is also a term initially applied to a phenomenon observed in plants and worms in which double-stranded RNA (dsRNA) blocks gene expression in a specific post-transcriptional manner. RNAi provides a useful method for inhibiting or reducing gene expression in vitro or in vivo.

본 발명에서 사용될 때 "단쇄 간섭 RNA", "siRNA" 또는 "단쇄 간섭 핵산"이란 용어는 세포에 의해 적절히 가공될 경우 RNAi 또는 유전자 침묵을 매개할 수 있는 임의의 핵산을 말한다. 예를 들어, 상기 siRNA는 자기 상보성 센스 영역 및 안티센스 영역을 포함하는 이중 가닥 폴리뉴클레오티드 분자일 수 있으며, 여기서 상기 안티센스 영역은 표적 유전자에 대한 상보성을 포함한다. 상기 siRNA는 자기 상보성 센스 영역 및 안티센스 영역을 갖는 단일 가닥 헤어핀 폴리뉴클레오티드일 수 있으며, 여기서 상기 안티센스 영역은 표적 유전자에 대한 상보성을 포함한다. 상기 siRNA는 자기 상보성 센스 영역 및 안티센스 영역을 포함하는 2개 이상의 루프 구조 및 줄기를 갖는 원형의 단일 가닥 폴리뉴클레오티드일 수 있으며, 여기서 상기 안티센스 영역은 표적 유전자에 대한 상보성을 포함하고, 상기 원형의 폴리뉴클레오티드는 RNAi를 매개할 수 있는 활성 siRNA를 생성할 수 있도록 생체내 또는 시험관내에서 가공될 수 있다. 상기 siRNA는 또한 표적 유전자에 대한 상보성을 갖는 단일 가닥 폴리뉴클레오티드를 포함할 수 있으며, 여기서 상기 단일 가닥 폴리뉴클레오티드는 말단 포스페이트기, 예컨대 5'-포스페이트(예를 들어, 문헌[Martinez et al., Cell 110: 563-574, 2002] 참조), 또는 5',3'-디포스페이트를 추가로 포함할 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA는 표적 핵산에 결합하여 표적 핵산의 활성을 변경하는 비효소성 핵산이다. siRNA의 결합 및/또는 활성은 하나 이상의 단백질 또는 단백질 복합체, 예컨대 RNA 유도 침묵 복합체(RNA Induced Silencing Complex 또는 RISC)와의 상호작용에 의해 촉진될 수 있다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA는 siRNA 분자의 한쪽 가닥의 하나의 연속된 서열을 따라 표적 서열에 상보성인 서열을 포함한다.The terms "single-chain interfering RNA", "siRNA" or "single-chain interfering nucleic acid" as used herein refers to any nucleic acid capable of mediating RNAi or gene silencing when properly processed by cells. For example, the siRNA can be a double-stranded polynucleotide molecule comprising a self-complementary sense region and an antisense region, wherein the antisense region comprises complementarity to a target gene. The siRNA may be a single-stranded hairpin polynucleotide having a self-complementary sense region and an antisense region, wherein the antisense region includes complementarity to a target gene. The siRNA may be a circular single-stranded polynucleotide having a stem and two or more loop structures including a self-complementary sense region and an antisense region, wherein the antisense region includes complementarity to a target gene, and the circular polynucleotide Nucleotides can be engineered in vivo or in vitro to generate active siRNAs capable of mediating RNAi. The siRNA may also comprise a single-stranded polynucleotide having complementarity to a target gene, wherein the single-stranded polynucleotide has a terminal phosphate group, such as a 5'-phosphate (e.g., Martinez et al., Cell 110: 563-574, 2002], or may further include 5',3'-diphosphate. In certain embodiments, the siRNA is a non-enzymatic nucleic acid that binds to and alters the activity of the target nucleic acid. Binding and/or activity of the siRNA may be facilitated by interaction with one or more proteins or protein complexes, such as the RNA Induced Silencing Complex or RISC. In certain embodiments, the siRNA comprises a sequence complementary to the target sequence along one contiguous sequence of one strand of the siRNA molecule.

경우에 따라, 본 발명의 siRNA는 억제할 유전자("표적" 유전자)에 대한 mRNA 전사체의 적어도 일부분의 뉴클레오티드 서열에 생리학적 조건 하에(예를 들어, 세포 내 환경에서) 하이브리드화하는 뉴클레오티드 서열을 포함한다. 이중 가닥 RNA는 단지, 이것이 RNAi를 매개하는 능력을 가질 정도로 천연 RNA와 충분히 유사하면 된다. Optionally, a siRNA of the invention comprises a nucleotide sequence that hybridizes under physiological conditions (eg, in an intracellular environment) to a nucleotide sequence of at least a portion of an mRNA transcript for a gene to be inhibited (a "target" gene). include A double-stranded RNA only needs to be sufficiently similar to native RNA that it has the ability to mediate RNAi.

따라서, 본 발명은 유전자 돌연변이, 균주 다형성 또는 진화적 다양화로 인해 예측할 수 있는 서열 변이를 허용할 수 있다는 장점을 갖는다. 표적 서열과 siRNA 서열 간의 용인되는 뉴클레오티드 불합치의 수는 5 염기쌍 중 1 염기쌍, 또는 10 염기쌍 중 1 염기쌍, 또는 20 염기쌍 중 1 염기쌍, 또는 50 염기쌍 중 1 염기쌍 이하이다.Therefore, the present invention has the advantage of being able to allow predictable sequence variation due to genetic mutation, strain polymorphism or evolutionary diversification. The number of tolerated nucleotide mismatches between the target sequence and the siRNA sequence is less than or equal to 1 base pair in 5 base pairs, or 1 base pair in 10 base pairs, or 1 base pair in 20 base pairs, or 1 base pair in 50 base pairs.

siRNA 이중 가닥의 중심부에서의 불합치가 가장 중요하며, 표적 RNA의 절단을 실질적으로 파괴할 수 있다. 이와는 달리, 표적 RNA에 상보성인 siRNA 가닥의 3' 말단의 뉴클레오티드는 표적 인식의 특이성에 크게 기여하지 않는다. 서열 동일성은, 당업계에 공지된 서열 비교 및 정렬 알고리즘[Gribskov and Devereux, Sequence Analysis Primer, Stockton Press, 1991 및 이 문헌에 인용된 참고 문헌 참조]과, 예를 들어, 디폴트 파라미터를 이용한 BESTFIT 소프트웨어 프로그램에서 실행되는 Smith-Waterman 알고리즘(예를 들어, University of Wisconsin Genetic Computing Group)에 의한 뉴클레오티드 서열 간의 퍼센트 차이의 계산에 의해 최적화될 수 있다. siRNA와 표적 유전자의 일부분 사이의 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 초과의 서열 동일성, 또는 심지어 100%의 서열 동일성이 바람직하다. 대안으로, RNA의 이중 가닥 영역은 엄격한 조건(예를 들어, 400 mM NaCl, 40 mM PIPES pH 6.4, 1 mM EDTA, 50℃ 또는 70℃에서 12∼16 시간 동안의 하이브리드화 및 이에 이은 세척) 하에서 표적 유전자 전사체의 일부분과 하이브리드화할 수 있는 뉴클레오티드 서열로서 기능적으로 정의될 수 있다.Mismatches in the center of the siRNA duplex are of paramount importance and can substantially disrupt cleavage of the target RNA. In contrast, nucleotides at the 3' end of the siRNA strand that are complementary to the target RNA do not significantly contribute to the specificity of target recognition. Sequence identity can be determined using sequence comparison and alignment algorithms known in the art (see Gribskov and Devereux, Sequence Analysis Primer, Stockton Press, 1991 and references cited therein) and, for example, the BESTFIT software program using default parameters. It can be optimized by calculation of the percent difference between nucleotide sequences by the Smith-Waterman algorithm (eg University of Wisconsin Genetic Computing Group) run on . Greater than 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% sequence identity, or even 100% sequence identity, between the siRNA and a portion of the target gene is preferred. Alternatively, the double-stranded region of the RNA is subjected to stringent conditions (e.g., 400 mM NaCl, 40 mM PIPES pH 6.4, 1 mM EDTA, hybridization at 50°C or 70°C for 12-16 hours followed by washing). It can be functionally defined as a nucleotide sequence capable of hybridizing with a portion of a target gene transcript.

dsRNA의 이중 가닥 구조는 하나의 자기 상보성 RNA 가닥, 2개의 상보성 RNA 가닥, 또는 DNA 가닥 및 상보성 RNA 가닥에 의해 형성될 수 있다. 경우에 따라, RNA 이중 가닥 형성은 세포 내 또는 세포 외에서 시작될 수 있다. The double-stranded structure of a dsRNA can be formed by one self-complementary RNA strand, two complementary RNA strands, or a DNA strand and a complementary RNA strand. Optionally, RNA double-strand formation can be initiated intracellularly or extracellularly.

RNA는 세포당 1 카피 이상의 전달이 가능한 양으로 도입될 수 있다. 더 많은 용량(예를 들어, 세포당 적어도 5, 10, 100, 500 또는 1000 카피)의 이중 가닥 물질은 더 효과적인 억제를 발휘할 수 있는 한편, 더 적은 용량은 또한 특정 용도에 유용할 수 있다. 억제는 RNA의 이중 가닥 영역에 해당하는 뉴클레오티드 서열이 억제를 위한 표적이 된다는 점에서 서열 특이적이다.RNA can be introduced in an amount capable of delivering more than one copy per cell. Higher doses (eg, at least 5, 10, 100, 500 or 1000 copies per cell) of double-stranded material may exert more effective inhibition, while lower doses may also be useful for certain applications. Inhibition is sequence specific in that the nucleotide sequence corresponding to the double-stranded region of RNA is targeted for inhibition.

본 발명에서 사용될 때, 본 발명의 siRNA는 약 19∼30개 뉴클레오티드의 길이, 약 21∼27개 뉴클레오티드의 길이, 약 21∼25개 뉴클레오티드의 길이, 또는 약 21∼23개 뉴클레오티드의 길이의 이중 가닥 영역을 포함한다. siRNA는 뉴클레아제 복합체를 동원하여 특이적 서열과 쌍을 이룸으로써 그 복합체를 표적 유전자 전사체로 안내하는 것으로 이해된다. 그 결과, 상기 표적 유전자 전사체는 단백질 복합체 내의 뉴클레아제에 의해 분해된다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA 분자는 3' 하이드록실기를 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA 구성체는, 예를 들어, 효소 다이서(dicer) 존재 하에, 예를 들어, 계내에서 더 긴 이중 가닥 RNA를 가공하는 것에 의해 생성될 수 있다. 일 실시형태에서, 드로소필라(Drosophila) 시험관내 시스템이 사용된다. 이 실시형태에서, dsRNA를 드로소필라 배아 유래의 가용성 추출물과 배합하여 배합물을 형성한다. 이 배합물을, dsRNA가 약 21개∼약 27개 뉴클레오티드의 RNA 분자로 가공되는 조건 하에 유지한다. 상기 siRNA 분자를, 당업자에게 공지된 다수의 기법을 이용하여 정제할 수 있다. 예를 들어, siRNA를 정제하기 위해 겔 전기영동을 이용할 수 있다. 대안으로, siRNA를 정제하기 위해 비변성 컬럼 크로마토그래피와 같은 비변성법을 이용할 수 있다. 또한, siRNA를 정제하기 위해 크로마토그래피(예를 들어, 크기 배제 크로마토그래피), 글리세롤 구배 원심분리, 항체를 사용한 친화성 정제를 이용할 수 있다.When used in the present invention, the siRNA of the present invention is about 19-30 nucleotides in length, about 21-27 nucleotides in length, about 21-25 nucleotides in length, or about 21-23 nucleotides in length. contains the area It is understood that siRNAs recruit nuclease complexes to pair with specific sequences, thereby guiding the complexes to target gene transcripts. As a result, the target gene transcript is degraded by nucleases in the protein complex. In certain embodiments, the siRNA molecule includes a 3' hydroxyl group. In certain embodiments, the siRNA constructs can be generated by processing longer double-stranded RNA in situ, eg, in the presence of the enzyme dicer. In one embodiment, the Drosophila in vitro system is used. In this embodiment, dsRNA is combined with a soluble extract from Drosophila embryos to form a blend. The combination is maintained under conditions in which the dsRNA is processed into RNA molecules of about 21 to about 27 nucleotides. The siRNA molecule can be purified using a number of techniques known to those skilled in the art. For example, gel electrophoresis can be used to purify siRNA. Alternatively, non-denaturing methods such as non-denaturing column chromatography can be used to purify siRNA. In addition, chromatography (eg, size exclusion chromatography), glycerol gradient centrifugation, affinity purification using antibodies can be used to purify siRNA.

본 발명의 dsRNA(예를 들어, siRNA)는 화학 합성법 또는 재조합 핵산 기법에 의해 생성할 수 있다. 처리된 세포의 내인성 RNA 폴리머라제가 생체내 전사를 매개할 수 있거나, 또는 클로닝된 RNA 폴리머라제가 시험관내 전사에 사용될 수 있다. 본 발명에서 사용될 때, 본 발명의 dsRNA 또는 siRNA 분자가 RNA만을 포함하는 분자에 한정될 필요는 없으며, 화학적으로 변형된 뉴클레오티드 및 비뉴클레오티드를 추가로 포함한다. 예를 들어, 상기 dsRNA는, 예를 들어 세포 내 뉴클레아제에 대한 감수성을 감소시키고/시키거나, 생체이용률을 개선시키고/시키거나, 제제화 특성을 개선시키고/시키거나, 다른 약동학적 특성을 변화시키기 위해, 포스페이트-당 골격 또는 뉴클레오시드에 대한 변형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 질소 또는 황 헤테로 원자 중 하나 이상을 포함하도록 천연 RNA의 포스포디에스테르 결합을 변형시킬 수 있다. RNA 구조에 있어서의 변형은 dsRNA에 대한 일반적 반응을 피하면서 특이적인 유전적 억제가 가능하도록 조정할 수 있다. 마찬가지로, 아데노신 데아미나제의 활성을 차단하기 위해 염기를 변형시킬 수 있다. dsRNA는 효소에 의해, 또는 부분/완전 유기 합성에 의해 생성할 수 있으며, 시험관내 효소적 합성 또는 유기 합성에 의해 임의의 변형된 리보뉴클레오티드를 도입할 수 있다. RNA 분자의 화학적 변형 방법을 dsRNA를 변형시키는 데 적합하도록 변경할 수 있다(예를 들어, 문헌[Heidenreich et al. Nucleic Acids Res. 25:776-780, 1997]; 문헌[Wilson et al., J Mol.Recog. 7:89-98, 1994]; 문헌[Chen et al., Nucleic Acids Res. 23:2661-2668, 1995]; 문헌[Hirschbein et al., Antisense Nucleic Acids Drug Dev. 7:55-61, 1997] 참조). 예를 들어, dsRNA 또는 siRNA의 골격은 포스포로티오에이트, 포스포아미데이트, 포스포디티오에이트, 키메라 메틸포스포네이트-포스포디에스테르, 펩티드 핵산, 5-프로피닐-피리미딘 함유 올리고머 또는 당 변형(예를 들어, 2'-치환 리보뉴클레오시드, a-입체배치)으로 변형시킬 수 있다. 특정 경우, 본 발명의 dsRNA는 2'-하이드록시(2'-OH) 함유 뉴클레오티드가 결여되어 있다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA 분자는 포스포로티오에이트 센스 가닥을 포함한다. 특정 실시형태에서, 상기 siRNA 분자는 포스포디에스테르 안티센스 가닥을 포함한다.The dsRNA (eg, siRNA) of the present invention can be produced by chemical synthesis or recombinant nucleic acid techniques. Endogenous RNA polymerase of the treated cell can mediate transcription in vivo, or cloned RNA polymerase can be used for transcription in vitro. When used in the present invention, the dsRNA or siRNA molecules of the present invention need not be limited to molecules comprising only RNA, and further include chemically modified nucleotides and non-nucleotides. For example, the dsRNA may, for example, reduce susceptibility to intracellular nucleases, improve bioavailability, improve formulation properties, and/or alter other pharmacokinetic properties. To achieve this, modifications to the phosphate-sugar backbone or nucleoside may be included. For example, the phosphodiester bonds of native RNA can be modified to include one or more of nitrogen or sulfur heteroatoms. Modifications in RNA structure can be tailored to allow specific genetic inhibition while avoiding the general response to dsRNA. Similarly, bases can be modified to block the activity of adenosine deaminase. The dsRNA can be produced enzymatically or by partially/completely organic synthesis, and any modified ribonucleotides can be introduced by in vitro enzymatic or organic synthesis. Methods of chemical modification of RNA molecules can be adapted to suit modification of dsRNA (see, e.g., Heidenreich et al. Nucleic Acids Res. 25:776-780, 1997; Wilson et al., J Mol Recog.7:89-98, 1994] Chen et al., Nucleic Acids Res. , 1997]). For example, the backbone of a dsRNA or siRNA can be a phosphorothioate, phosphoramidate, phosphodithioate, chimeric methylphosphonate-phosphodiester, peptide nucleic acid, 5-propynyl-pyrimidine containing oligomer or sugar modification. (eg, 2'-substituted ribonucleosides, a-configuration). In certain cases, the dsRNA of the present invention lacks 2'-hydroxy (2'-OH) containing nucleotides. In certain embodiments, the siRNA molecule comprises a phosphorothioate sense strand. In certain embodiments, the siRNA molecule comprises a phosphodiester antisense strand.

특정 실시형태에서 상기 siRNA 분자의 적어도 한 가닥은 약 1개∼약 10개 뉴클레오티드의 길이, 약 1개∼5개 뉴클레오티드의 길이, 약 1개∼3개 뉴클레오티드의 길이, 또는 약 2개∼4개 뉴클레오티드의 길이의 3' 돌출부를 갖는다. 특정 실시형태에서, siRNA는 3' 돌출부를 갖는 한쪽 가닥을 포함할 수 있으며, 다른 쪽 가닥은 3' 말단이 평활 말단이다(예를 들어, 3' 돌출부를 갖지 않는다). 또 다른 실시형태에서, siRNA는 양쪽 가닥에 3' 돌출부를 포함할 수 있다. 돌출부의 길이는 각 가닥에 대해 동일하거나 상이할 수 있다. siRNA의 안정성을 추가로 증대시키기 위해, 3' 돌출부를 분해로부터 안정화시킬 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 RNA를 아데노신 또는 구아노신 뉴클레오티드와 같은 퓨린 뉴클레오티드를 포함시켜 안정화시킨다. 대안으로, 피리미딘 뉴클레오티드의 변형된 유사체에 의한 치환, 예를 들어, 유리딘 뉴클레오티드 3' 돌출부의 2'-데옥시티이니딘에 의한 치환은 허용되며, RNAi의 효율에 영향을 미치지 않는다. 2' 하이드록실의 부재는 조직 배양 배지에서 돌출부의 뉴클레아제 내성을 현저히 증대시키며 생체내에서 유익할 수 있다.In certain embodiments, at least one strand of the siRNA molecule is about 1 to about 10 nucleotides in length, about 1 to about 5 nucleotides in length, about 1 to 3 nucleotides in length, or about 2 to 4 nucleotides in length. It has a 3' overhang of nucleotides in length. In certain embodiments, the siRNA may comprise one strand with a 3' overhang and the other strand with a blunt end at the 3' end (eg, no 3' overhang). In another embodiment, the siRNA may include 3' overhangs on both strands. The length of the protrusions may be the same or different for each strand. To further enhance the stability of the siRNA, the 3' overhang can be stabilized from degradation. In one embodiment, the RNA is stabilized by including purine nucleotides such as adenosine or guanosine nucleotides. Alternatively, substitution by modified analogs of pyrimidine nucleotides, eg, substitution of uridine nucleotide 3' overhangs by 2'-deoxytinidine, is permissible and does not affect the efficiency of RNAi. The absence of the 2' hydroxyl significantly enhances the nuclease resistance of the overhangs in tissue culture media and can be beneficial in vivo.

또 다른 구체적인 실시형태에서, 본 발명의 dsRNA는 또한 긴 이중 가닥 RNA의 형태일 수 있다. 예를 들어, dsRNA는 적어도 25, 50, 100, 200, 300 또는 400개 염기이다. 일부 경우, dsRNA는 400∼800개 염기의 길이이다. 경우에 따라, dsRNA는 세포 내에서 분해되어, 예를 들어 세포 내에서 siRNA 서열을 생성한다.In another specific embodiment, the dsRNA of the invention may also be in the form of long double-stranded RNA. For example, a dsRNA is at least 25, 50, 100, 200, 300 or 400 bases. In some cases, the dsRNA is 400-800 bases in length. Optionally, the dsRNA is degraded within the cell, eg to generate siRNA sequences within the cell.

그러나, 생체내에서의 긴 이중 가닥 RNA의 사용이 항상 실용적인 것은 아닌데, 그 이유는 아마도 서열 독립적 dsRNA 반응에 의해 유발될 수 있는 유해 효과 때문인 것으로 생각된다. 이러한 실시형태에서는, 인터페론 또는 PKR의 효과를 감소시키는 국소적 전달 시스템 및/또는 제제의 사용이 바람직하다.However, the use of long double-stranded RNA in vivo is not always practical, presumably because of the detrimental effects that can be caused by sequence-independent dsRNA reactions. In such embodiments, the use of topical delivery systems and/or agents that reduce the effect of interferon or PKR is preferred.

[0062] 추가적인 특정 실시형태에서, dsRNA 또는 siRNA는 헤어핀 구조(또는 헤어핀 RNA)의 형태이다. 상기 헤어핀 RNA는 외인적으로 합성되거나 생체내에서 RNA 폴리머라제 III 프로모터로부터의 전사에 의해 형성될 수 있다. 포유동물 세포에서의 유전자 침묵을 위한 이러한 헤어핀 RNA의 제조 및 사용의 예는, 예를 들어 문헌[Paddison et al., Genes Dev. 16:948-58, 2002]; 문헌[McCaffrey et al., Nature 418:38-9, 2002]; 문헌[McManus et al., RNA 8:842-50, 2002]; 문헌[Yu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99:6047-6052, 2002]에 기재되어 있다. 바람직하게는, 이러한 헤어핀 RNA는 표적 유전자의 연속적이고 안정한 억제가 담보되도록 세포 또는 동물에서 조작된다. siRNA는 세포 내에서의 헤어핀 RNA의 가공에 의해 생성될 수 있는 것으로 당업계에 알려져 있다.[0062] In a further specific embodiment, the dsRNA or siRNA is in the form of a hairpin structure (or hairpin RNA). The hairpin RNA can be exogenously synthesized or formed in vivo by transcription from an RNA polymerase III promoter. Examples of the preparation and use of such hairpin RNAs for gene silencing in mammalian cells are described, eg, in Paddison et al., Genes Dev. 16:948-58, 2002]; McCaffrey et al., Nature 418:38-9, 2002; McManus et al., RNA 8:842-50, 2002; See Yu et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99:6047-6052, 2002. Preferably, these hairpin RNAs are engineered in cells or animals to ensure continuous and stable repression of target genes. It is known in the art that siRNAs can be generated by processing of hairpin RNAs within cells.

PCT 출원 WO 01/77350은, 진핵생물 세포에서 동일한 이식 유전자의 센스 RNA 전사체와 안티센스 RNA 전사체 둘다가 생성되도록 하는 이식 유전자의 양방향 전사를 위한 예시적인 벡터에 관해 기재한다. 따라서, 특정 실시형태에서, 본 발명은 하기의 독특한 특성을 갖는 재조합 벡터를 제공한다: 이것은 반대 방향으로 배열되어 관심있는 dsRNA에 대한 이식 유전자의 측면에 위치하는 2개의 중복 전사 유닛을 갖는 바이러스 레플리콘을 포함하며, 여기서 2개의 중복 전사 유닛은 숙주 세포에서의 동일한 이식 유전자 단편으로부터 센스 RNA 전사체와 안티센스 RNA 전사체 둘 다를 생성한다.PCT application WO 01/77350 describes an exemplary vector for bidirectional transcription of a transgene such that both sense RNA transcripts and antisense RNA transcripts of the same transgene are produced in eukaryotic cells. Accordingly, in certain embodiments, the present invention provides a recombinant vector having the following unique properties: It is a viral replica having two overlapping transcription units arranged in opposite directions and flanking the transgene for the dsRNA of interest. A cone, wherein the two overlapping transcription units generate both sense RNA transcripts and antisense RNA transcripts from the same transgene fragment in the host cell.

리보자임은 특별한 작은 분자의 존재 하에서만 유전자들을 교환하는 촉매성 RNA(Catalytic RNA)이며(ACS Chem. Biol. 2014, DOI: 10.1021/cb500567v). 자신들을 턴 오프(turn off), 턴 온(turn on) 할 수 있는 리보자임을 통해 유전자의 스플라이싱(splicing)을 조절할 수 있다. 자신들로부터 RNA를 스플라이싱할 수 있는 거대 리보자임인 그룹1 인트론(group 1 intron)이 있다. 트랜스 스플라이싱 리보자임(Trans splicing ribozyme)는 자신들의 유전자의 끝 부분에서 유전자를 교체하며 이를 타깃으로 하고 있는 목표 유전자와 교환하게 된다. Ribozymes are catalytic RNAs that exchange genes only in the presence of special small molecules (ACS Chem. Biol. 2014, DOI: 10.1021/cb500567v). The splicing of genes can be controlled through ribozymes that can turn themselves off and on. There are group 1 introns, which are large ribozymes capable of splicing RNA from themselves. Trans splicing ribozymes replace genes at the ends of their genes and exchange them with the target gene they are targeting.

2. mRNA2. mRNA

본 발명의 mRNAi는 항원, 항체, 치료용 단백질, 펩타이드 및 융합 단백질로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나일 수 있다. mRNAi는 치료 단백질 또는 펩타이드를 암화화하는 적어도 하나의 오픈 리딩 프레임을 포함한다. 병원성 항원, 종양성 항원, 알러지성 항원 또는 자가 면역성 항원과 같은 항원은 적어도 하나의 오픈 리딩 프레임에 의해 코딩된다. 거기에, 항원을 코딩하는 mRNAi의 투여는 상기 항원을 포함하는 질환에 대한 유전적 백신 접종 접근에 사용된다. 항체는 본 발명에 따른 mRNAi의 적어도 하나의 오픈 리딩 프레임에 의해 코딩된다.The mRNAi of the present invention may be any one selected from the group consisting of antigens, antibodies, therapeutic proteins, peptides, and fusion proteins. An mRNAi contains at least one open reading frame that encodes a therapeutic protein or peptide. Antigens such as pathogenic antigens, oncogenic antigens, allergenic antigens or autoimmune antigens are encoded by at least one open reading frame. Therein, administration of mRNAi encoding an antigen is used in a genetic vaccination approach against diseases involving the antigen. An antibody is encoded by at least one open reading frame of an mRNAi according to the present invention.

본 발명에 따른 mRNAi는 보고 유전자(reporter gene) 또는 표지 유전자(marker gene)를 포함하지 않는다. 바람직하게, 본 발명에 따른 mRNAi는 예를 들어, 루시퍼라아제(luciferase); 녹색 형광 단백질(green fluoricent protein)(GFP) 및 이의 변이체(예컨대, eGFP, mRNAi 또는 BFP); α-글로빈; 하이포잔틴-구아닌 포스포리보실트랜스퍼라아제(HGPRT); β-갈락토시다아제; 갈락토키나아제; 알카라인 포스파타아제; 분비 배아 알카라인 포스파타아제(secreted embryonic alkaline phosphatase)(SEAP)) 또는 저항성 유전자(예컨대, 네오마이신, 퓨로마이신, 하이그로마이신 및 제오신(zeocin))을 코딩하지 않는다. 본 발명에 따른 mRNAi는 루시퍼라아제를 코딩하지 않는다. 본 발명에 따른 mRNAi는 GFP 또는 이의 변이체를 코딩하지 않는다.mRNAi according to the present invention do not contain a reporter gene or a marker gene. Preferably, the mRNAi according to the present invention is selected from, for example, luciferase; green fluorescent protein (GFP) and its variants (eg eGFP, mRNAi or BFP); α-globin; hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT); β-galactosidase; galactokinase; alkaline phosphatase; It does not encode secreted embryonic alkaline phosphatase (SEAP)) or resistance genes (eg neomycin, puromycin, hygromycin and zeocin). mRNAi according to the present invention do not encode luciferase. mRNAi according to the present invention do not encode GFP or variants thereof.

<융합 단백질><Fusion protein>

융합 단백질은 단일 단위로 전사되고 번역되어 단일 폴리 펩타이드를 생성하도록 결합된 별도의 유전자에 의해 코딩된 적어도 두 개의 도메인 이상으로 구성된 단백질이다. 기본적으로 두 가지 유형의 융합 단백질이 있다. 첫 번째는 종단 간 융합되고 일반적으로 링커에 의해 연결된 두 개의 단백질 또는 단백질 서브 유닛으로 구성되고 두 번째는 두 공여자의 아미노산이 융합 단백질에 산재되어 있다. A fusion protein is a protein composed of at least two or more domains encoded by separate genes that are combined to produce a single polypeptide that is transcribed and translated as a single unit. There are basically two types of fusion proteins. The first consists of two proteins or protein subunits fused end-to-end and usually connected by a linker, and the second has amino acids from two donors interspersed in the fusion protein.

전자는 링커 펩타이드로 융합된 이종 단백질 폴리펩타이드; 및 특수목적 펩타이드와 단백질이 결합한 폴리펩타이드;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나일 수 있다.The former is a heterologous protein polypeptide fused to a linker peptide; It may be any one selected from the group comprising; and a polypeptide in which a special purpose peptide and a protein are bound.

융합 단백질은 통합된 단백질 도메인에 따라 분류될 수 있다. 종종 하나의 융합 파트너는 분자 인식 기능을 가지고 있는 반면 다른 파트너는 안정성 및 반감기 개선, 세포 독성 효과 또는 새로운 표적화 및 전달 경로와 같은 특정 기능이 있을 수 있다. 치료용 융합 단백질은 면역 독소, 사이토카인 융합, 단편 결정화 가능 (Fc) 융합, 알부민 융합 및 이들 부류에 속하지 않는 기타 일 수 있다. 현재 진행중인 대부분의 재조합 단백질 임상 시험은 단클론 항체를 포함하지만, 융합 단백질은 앞으로도 중요한 치료 분자가 될 것으로 예상된다.Fusion proteins can be classified according to the protein domains they have been incorporated into. Often, one fusion partner has molecular recognition functions while the other partner may have specific functions, such as improved stability and half-life, cytotoxic effects, or novel targeting and delivery pathways. Therapeutic fusion proteins can be immunotoxins, cytokine fusions, fragment crystallizable (Fc) fusions, albumin fusions and others not within these classes. Although most clinical trials of recombinant proteins currently in progress involve monoclonal antibodies, fusion proteins are expected to become important therapeutic molecules in the future.

<병원성 항원(Pathogenic antigens)><Pathogenic antigens>

본 발명에 따른 mRNAi는 병원성 항원 또는 이의 절편, 변이체 또는 유도체를 포함하는 단백질 또는 펩타이드를 코딩할 수 있다. 이와 같은 병원성 항원은 개체, 특히 포유동물 개체, 더욱 특히 인간에서 면역적 반응을 일으키는 병원성 유기체, 특히 박테리아, 바이러스 또는 원생동물(다세포(multicellular)) 병원성 유기체로부터 유래된다. 더욱 구체적으로, 바람직하게 병원성 항원은 표면 항원, 예를 들어, 바이러스 또는 박테리아 또는 원생동물 유기체의 표면에 위치한 단백질(또는 단백질의 절편, 예를 들어, 표면 항원의 외부 부분)이다.The mRNAi according to the present invention may encode proteins or peptides including pathogenic antigens or fragments, variants or derivatives thereof. Such pathogenic antigens are derived from pathogenic organisms, in particular bacteria, viruses or protozoan (multicellular) pathogenic organisms that evoke an immune response in a subject, in particular a mammalian subject, more particularly a human. More specifically, preferably the pathogenic antigen is a surface antigen, eg a protein (or a fragment of a protein, eg an external portion of a surface antigen) located on the surface of a viral or bacterial or protozoan organism.

병원성 항원은 바람직하게 감염성 질환과 관련된 병원체로부터 유래된 항원으로부터 선택된다. 특히 바람직한 항원은 인플루엔자 바이러스, 호흡기 합포체 바이러스(RSV), 단순 포진 바이러스(HSV), 인유두종바이러스(HPV), 인간 면역결핍 바이러스(HIV), 플라스모디움(Plsmodium), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 댕기 바이러스(Dengue virus), 클라미디아 트라코마티스(Chlamydia trachomatis), 사이토메갈로바이러스(CMV), B형 간염 바이러스, 마이코박테리움 투버쿨로시스(Mycobacterium tuberculosis), 광견병 바이러스 및 황열병 바이러스로부터 선택된 병원체이다.Pathogenic antigens are preferably selected from antigens derived from pathogens associated with infectious diseases. Particularly preferred antigens are influenza virus, respiratory syncytial virus (RSV), herpes simplex virus (HSV), human papillomavirus (HPV), human immunodeficiency virus (HIV), Plasmodium, Staphylococcus aureus aureus), Dengue virus, Chlamydia trachomatis, cytomegalovirus (CMV), hepatitis B virus, Mycobacterium tuberculosis, rabies virus and yellow fever virus am.

본 발명에 따른 mRNAi는 광견병 바이러스 단백질 또는 펩타이드 또는 이의 항원성 절편을 코딩한다. 바람직하게, 본 발명에 따른 mRNAi는 광견병 바이러스의 당단백질 G(RAV-G), 핵단백질 N(RAV-N), 인단백질 P(RAV-P), 매트릭스 단백질 M(RAV-M) 또는 RNA 폴리머라아제 L(RAV-L), 또는 이의 절편, 변이체 또는 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 항원성 단백질 또는 펩타이드를 코딩한다.mRNAi according to the present invention encode rabies virus proteins or peptides or antigenic fragments thereof. Preferably, mRNAi according to the present invention is rabies virus glycoprotein G (RAV-G), nucleoprotein N (RAV-N), phosphoprotein P (RAV-P), matrix protein M (RAV-M) or RNA polymer Encodes an antigenic protein or peptide selected from the group consisting of lase L (RAV-L), or fragments, variants or derivatives thereof.

본 발명에 따른 mRNAi는 호흡기 합포체 바이러스(ripiratory syncytial virus)(RSV) 단백질 또는 펩타이드 또는 이의 항원성 절편을 코딩한다. 바람직하게, 본 발명에 따른 SM_mRNAi는 호흡기 합포체 바이러스(RSV)의 융합 단백질 F, 당단백질 G, 짧은 소수성 단백질 SH, 매트릭스 단백질 M, 핵단백질 N, 라지 폴리머라아제 L, M2-1 단백질, M2-2 단백질, 인단백질 P, 비-구조 단백질 NS1 또는 비-구조 단백질 NS2, 또는 이의 절편, 변이체 또는 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 항원성 단백질 또는 펩타이드를 코딩한다.An mRNAi according to the present invention encodes a respiratory syncytial virus (RSV) protein or peptide or an antigenic fragment thereof. Preferably, SM_mRNAi according to the present invention is a respiratory syncytial virus (RSV) fusion protein F, glycoprotein G, short hydrophobic protein SH, matrix protein M, nucleoprotein N, large polymerase L, M2-1 protein, M2 -2 Encodes an antigenic protein or peptide selected from the group consisting of a protein, phosphoprotein P, non-structural protein NS1 or non-structural protein NS2, or a fragment, variant or derivative thereof.

<종양 항원><Tumor antigen>

본 발명에 따른 mRNAi는 종양 항원, 상기 종양 항원의 절편, 변이체 또는 유도체를 포함하는 펩타이드 또는 단백질을 포함하는 단백질 또는 펩타이드를 코딩할 수 있으며, 항원 또는 상기 종양 항원의 절편, 변이체 또는 유도체이다.The mRNAi according to the present invention may encode a tumor antigen, a peptide including a fragment, variant or derivative of the tumor antigen, or a protein or peptide including a protein, and is an antigen or a fragment, variant or derivative of the tumor antigen.

종양유전자(KRAS, p53 등) 돌연변이체의 암항원, 종양 항원 NY-iO-1, 5T4, MAGE-C1, MAGE-C2, 서바이빈(Survivin), Muc-1, PSA, PSMA, PSCA, STEAP 및 PAP는 특히 바람직하다. 투여되는 mRNAi는 치료 단백질 또는 이의 절편, 변이체 또는 유도체를 포함하는 단백질 또는 펩타이드를 코딩한다.Cancer antigens of oncogenes (KRAS, p53, etc.) mutants, tumor antigens NY-iO-1, 5T4, MAGE-C1, MAGE-C2, Survivin, Muc-1, PSA, PSMA, PSCA, STEAP and PAP are particularly preferred. The mRNAi to be administered encode proteins or peptides, including therapeutic proteins or fragments, variants or derivatives thereof.

본 발명의 치료 단백질은 임의의 유전성(inherited) 또는 후천성(acquired) 질환의 치료에 유익하거나, 개인(individual)의 상태를 향상시키는 펩타이드 또는 단백질이다. 특히, 치료 단백질은 치료제의 생성에 큰 역할을 하며, 다른 기능 중 유전적 오류를 변형 및 수리, 암세포 또는 병원체 감염된 세포를 파괴, 면역계 장애를 치료, 대사 또는 내분비 장애를 치료할 수 있다. 예를 들어, 에리스로포이에틴(EPO), 단백질 호르몬은 신장 합병증의 일반적인 원인인 적혈구 결핍 환자를 치료하는데 이용될 수 있다. 또한, 어쥬번트 단백질, 치료 항체는 치료 단백질 및 예를 들어, 폐경기 여성의 치료에 이용될 수 있는 호르몬 대체 요법(hormone replacement therapy)에 의해서도 포함된다. 더욱 최근 접근에서, 환자의 체세포는 분쟁(disputed) 줄기세포 요법을 대체하는 다능성 줄기세포로 역분화하는데 사용된다. 또한, 체세포의 역분화에 사용되거나 줄기세포의 분화에 사용되는 이들 단백질은 치료 단백질로서 본 발명에 정의된다. 또한, 치료 단백질은 예를 들어, 상처 치료, 조직 재생, 신생 혈관 생성 등 다른 목적을 위해 사용될 수 있다.Therapeutic proteins of the present invention are peptides or proteins that are beneficial in the treatment of any inherited or acquired disease or improve the condition of an individual. In particular, therapeutic proteins play a large role in the creation of therapeutics and, among other functions, can modify and repair genetic errors, destroy cancer cells or pathogen-infected cells, treat immune system disorders, and treat metabolic or endocrine disorders. For example, erythropoietin (EPO), a protein hormone, can be used to treat patients with red blood cell deficiency, a common cause of renal complications. Adjuvant proteins, therapeutic antibodies are also encompassed by therapeutic proteins and hormone replacement therapy, which can be used, for example, in the treatment of postmenopausal women. In a more recent approach, a patient's somatic cells are used to dedifferentiate into pluripotent stem cells replacing disputed stem cell therapy. In addition, these proteins used for dedifferentiation of somatic cells or for differentiation of stem cells are defined in the present invention as therapeutic proteins. In addition, therapeutic proteins may be used for other purposes, such as wound healing, tissue regeneration, and angiogenesis.

따라서, 치료 단백질은 예를 들어, 감염성 질환, 신생물(neoplasm)(예를 들어, 암 또는 종양 질환), 혈액 및 혈액-형성 기관 질환, 내분비, 영양성 및 대사 질환, 신경계 질환, 순환계 질환, 호흡계 질환, 소화계 질환, 피부 및 피하 조직 질환, 근골격계 및 결합 조직 질환 및 비뇨생식계(genitourinary system) 질환과 같은 다양한 질환(독립적으로 유전성 또는 후천성인 경우)의 치료를 포함하는 다양한 목적에 사용될 수 있다.Thus, therapeutic proteins may be used, for example, in infectious diseases, neoplasms (eg cancer or tumor diseases), diseases of the blood and blood-forming organs, endocrine, nutritional and metabolic diseases, diseases of the nervous system, diseases of the circulatory system, respiratory system diseases, diseases of the digestive system, diseases of the skin and subcutaneous tissue, diseases of the musculoskeletal system and connective tissue, and diseases of the genitourinary system (if independently inherited or acquired).

그 중에서도 대사 또는 내분비 장애의 치료에 사용될 수 있는 특히 바람직한 치료 단백질은 기능성 단백질의 이의 부족한 내부 생산량을 충분한 양으로 교체하여 개체를 치료하기 위한 것이므로 치료 단백질로 이해된다. 따라서, 이와 같은 치료 단백질은 일반적으로 포유동물, 특히 인간 단백질이다. 혈액 장애, 순환계 질환, 호흡계 질환, 암 또는 종양 질환, 감염성 질환 또는 면역 결핍증의 치료를 위해서는 치료 단백질이 사용될 수 있다: Particularly preferred therapeutic proteins that can be used in the treatment of metabolic or endocrine disorders, among others, are intended to treat a subject by replacing their insufficient endogenous production of a functional protein with a sufficient amount, and are therefore understood as therapeutic proteins. Accordingly, such therapeutic proteins are generally mammalian, particularly human proteins. Therapeutic proteins can be used for the treatment of blood disorders, diseases of the circulatory system, diseases of the respiratory system, cancer or neoplastic diseases, infectious diseases or immunodeficiencies:

더욱이, 어쥬번트(adjuvant) 또는 면역 자극 단백질도 치료 단백질이란 용어에 포함된다. 어쥬번트 또는 면역 자극 단백질은 개체 내 면역 반응을 유도, 변형 또는 개선하여 특정 질환을 치료하거나 개체의 상태를 완화하는데 사용될 수 있다. 어쥬번트 단백질은 예를 들어, TLR에 대한 외부 TLR 리간드의 결합 반응으로서(포유동물에서) 선천적 면역 반응을 유도할 수 있는 임의의 인간 단백질 또는 펩티드를 일반적으로 포함하는 포유동물, 특히 인간 어쥬번트 단백질로부터 선택될 수 있다. 와 같은 단백질들로 이루어진 군으로부터 선택된다. 포유동물, 특히 인간 어쥬번트 단백질은 또한 열 충격 단백질, 또는 이와 같은 인간 어쥬번트 단백질 중 임의의 것의 임의의 종 동족체로 이루어진 군으로부터 선택될 수도 있다. 포유동물, 특히 인간 어쥬번트 단백질은 또한 선천적 면역 반응을 유도 또는 강화하는 단백질, 를 포함할 수 있다.Furthermore, adjuvants or immune stimulatory proteins are also included in the term therapeutic protein. An adjuvant or immune stimulatory protein can be used to treat a particular disease or alleviate a condition in a subject by inducing, modifying or improving the immune response in the subject. An adjuvant protein is a mammalian, in particular human adjuvant protein, which generally includes any human protein or peptide capable of eliciting an innate immune response (in mammals), for example, as a binding response of a foreign TLR ligand to the TLR. can be selected from. It is selected from the group consisting of proteins such as The mammalian, particularly human adjuvant protein may also be selected from the group consisting of a heat shock protein, or any species homolog of any of such human adjuvant proteins. Mammalian, particularly human adjuvant proteins may also include proteins that induce or enhance the innate immune response.

<치료 단백질><Therapeutic protein>

혈액 장애, 순환계 질환, 호흡계 질환, 암 또는 종양 질환, 감염성 질환 또는 면역 결핍증 치료를 위한 치료 단백질 또는 어쥬번트 단백질은 일반적으로 치료되어야 할 동물에 따라서 포유동물 기원, 바람직하게는 인간 기원의 단백질이다. 인간 개체는, 예를 들어, 인간 기원의 치료 단백질에 의해 치료되는 것이 바람직하다.Therapeutic proteins or adjuvant proteins for the treatment of blood disorders, diseases of the circulatory system, diseases of the respiratory system, cancer or tumor diseases, infectious diseases or immunodeficiencies are generally proteins of mammalian origin, preferably of human origin, depending on the animal to be treated. A human subject is preferably treated with a therapeutic protein of human origin, for example.

병원성 어쥬번트 단백질은, 일반적으로 (포유동물에서) 선천적 면역 반응을 유도할 수 있는 병원성 어쥬번트 단백질을 포함하며, 더욱 바람직하게는 박테리아, 원생동물, 바이러스 또는 곰팡이 등으로부터 유래된 병원성 어쥬번트 단백질, 예를 들어, 박테리아 (어쥬번트) 단백질, 원생동물 (어쥬번트) 단백질(예를 들어, 톡소플라즈마곤디(Toxoplasma gondii)의 프로필린 유사 단백질), 바이러스 (어쥬번트) 단백질, 또는 곰팡이 (어쥬번트) 단백질 등으로부터 선택되는 병원성 어쥬번트 단백질을 포함한다.Pathogenic adjuvant proteins generally include pathogenic adjuvant proteins capable of inducing an innate immune response (in mammals), more preferably pathogenic adjuvant proteins derived from bacteria, protozoa, viruses or fungi; For example, a bacterial (adjuvant) protein, a protozoan (adjuvant) protein (e.g., a propylin-like protein of Toxoplasma gondii), a viral (adjuvant) protein, or a fungal (adjuvant) and pathogenic adjuvant proteins selected from proteins and the like.

박테리아 (어쥬번트) 단백질은 또한 박테리아 플라젤린(flagellin)을 포함할 수 있다. 원생동물 (어쥬번트) 단백질은 병원성 어쥬번트 단백질의 추가 예이다. 원생동물 (어쥬번트) 단백질은 어쥬번트 특성을 나타내는 임의의 원생동물 단백질로부터 선택될 수 있으며, 바이러스 (어쥬번트) 단백질은 병원성 어쥬번트 단백질의 또 다른 예이다. 바이러스 (어쥬번트) 단백질은 어쥬번트 특성을 나타내는 임의의 바이러스 단백질로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 호흡기 합포체 바이러스(Ripiratory Syncytial Virus) 융합 당단백질(F-단백질), MMT 바이러스 유래 외피 단백질(envelope protein), 마우스 백혈병 바이러스 단백질, 야생형 홍역 바이러스의 헤마글루티닌(Hemagglutinin) 단백질 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 곰팡이 (어쥬번트) 단백질도 병원성 어쥬번트 단백질의 추가의 예이다. 본 발명에서, 곰팡이 (어쥬번트) 단백질은 어쥬번트 특성을 나타내는 임의의 곰팡이 단백질로부터 선택될 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 곰팡이 면역 조절 단백질(fungal immunomodulatory protein)(FIP; LZ-8) 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 마지막으로, 어쥬번트 단백질은 추가로 키홀-림펫 헤모시아닌(keyhole-limpet hemocyanin)(KLH), OspA 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수도 있다.Bacterial (adjuvant) proteins may also include bacterial flagellin. Protozoan (adjuvant) proteins are further examples of pathogenic adjuvant proteins. Protozoan (adjuvant) proteins can be selected from any protozoan protein that exhibits adjuvant properties, and viral (adjuvant) proteins are another example of pathogenic adjuvant proteins. The viral (adjuvant) protein can be selected from any viral protein exhibiting adjuvant properties, more preferably, but not limited to, a Respiratory Syncytial Virus Fusion Glycoprotein (F-protein) , MMT virus-derived envelope protein, mouse leukemia virus protein, wild-type measles virus hemagglutinin protein, and the like. Fungal (adjuvant) proteins are further examples of pathogenic adjuvant proteins. In the present invention, the fungal (adjuvant) protein may be selected from any fungal protein exhibiting adjuvant properties, more preferably consisting of fungal immunomodulatory protein (FIP; LZ-8) and the like. can be selected from the group. Finally, the adjuvant protein may further be selected from the group consisting of keyhole-limpet hemocyanin (KLH), OspA and the like.

치료 단백질은 호르몬 대체 치료법, 특히 폐경기 여성의 치료에 사용될 수 있다. 이들 치료 단백질은 오에스테로겐(oitrogens), 프로게스테론 또는 프로게스틴(progitins), 및 종종 테스토스테론으로부터 선택되는 것이 바람직하다.Therapeutic proteins may be used in hormone replacement therapy, particularly in the treatment of postmenopausal women. These therapeutic proteins are preferably selected from oitrogens, progesterone or progitins, and often testosterone.

더욱이, 치료 단백질은 체세포를 다능성(pluripotent) 또는 전능성(omnipotent) 줄기세포로 역분화하는데 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 여러 인자 특히, Oct-3/4, Sox 유전자 군(Sox1, Sox2, Sox3 및 Sox15), Klf 군(Klf1, Klf2, Klf4 및 Klf5), Myc 군(c-myc, L-myc 및 N-myc), Nanog 및 LIN28이 설명되어 있다.Moreover, therapeutic proteins can be used to dedifferentiate somatic cells into pluripotent or omnipotent stem cells. For this purpose, several factors, in particular Oct-3/4, Sox gene family (Sox1, Sox2, Sox3 and Sox15), Klf family (Klf1, Klf2, Klf4 and Klf5), Myc family (c-myc, L-myc and N-myc), Nanog and LIN28 are described.

치료 항체도 치료 단백질로서 본 발명에 정의되어 있다. 이들 치료 항체는 그 중에서도 암 또는 종양 질환의 치료에 사용되는 항체, 그 중에서도 혈액 장애의 치료에 사용되는 항체, 그 중에서도 면역 조절에 사용되는 항체, 당뇨병 치료에 사용되는 항체, 알츠하이머 질환 치료에 사용되는 항체, 천식 치료에 사용되는 항체를 포함할 수 있다, A therapeutic antibody is also defined herein as a therapeutic protein. These therapeutic antibodies include, inter alia, antibodies used in the treatment of cancer or neoplastic diseases, inter alia antibodies used in the treatment of hematological disorders, inter alia antibodies used in immunomodulation, antibodies used in the treatment of diabetes, antibodies used in the treatment of Alzheimer's disease, among others. antibodies, antibodies used to treat asthma,

본 발명에 따른 mRNAi의 코딩 영역은 모노-, 디-, 또는 심지어 멀티시스트론 RNA, 즉, 1, 2 또는 그 이상의 단백질 또는 펩타이드의 코딩 서열을 운반하는 RNA로서 발생할 수 있다. 이와 같은 디-, 또는 심지어 멀티시스트론 RNA 내 코딩 서열은 예를 들어, 본 발명에 설명된 바와 같은 적어도 하나의 내부 리보솜 도입 위치(IRES) 또는 여러 단백질 또는 펩타이드를 포함하는 폴리펩타이드의 절단을 유도하는 신호 펩타이드에 의해 분리될 수 있다.The coding region of an mRNAi according to the present invention may occur as a mono-, di-, or even multicistronic RNA, i.e. an RNA carrying the coding sequence of one, two or more proteins or peptides. Coding sequences in such di-, or even multicistronic RNAs direct cleavage of polypeptides, including, for example, at least one internal ribosome entry site (IRES) or several proteins or peptides as described herein. can be separated by a signal peptide that

3. 압타머3. Aptamers

압타머는 표적 분자들에 대해 높은 특이적 결합성을 가지는, 표적 화합물 또는 분자의 특이적 리간드이다. 압타머는 고전적인 왓슨-클릭(Watson-Crick) 염기쌍 형성 이외의 상호작용을 통하여 분자에 대해 고도의 특이적 결합 친화도를 보이는 핵산 분자이다. 압타머는 선택된 표적에 특이적으로 결합하여 표적의 활성을 조정할 수 있는 것으로서, 예를 들면 압타머 결합을 통해 표적의 작용 능력을 차단할 수 있다. 무작위 서열 올리고뉴클레오티드의 풀(pool)로부터 생체외 선별 과정에 의해, 성장 인자, 전사 인자, 효소, 면역글로불린 및 수용체 등을 포함한 단백질에 대응하는 압타머가 생성된 바 있다.Aptamers are specific ligands of target compounds or molecules that have high specific binding to target molecules. Aptamers are nucleic acid molecules that exhibit a high degree of specific binding affinity to molecules through interactions other than classical Watson-Crick base pairing. An aptamer is capable of modulating the activity of a target by specifically binding to a selected target, and for example, it is possible to block the function of a target through aptamer binding. Aptamers corresponding to proteins including growth factors, transcription factors, enzymes, immunoglobulins and receptors have been generated by an in vitro selection process from a pool of random sequence oligonucleotides.

전형적인 압타머는 크기가 10∼15 kDa(30∼45 뉴클레오티드)으로서, 나노 몰 이하의 친화도로 그 표적에 결합하며, 밀접하게 관련된 표적들에 대해 차별성을 나타낸다(일례로, 압타머는 통상적으로 동일한 유전자군에 속하는 다른 단백질에 결합하지 않는다).A typical aptamer is 10-15 kDa (30-45 nucleotides) in size, binds to its target with sub-nanomolar affinity, and differentiates against closely related targets (e.g., aptamers are typically of the same gene family). does not bind to other proteins belonging to).

압타머의 선정방법으로는, "SELEX™"(Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment)" 방법이 널리 사용되고 있다. SELEX 방법은 표적 분자에 높은 특이적 결합성을 가진 핵산 분자의 생체외 전개에 관한 방법으로, 1990. 6. 11 출원의 미국특허 출원 제07/536,428호(현재 포기), 미국특허 제5,475,096호(발명의 명칭:"Nucleic Acid Ligands") 및 미국특허 제5,270,163호(발명의 명칭: "Nucleic Acid Ligands") 등에 기재되어 있다.As an aptamer selection method, the "SELEX™" (Systematic Evolution of Ligands by Exponential Enrichment) method is widely used. The SELEX method is a method for in vitro development of nucleic acid molecules with high specific binding to target molecules. U.S. Patent Application Serial No. 07/536,428 filed on June 11, 1990 (now abandoned), U.S. Patent No. 5,475,096 (titled "Nucleic Acid Ligands") and U.S. Patent No. 5,270,163 (titled "Nucleic Acid Ligands"). Nucleic Acid Ligands") and the like.

SELEX 방법은, 핵산이 다양한 2 차원 및 3 차원 구조를 형성하기에 충분한 능력과, 실질적으로 임의의 화학적 화합물과 함께(단량체 또는 중합체 상관없이) 리간드로서 작용(즉, 특이적 결합 쌍을 형성)하기에 충분한, 단량체 내에서 이용 가능한 화학적 다기능성(chemical versatility)을 보유한다는 것을 바탕으로 한다. 임의의 크기 또는 조성을 갖는 분자가 표적으로 이용될 수 있다.The SELEX method requires nucleic acids to have sufficient ability to form a variety of two-dimensional and three-dimensional structures and to act as ligands (i.e., form specific binding pairs) with virtually any chemical compound (whether monomeric or polymeric). It is based on having a chemical versatility available in the monomer that is sufficient for Molecules of any size or composition can be used as targets.

일련의 구조학적 연구 결과, 압타머는 항체-항원 복합체에서 친화도와 높은 선택적 결합을 부여하는 동일한 유형의 결합 상호작용(예를 들면, 수소 결합, 정전기적 상보성, 소수성 접촉, 입체적 배제(steric exclusion))을 이용할 수 있는 것으로 나타났다. 압타머는 높은 선택성 및 친화도, 생물학적 효능 및 우수한 약동학적 특성을 포함하여, 치료제 및 진단제로서 사용하기에 바람직한 다수의 특징들을 가지고 있다. 또한, 압타머는 항체 및 기타 생물학적 단백질을 능가하는, 다음에 예시한 바와 같은 특이적인 경쟁적 이점이 있다.A series of structural studies have shown that aptamers have the same type of binding interactions (e.g., hydrogen bonding, electrostatic complementarity, hydrophobic contact, steric exclusion) conferring affinity and highly selective binding in antibody-antigen complexes. was found to be available. Aptamers possess a number of desirable characteristics for use as therapeutic and diagnostic agents, including high selectivity and affinity, biological potency and excellent pharmacokinetic properties. In addition, aptamers have specific competitive advantages over antibodies and other biological proteins, as exemplified below.

4. 리보자임4. Ribozyme

본 발명에서 사용된 "리보자임"이라는 용어는 효소처럼 작용하는 RNA 분자 또는 그 RNA 분자를 포함하는 단백질로 구성되는 분자로 RNA 효소 또는 촉매적 RNA라고도 불린다. 명확한 3차 구조를 갖는 RNA 분자로 화학반응을 수행하며 촉매적 또는 자기촉매적 특성을 가진다. 일부 리보자임은 자기 또는 다른 RNA 분자를 절단하여 활성을 저해하고, 다른 리보자임은 리보솜의 아미노전달효소(aminotransferase) 활성을 촉매하는 것으로 알려져다.As used herein, the term "ribozyme" is a molecule composed of an RNA molecule that acts like an enzyme or a protein containing the RNA molecule, and is also called an RNA enzyme or catalytic RNA. An RNA molecule with a clear tertiary structure that performs chemical reactions and has catalytic or autocatalytic properties. Some ribozymes inhibit their activity by cleaving their own or other RNA molecules, and other ribozymes are known to catalyze the activity of ribosome aminotransferases.

이러한 리보자임에는 망치머리(hammerhead) 리보자임, VS 리보자임 및 헤어핀(hairpin) 리보자임 등이 포함될수 있다.Such ribozymes may include hammerhead ribozymes, VS ribozymes, and hairpin ribozymes.

본 발명에 따른 리보자임은 트랜스-스플라이싱 반응을 통해 암 특이적 유전자의 활성을 저해시켜서 선택적인 항암 효과를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라 암 치료 유전자와 접합된 형태로 발현되어 암 치료 유전자를 활성화시킬수 있다. 따라서, 암 특이적 유전자를 불활성화시키고, 암 치료 유전자를 활성화시킬 수 있는 특성을 나타낸다The ribozyme according to the present invention not only exhibits a selective anticancer effect by inhibiting the activity of a cancer-specific gene through a trans-splicing reaction, but also activates a cancer therapeutic gene by being expressed in a conjugated form with a cancer therapeutic gene. there is. Therefore, it exhibits properties capable of inactivating cancer-specific genes and activating cancer therapeutic genes.

VII. 관심 RNA 생산 및 정제VII. RNA of interest production and purification

이렇게 하여 얻은 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포를 이용하여 관심 RNA를 생산 및 정제를 할 수 있다.The RNA of interest can be produced and purified using the thus obtained host cell containing the RNA transcription system of interest.

상기 방법은 관심 RNA를 생산하는 방법으로서, 상기 숙주세포를 배양하고 전사된 관심 RNA를 수집하는 단계를 포함하는 방법이다. 배지에서 숙주세포를 배양함으로써 관심 RNA가 숙주세포에서 전사되고 축적될 수 있다. 즉, 구체적으로, 상기 방법은 관심 RNA를 생산하는 방법으로서, 상기 숙주세포를 배지에서 배양하고, 상기 관심 RNA를 전사하여 상기 관심 RNA를 숙주세포에 축적시키고, 상기 관심 RNA를 수집하는 단계를 포함하는 방법이다. The method is a method for producing the RNA of interest, which includes culturing the host cell and collecting the transcribed RNA of interest. By culturing the host cells in the medium, the RNA of interest can be transcribed and accumulated in the host cells. That is, specifically, the method is a method for producing the RNA of interest, comprising the steps of culturing the host cell in a medium, transcribing the RNA of interest to accumulate the RNA of interest in the host cell, and collecting the RNA of interest. way to do it

세균은, 예를 들면 세균 등의 세균의 배양에 통상 사용되는 배양 조건에 따라 배양할 수 있다. 세균은, 예를 들어 탄소원, 질소원 및 무기 이온을 포함하는 통상의 배지 중에서 배양할 수 있다. 또한, 예를 들어 비타민, 아미노산과 같은 유기 미량 영양소도 필요에 따라 첨가할 수 있다.Bacteria, for example, can be cultured according to culture conditions commonly used for culturing bacteria such as bacteria. Bacteria can be cultured in a conventional medium containing, for example, a carbon source, a nitrogen source and inorganic ions. In addition, for example, organic micronutrients such as vitamins and amino acids may be added as needed.

탄소원으로서는, 예를 들면, 포도당, 자당 등의 탄수화물, 아세트산 등의 유기산, 알코올 등을 사용할 수 있다. 질소원으로서는, 예를 들면 암모니아 가스, 암모니아수, 암모늄염 등을 사용할 수 있다. 무기 이온으로서는, 예를 들면 칼슘 이온, 마그네슘 이온, 인산 이온, 칼륨 이온, 철 이온 등을 필요에 따라 적절히 사용할 수 있다. 배양은 pH 5.0 내지 8.5 및 15 내지 37℃의 적절한 범위 내에서 호기성 조건 하에서 10 내지 120시간 동안 수행될 수 있다. 또한, 세균과 같은 세균을 이용한 L-아미노산 생산을 위한 배양 조건 및 세균과 같은 세균을 이용한 단백질의 분비 생산 방법에 대한 배양 조건은 참조될 수 있다(WO01/23591, WO2005/103278, WO2013/065869, WO2013/065772, WO2013/118544, WO2013/062029 등). 또한, 관심 RNA의 발현에 유도성 프로모터를 사용하면 관심 RNA의 발현을 적절히 유도할 수 있다.As the carbon source, for example, carbohydrates such as glucose and sucrose, organic acids such as acetic acid, alcohol, and the like can be used. As a nitrogen source, ammonia gas, ammonia water, ammonium salt, etc. can be used, for example. As the inorganic ion, for example, a calcium ion, magnesium ion, phosphate ion, potassium ion, iron ion, etc. can be appropriately used as needed. Culturing may be performed for 10 to 120 hours under aerobic conditions within an appropriate range of pH 5.0 to 8.5 and 15 to 37 °C. In addition, culture conditions for L-amino acid production using bacteria such as bacteria and culture conditions for secretion production methods of proteins using bacteria such as bacteria may be referenced (WO01/23591, WO2005/103278, WO2013/065869, WO2013/065772, WO2013/118544, WO2013/062029, etc.). In addition, expression of the RNA of interest can be appropriately induced by using an inducible promoter for expression of the RNA of interest.

이러한 조건에서 세균을 배양함으로써 관심 RNA가 전사되어 세균의 세포에 축적된다.By culturing the bacteria under these conditions, the RNA of interest is transcribed and accumulated in the cells of the bacteria.

관심 RNA의 발현 및 축적은, 예를 들면, 세포 추출물을 시료로 하는 분획을 전기영동에 적용하고, 관심 RNA의 분자량에 대응하는 밴드를 검출함으로써 확인할 수 있다.The expression and accumulation of the RNA of interest can be confirmed, for example, by subjecting a fraction of a cell extract as a sample to electrophoresis and detecting a band corresponding to the molecular weight of the RNA of interest.

관심 RNA는 화합물의 분리 및 정제에 사용되는 적절한 방법에 의해 세포로부터 수집될 수 있다. 이러한 방법의 예는 예를 들어 원심분리, 염석, 에탄올 침전, 한외여과, 겔 여과 크로마토그래피, 이온 교환 크로마토그래피, 친화성 크로마토그래피 및 전기영동을 포함한다. 이들 방법은 단독으로 사용할 수도 있고 적절히 조합하여 사용할 수도 있다. 구체적으로는, 예를 들면, 초음파 등으로 세포를 파쇄하고, 원심분리 등에 의해 세포 파쇄된 현탁액으로부터 세포를 제거함으로써 상청액을 얻을 수 있고, 상청액으로부터 관심 RNA를 채취할 수 있다. 이온 교환 수지법 등을 들 수 있다. 수집된 관심 RNA는 유리 화합물, 이의 염 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 게다가, 수집된 관심 RNA는 또한 단백질과 같은 고분자량 화합물과의 복합체일 수 있다. 즉, 관심 RNA라는 용어는 특별한 언급이 없는 한 유리 형태의 관심 RNA, 이의 염, 단백질과 같은 고분자량 화합물과의 복합체 또는 이들의 혼합물을 의미할 수 있다. 염의 예는 예를 들어 암모늄 염 및 나트륨 염을 포함한다.RNA of interest can be collected from cells by any suitable method used for isolation and purification of the compound. Examples of such methods include, for example, centrifugation, salting out, ethanol precipitation, ultrafiltration, gel filtration chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography and electrophoresis. These methods may be used alone or may be used in appropriate combination. Specifically, for example, a supernatant can be obtained by disrupting cells with ultrasonic waves or the like and removing cells from the disrupted suspension by centrifugation or the like, and the RNA of interest can be collected from the supernatant. The ion exchange resin method etc. are mentioned. The collected RNA of interest may be a free compound, a salt thereof, or a mixture thereof. In addition, the RNA of interest collected can also be complexed with high molecular weight compounds such as proteins. That is, the term RNA of interest may refer to a free form of the RNA of interest, a salt thereof, a complex with a high molecular weight compound such as a protein, or a mixture thereof, unless otherwise specified. Examples of salts include, for example, ammonium salts and sodium salts.

수집된 관심 RNA는 관심 RNA 외에, 예를 들어, 세균 세포, 배지 성분, 수분 및 세균의 부산물 대사물과 같은 성분을 포함할 수 있다. 관심 RNA는 또한 원하는 정도로 정제될 수 있다. 수집된 관심 RNA의 순도는 예를 들어 30%(w/w) 이상, 50%(w/w) 이상, 70%(w/w) 이상, 80%(w/w) 또는 90%(w/w) 이상 또는 95%(w/w) 이상이다.The collected RNA of interest may include components such as, for example, bacterial cells, media components, water, and by-product metabolites of bacteria, in addition to the RNA of interest. RNA of interest can also be purified to the desired extent. The purity of the collected RNA of interest is, for example, 30% (w/w) or more, 50% (w/w) or more, 70% (w/w) or more, 80% (w/w) or 90% (w/w) or more. w) or more or 95% (w/w) or more.

mRNA의 in vitro transcription 후 정제는 일련의 접선 유동 여과(Tangential flow filtration, TFF) 단계를 통해 달성될 수 있으며, 90%에서 99.9%의 순도 및 90%~95%의 수율로 설정 가능하다. TFF는 size exclusion, ion exchange 및 poly dT 기반의 affinity 크로마토그래피 등의 정제 기술로 보완되어 구성될 수 있다. 앞서 기술된 template DNA를 제거하는 관점에서는 플라스미드 DNA는 PCR product를 사용하는 방식보다 크기 및 전하비율 등에서 크로마토그래피를 통한 제거가 용이하다. mRNA의 in vitro transcription 산물에 double strand RNA (dsRNA) 형태가 포함될 가능성은 앞서 언급하였는데, RNA 바이러스가 복제될 때의 중간체와 비슷한 dsRNA는 type I IFN 생산을 촉진할 수 있다. 따라서, in vitro transcription 생성물은 크로마토크래피를 사용한 과정을 통해 type I IFN 면역 반응을 감소시킬 수 있는 방향으로 정제되며, 정제된 mRNA는 번역 효율 또한 증가될 수 있다. 생성된 mRNA는 지질 나노 입자(lipid nano particle, LNP)로 제조된다. LNP 공정 및 제형은 RNA 서열과 무관하며, 따라서 서로 다른 용도의 mRNA 백신에 공통적으로 사용될 수 있다.Purification after in vitro transcription of mRNA can be achieved through a series of tangential flow filtration (TFF) steps, and can be set to a purity of 90% to 99.9% and a yield of 90% to 95%. TFF can be supplemented with purification techniques such as size exclusion, ion exchange, and poly dT-based affinity chromatography. From the viewpoint of removing the template DNA described above, plasmid DNA is easier to remove through chromatography in terms of size and charge ratio than the method using a PCR product. The possibility that in vitro transcription products of mRNA include double-stranded RNA (dsRNA) forms has been mentioned above, and dsRNA, which is similar to an intermediate during replication of RNA viruses, can promote type I IFN production. Therefore, the in vitro transcription product is purified in a way that can reduce the type I IFN immune response through a process using chromatography, and the purified mRNA can also increase the translation efficiency. The resulting mRNA is made into lipid nanoparticles (LNPs). The LNP process and formulation are independent of the RNA sequence and therefore can be used in common for mRNA vaccines for different applications.

mRNA 기술의 특성은 다른 서열을 필요로 하는 백신에 대해 서열상의 거의 무한한 조합으로 빠른 개발을 가능하게 하는데 있다. 이를 위해서는 후속 개발을 위한 최적의 구조, 제형, 공정을 선택해야 한다. 예를 들어, 불활화 및 약독화 바이러스 백신이나, 재조합 단백질 백신 후보는 제품 별 제조 공정을 개발하고 최적화, 검증 및 cGMP 생산이 승인되어야 하며, 이 과정에는 상당한 시간이 걸릴 수밖에 없다. 반면 mRNA 백신은 시퀀스만 변환하면 (물론, template DNA를 생산하는 대장균 균주를 개발해야 하지만) 전체적인 공정 프로세스의 수정 또는 검증이 용이하여 상대적으로 빠른 개발이 가능하다. 또한, 단위 부피 및 단위 시간당으로 표현되는 생산성은 mRNA 플랫폼에서 기존의 시스템보다 상당히 높게 나타난다. mRNA 백신 생산 공정은 시설 규모 면에서 기존의 백신 생산 공정보다 1/2~1/3 규모로 운용 가능하며, 자본 투자 관점에서는 1/20 ~ 1/35의 초기 비용만을 요구한다. 따라서 보다 빠르고 용이하게 건설할 수 있고, 일회용 장비를 광범위하게 사용할 수 있는 소규모 시설로 가능하다는 강력한 이점을 가지고 있다. 일회용 장비를 사용하여 공정을 구축하면 이후 다른 시퀀스를 사용한 백신 생산 시에 생산 설비의 전환이 용이하므로 공정 및 품질 관리의 설계 및 개발 일정을 단축할 수 있는 장점을 갖는다. Covid-19와 같이 신속한 대응이 필요한 경우, 기존의 대규모 시설을 재배치함으로써 전통적인 형태의 백신을 생산하여 대응하는 전략을 세울 수 있으나, 수요를 충족하기 어렵거나 다른 의약품 생산에 부정적인 영향을 미치게 된다면 추가 시설의 건설이 시급히 필요하게 된다. 이러한 재래식 시설의 건설로 수 년의 시간과 수백 억 이상의 자본이 필요하다면, mRNA와 같은 신규 플랫폼 기술은 신속한 대응 및 제조에 상당한 이점을 제시할 수 있을 것이다. mRNA 플랫폼을 통해 얻을 수 있는 시간과 자원의 이득은 이 플랫폼이 완전히 개발된 미래에는 더 명백해질 것으로 예상된다.The nature of mRNA technology is to enable rapid development of almost infinite combinations of sequences for vaccines that require different sequences. This requires selecting the optimal structure, formulation and process for further development. For example, for inactivated and attenuated virus vaccines or recombinant protein vaccine candidates, product-specific manufacturing processes must be developed, optimized, validated, and cGMP production approved, which inevitably takes considerable time. On the other hand, mRNA vaccines can be developed relatively quickly by converting only the sequence (of course, it is necessary to develop an E. coli strain that produces template DNA), and it is easy to modify or verify the entire process. In addition, the productivity expressed in terms of unit volume and unit time is significantly higher in the mRNA platform than in conventional systems. The mRNA vaccine production process can be operated at 1/2 to 1/3 the scale of the existing vaccine production process in terms of facility size, and requires only 1/20 to 1/35 of the initial cost from a capital investment point of view. Therefore, it has a strong advantage in that it can be constructed more quickly and easily, and it is possible with a small facility that can widely use single-use equipment. Establishing a process using disposable equipment has the advantage of shortening the design and development schedule of the process and quality control because it is easy to convert the production facility when producing a vaccine using a different sequence later. When a rapid response is required, such as Covid-19, a strategy to respond by producing a traditional type of vaccine can be established by relocating existing large-scale facilities, but if it is difficult to meet demand or negatively affects the production of other medicines, additional facilities construction is urgently needed. If the construction of such a conventional facility would take years and tens of billions of dollars in capital, a new platform technology such as mRNA could offer significant advantages in rapid response and manufacturing. The gains in time and resources available through the mRNA platform are expected to become more apparent in the future when this platform is fully developed.

VIII. 관심 RNA를 포함하는 세포유래 베지클VIII. Cell-derived vesicles containing the RNA of interest

최근 세포 분비물(secretome)에 세포의 행동을 제어하는 다양한 생체활성인자가 포함되어 있다는 연구가 보고되고 있으며, 특히 세포 분비물 내에는 세포 간 신호전달 기능을 갖는 나노소포체인 '엑소좀(exosome)' 또는 '세포외소포체(extracellular vesicle)'가 포함되어 있어 그 성분과 기능에 대한 연구가 활발히 진행 중에 있다.Recently, studies have been reported that cell secretome contains various bioactive factors that control cell behavior. Since it contains 'extracellular vesicles', research on its components and functions is being actively conducted.

세포는 세포외 환경에 다양한 막(membrane) 유형의 소포체를 방출하는데, 통상 이러한 방출 소포체들을 세포외 소포체(extracellular vesicle)라고 부르고 있다. 세포외 소포체는 세포막 유래 소포체, 엑토좀(ectosomes), 쉐딩 소포체(shedding vesicles), 마이크로파티클(microparticles), 엑소좀 등으로 불려지기도 하며, 경우에 따라서는 엑소좀과는 구별되어 사용되기도 한다.Cells release vesicles of various membrane types into the extracellular environment, and these releasing vesicles are commonly referred to as extracellular vesicles. Extracellular vesicles are also referred to as cell membrane-derived vesicles, ectosomes, shedding vesicles, microparticles, exosomes, etc., and in some cases, they are used separately from exosomes.

엑소좀은 세포막의 구조와 동일한 이중인지질막으로 이루어진 수십 내지 수백 나노미터 크기의 소포체로서 내부에는 엑소좀 카고(cargo)라고 불리는 단백질, mRNA, miRNA 등이 포함되어 있다. 엑소좀 카고에는 광범위한 신호전달 요소들(signaling factors)이 포함되며, 이들 신호전달 요소들은 세포 타입에 특이적이고 분비세포의 환경에 따라 상이하게 조절되는 것으로 알려져 있다. 엑소좀은 세포가 분비하는 세포 간 신호전달 매개체로서 이를 통해 전달된 다양한 세포 신호는 표적 세포의 활성화, 성장, 이동, 분화, 탈분화, 사멸(apoptosis), 괴사(necrosis)를 포함한 세포 행동을 조절한다고 알려져 있다. 엑소좀은 유래된 세포의 성질 및 상태에 따라 특이적인 유전물질과 생체활성 인자들이 포함되어 있다. 증식하는 줄기세포 유래 엑소좀의 경우 세포의 이동, 증식 및 분화와 같은 세포 행동을 조절하고, 조직 재생과 관련된 줄기세포의 특성이 반영되어 있다.Exosomes are vesicles with a size of tens to hundreds of nanometers made of a double-phospholipid membrane identical to the structure of a cell membrane, and contain proteins, mRNAs, miRNAs, etc. called exosome cargos inside. It is known that the exosome cargo contains a wide range of signaling factors, and these signaling factors are cell type-specific and differently regulated depending on the environment of the secreting cell. Exosomes are intercellular signaling mediators secreted by cells, and various cell signals transmitted through them regulate cell behavior including activation, growth, migration, differentiation, dedifferentiation, apoptosis, and necrosis of target cells. It is known. Exosomes contain specific genetic materials and bioactive factors depending on the nature and state of the derived cell. In the case of proliferating stem cell-derived exosomes, they regulate cell behaviors such as cell migration, proliferation, and differentiation, and reflect the characteristics of stem cells related to tissue regeneration.

본 발명의 ‘관심 RNA 전사 시스템'을 포함하는 숙주세포는 세포벽이 있는 원핵생물, 효모 및 식물세포를 포함하는 숙주세포군와 세포벽이 없는 동물세포를 포함하는 숙주세포군으로 나눌 수 있다.Host cells comprising the 'RNA transcription system of interest' of the present invention can be divided into host cell groups including prokaryotic, yeast and plant cells with cell walls and animal cells without cell walls.

본 발명의 ’관심 RNA를 포함하는 세포유래 베지클‘은 유래한 세포의 세포막 성분으로 이루어진 지질 이중막에 의해 내부와 외부가 구분되며, 세포의 세포막 지질과 세포막 단백질, 핵산 및 세포 성분 등을 가지고 있으며, 원래 세포보다 크기가 작은 것을 의미하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.The 'cell-derived vesicle containing the RNA of interest' of the present invention is divided into inside and outside by a lipid bilayer composed of cell membrane components of the derived cell, and has cell membrane lipids, cell membrane proteins, nucleic acids, and cell components. And, it means that the size is smaller than the original cell, but is not limited thereto.

1. 세포벽이 없는 숙주세포1. Host cell without a cell wall

상기 세포 유래 베지클 제조를 위한 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포는 유핵세포라면 제한없이 포함되는 것 일 수 있으나, 바람직하게는 줄기세포, 선포세포, 근상피세포, 적혈구, 단핵구, 수지상 세포, 자연살해 세포 및 혈소판으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있다. 상기 줄기세포는 중간엽 줄기세포, 유도만능줄기세포, 배아줄기세포 및 침샘 줄기세포로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상일 수 있고, 더욱 바람직하게는 중간엽 줄기세포, 더더욱 바람직하게 상기 중간엽 줄기세포는 지방, 골수, 제대 또는 제대혈 유래 중간엽 줄기세포일 수 있다.The host cell containing the RNA transcription system of interest for preparing the cell-derived vesicle may be included without limitation as long as it is a nucleated cell, but preferably stem cells, acinar cells, myoepithelial cells, red blood cells, monocytes, dendritic cells, It may be at least one selected from the group consisting of natural killer cells and platelets. The stem cells may be any one or more selected from the group consisting of mesenchymal stem cells, induced pluripotent stem cells, embryonic stem cells and salivary gland stem cells, more preferably mesenchymal stem cells, still more preferably the mesenchymal stem cells It may be mesenchymal stem cells derived from fat, bone marrow, umbilical cord or umbilical cord blood.

상기 세포는 포유류의 유핵세포 또는 이의 형질전환된 세포를 사용할 수 있으나, 상기 제조장치를 통해 인공 베지클의 제조가 가능한 세포는 모두 이용될 수 있다. 상기 형질 전환된 세포는 특정 단백질, 표적유도 물질, 또는 표적세포와의 세포막 융합에 필요한 물질을 발현하도록 형질전환된 세포 및 이들의 2개 이상의 조합으로 이루어진 형질 전환된 세포를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.The cell may be a mammalian nucleated cell or a transformed cell thereof, but any cell capable of producing an artificial vesicle through the manufacturing apparatus may be used. The transformed cells include, but are not limited to, cells transformed to express specific proteins, target-inducing substances, or substances required for cell membrane fusion with target cells, and transformed cells composed of a combination of two or more thereof. It is not.

베지클(vesicles)은 일반적으로 0.03~1㎛의 크기를 가지는 세포 소기관의 일종으로서 거의 모든 종류의 세포에서 세포 막으로부터 자연적으로 유리되어, 세포 막의 구조인 이중 인지질(phospholipid) 막 형태를 가지고, mRNA, DNA 및 단백질 등의 세포질 내 성분을 함유하고 있다.Vesicles are a type of organelle with a size of 0.03 to 1 μm, and are naturally separated from cell membranes in almost all types of cells, and have a double phospholipid membrane structure, mRNA , contains intracellular components such as DNA and proteins.

이러한 베지클은 물질 대사, 대사물질의 운송, 효소 저장, 화학 반응 등을 위한 세포의 기본 도구로서, 세포 간에 mRNA, miRNA 및 단백질 등을 전달함으로써 세포 간 신호전달의 매개 역할을 수행한다. 일례로, 암세포에서 유래된 베지클의 경우, 주위의 정상세포로 암 단백질이나 miRNA를 전달함으로써 정상세포의 변화를 유도하기도 한다. 또한, 세포막에서 직접적으로 유리됨으로써 모세포의 항원체를 그대로 보유하고 있어, 백신 개발을 위한 연구에도 활용되고 있다. 이 외에도, 베지클은 단백질의 구조적 변성체(misfolded protein)나 세포독성 물질, 세포 내 대사로 인해 발생하는 부산물들을 제거하는 역할을 담당하기도 한다.These vesicles are basic tools of cells for metabolism, transport of metabolites, storage of enzymes, chemical reactions, and the like, and play a mediating role in signal transduction between cells by transferring mRNA, miRNA, and proteins between cells. For example, vesicles derived from cancer cells induce changes in normal cells by delivering cancer proteins or miRNAs to surrounding normal cells. In addition, since it is directly released from the cell membrane and retains the antigenic body of the parent cell, it is also used in research for vaccine development. In addition to this, vesicles play a role in removing misfolded proteins, cytotoxic substances, and by-products generated by intracellular metabolism.

베지클의 세포 간 신호전달 기능에 착안하여, 인공적인 이중 인지질 막을 이용해 약물이나 생체 재료를 세포에 전달하는 기술에 대한 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, 이러한 인공 베지클의 경우, 전달효율이 높고 전달하고자 하는 물질을 외부환경으로부터 잘 보호한다는 장점 때문에 생물학적 실험에서 많이 활용되고 있다.Focusing on the cell-to-cell signaling function of vesicles, development of technologies for delivering drugs or biomaterials to cells using artificial double phospholipid membranes is being actively conducted. In the case of such artificial vesicles, delivery efficiency is high and delivery It is widely used in biological experiments because of the advantage of protecting the material to be tested from the external environment.

그러나, 기존에 인공 베지클 제조시 사용되는 인지질은 콩이나 달걀에서 추출하여 정제된 것으로, 이들 인지질을 사용하여 제조한 인공 베지클에는 막 단백질이 존재하지 않으므로 세포 융합을 유도하기에는 적절하지 않은 단점이 있다. 또한, 이 때 사용되는 계면활성제 및 유기용매들은 독성을 가지고 있어, 유기용매를 제거해야 하는 과정이 필수적이다. 따라서, 세포 실험에 좀 더 친화적인 인공 베지클의 제조방법이 필요한 실정이다.However, phospholipids conventionally used in the manufacture of artificial vesicles are extracted and purified from soybeans or eggs, and artificial vesicles prepared using these phospholipids do not contain membrane proteins, so they are not suitable for inducing cell fusion. there is. In addition, since surfactants and organic solvents used at this time are toxic, a process of removing the organic solvent is essential. Therefore, there is a need for a method for manufacturing artificial vesicles that is more friendly to cell experiments.

세포 유래 베지클은 유핵세포에서 인위적으로 제조된 베지클을 말하며, 거의 모든 종류의 세포에서 세포막으로부터 유리되어, 세포막의 구조인 이중 인지질(phospholipid) 막 형태를 가지고 있는 것을 말한다. 본 발명의 세포 유래 베지클은 마이크로미터 크기, 예컨대 0.03~1㎛를 가질 수 있다.Cell-derived vesicles refer to vesicles artificially produced in nucleated cells, and are separated from cell membranes in almost all types of cells and have a double phospholipid membrane structure, which is the structure of cell membranes. The cell-derived vesicles of the present invention may have a micrometer size, for example, 0.03 to 1 μm.

세포 유래 베지클은 자연적으로 분비되는 베지클과 구별되며, 세포를 포함하는 시료를 미세공극에 압출하여 제조되는 것 일 수 있으며, 바람직하게는 미세공극의 크기가 큰 것으로부터 미세공극의 크기가 작은 것으로 순차적으로 압출하여 제조되는 것 일 수 있으며, 바람직하게는 미세공극의 크기가 9 내지 11μm, 2 내지 4 μm 및 0.6 내지 0.2 μm인 멤브레인 필터, 더욱 바람직한 일 구현예로는 10 μm, 3 μm 및 0.4μm 인 멤브레인 필터에 순차적으로 압출하여 제조되는 것 일 수 있다.Cell-derived vesicles are distinguished from naturally secreted vesicles, and may be prepared by extruding a sample containing cells into micropores, preferably having a large micropore size and a small micropore size. It may be produced by sequentially extruding, preferably a membrane filter having a micropore size of 9 to 11 μm, 2 to 4 μm and 0.6 to 0.2 μm, more preferably 10 μm, 3 μm and It may be manufactured by sequentially extruding on a 0.4 μm membrane filter.

또한, 상기 인공 베지클의 막은 상기 세포의 세포막 이외의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 세포막 이외의 성분은 표적유도 물질(targeting molecule), 표적세포와의 세포막 융합에 필요한 물질(fusogen), 사이클로덱스트린(cyclodextrin), 폴리에틸렌글리콜 등을 포함할 수 있고, 상기 세포막 이외의 성분은 다양한 방법에 의해 추가될 수 있으며, 세포막의 화학적 변형 등을 포함하나 이에 한정되지 않는다.In addition, the membrane of the artificial vesicle may further include components other than the cell membrane of the cell. Specifically, components other than the cell membrane may include a targeting molecule, a substance required for cell membrane fusion with the target cell (fusogen), cyclodextrin, polyethylene glycol, and the like, and components other than the cell membrane. Can be added by various methods, including, but not limited to, chemical modification of cell membranes.

2. 세포벽이 있는 숙주세포2. Host cells with cell walls

본 발명에서 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 세포벽이 있는 숙세포 유래 세포밖 소포는 숙주에 다양한 면역반응을 유도할 수 있으며 또는, LPS와 같은 외독소를 함유하고 있어, 세균 유래 소포에 함유된 LPS에 의한 독성문제를 해결해야 하는 문제가 있다. 이에, 본 발명에서는, 세균 유래 소포가 가지고 있는 독성문제를 제거하기 위하여, 소포의 외막(outer membrane)과 펩티도글리칸층(peptidoglycan)을 포함하는 세포벽(cell wall)을 제거하여 만들어진 원형질체(protoplast)를 제조한 후, 인공적으로 세포밖 소포를 제조하여 사용하였다.In the present invention, host cell-derived extracellular vesicles having a cell wall containing the RNA transcription system of interest can induce various immune responses in the host or contain an exotoxin such as LPS, so that LPS contained in bacterial-derived vesicles can induce a variety of immune responses. There is a problem of toxicity that needs to be addressed. Therefore, in the present invention, in order to eliminate the toxicity problem of bacterial-derived vesicles, protoplasts made by removing the outer membrane of the vesicle and the cell wall including the peptidoglycan layer After preparing, artificially prepared extracellular vesicles were used.

세포벽이 있는 원핵생물, 효모 및 식물세포를 포함하는 숙주세포에서 제조될 수 있는 원형질체 유래 인공 베지클은 원형질체에 다양한 기계적, 전기적, 화학적 방법을 가해 제조될 수 있다. Protoplast-derived artificial vesicles that can be produced in host cells including prokaryotes, yeast and plant cells having cell walls can be prepared by applying various mechanical, electrical, and chemical methods to protoplasts.

구체적으로, 본 발명에서는, 대표적인 그람음성세균으로 대장균에서 유래하는 세포밖 소포 외막단백질 A (Outer membrane protein A, OMPA)와 대표적인 그람양성세균인 황색포도상구균유래 세포밖 소포 표면항원 (Coagulase, CoA) 각각을 대장균에 과발현시킨 후 배양하였고, 이후 라이소자임을 처리하여 원형질체를 제조한 후, 압출 (extrusion) 방법으로 세포밖 소포를 제조하였다.Specifically, in the present invention, extracellular vesicle surface antigen (Coagulase, CoA) derived from Escherichia coli as a representative Gram-negative bacterium and Staphylococcus aureus-derived as a representative Gram-positive bacterium Each was overexpressed in Escherichia coli and then cultured, and then treated with lysozyme to prepare protoplasts, and then extracellular vesicles were prepared by extrusion.

본 발명에서, 인공적으로 세포밖 소포를 제조할 수 있고, 제조하는 방법에 특별히 제한은 없으나, 필터로 압출하여 얻을 수 있으며, 원심분리, 초원심분리 등의 공정을 더 포함할 수 있다. 삼투압을 이용한 세포 용해, 전기 천공(electroporation), 초음파 분해(sonication), 균질화(homogenization), 세제(detergent) 처리, 냉동-해동(freeze-thaw), 압출(extrusion), 기계적 분해, 화학 물질 처리 등의 방법을 사용할 수 있으나 본 발명의 제조 방법이 이것들로 제한되는 것은 아니다. In the present invention, extracellular vesicles may be artificially prepared, and the method for preparing them is not particularly limited, but may be obtained by extruding through a filter, and may further include processes such as centrifugation and ultracentrifugation. Cell lysis using osmotic pressure, electroporation, sonication, homogenization, detergent treatment, freeze-thaw, extrusion, mechanical degradation, chemical treatment, etc. Methods of may be used, but the production method of the present invention is not limited thereto.

본 발명에서 세포밖 소포를 분리하는 방법은 세균 유래 세포밖 소포를 포함한다면 특별히 제한되지 않으며, 예컨대 배양액에서, 원심분리, 초고속 원심분리, 필터에 의한 여과, 겔 여과 크로마토그래피, 프리-플로우 전기영동, 모세관 전기영동 등, 폴리머추가 등의 방법 및 이들의 조합을 이용하여 세포밖 소포를 분리할 수 있다. 또한, 불순물의 제거를 위한 세척, 수득된 세포밖 소포의 농축 등의 과정을 추가로 포함할 수 있다. 상기 세포밖 소포는 자연적으로 분비된 것이거나, 혹은 인공적으로 분비된 세포밖 소포를 포함한다.In the present invention, the method for separating extracellular vesicles is not particularly limited as long as it includes bacterial-derived extracellular vesicles. Extracellular vesicles can be separated using methods such as , capillary electrophoresis, polymer addition, and combinations thereof. In addition, processes such as washing to remove impurities and concentration of the obtained extracellular vesicles may be further included. The extracellular vesicles include naturally secreted or artificially secreted extracellular vesicles.

원형질체가 들어있는 용액에 금속, 세라믹, 또는 충분히 딱딱한 플라스틱 공을 넣고 흔들어서 원형질체를 기계적인 방법으로 분해할 수도 있다. 압출하여 베지클을 제조하는 경우에는 구멍 크기가 큰 필터에서 작은 필터로 세포를 포함한 용액을 차례로 통과시켜 세포가 적당한 크기로 부숴지게 할 수 있다. 예를 들어, 구멍 크기가 10 μm → 5 μm → 1 μm의 순서로 작아지는 필터 3개를 차례로 사용하여 베지클을 제조할 수 있다.Protoplasts can also be broken up mechanically by placing a metal, ceramic, or sufficiently hard plastic ball in the solution containing the protoplasts and shaking them. In the case of manufacturing vesicles by extrusion, the cells may be broken into appropriate sizes by sequentially passing a solution containing cells from a filter having a large pore size to a filter having small pores. For example, a vesicle may be manufactured by sequentially using three filters having a hole size of 10 μm → 5 μm → 1 μm.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 일 구현예는 하기 단계들을 포함한다: 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에서 베지클을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액으로부터 제조된 베지클을 분리하는 단계.One embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps: removing cell walls from cells to obtain protoplasts; preparing vesicles from a suspension containing the protoplasts; and separating the prepared vesicle from the suspension.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 구현예는 하기 단계들을 포함한다. 치료용, 진단용, 또는 백신용 RNA를 포함하는 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에서 베지클을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액으로부터 제조된 베지클을 분리하는 단계.Another embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps. Obtaining protoplasts by removing cell walls from cells containing therapeutic, diagnostic, or vaccine RNA; preparing vesicles from a suspension containing the protoplasts; and separating the prepared vesicle from the suspension.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 구현예는 하기 단계들을 포함한다: RNA를 포함하는 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체에 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질을 외부에서 로딩하는 단계; 상기 물질이 로딩된 원형질체를 포함하는 현탁액에서 베지클을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액으로부터 제조된베지클을 분리하는 단계.Another embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps: removing cell walls from cells containing RNA to obtain protoplasts; Externally loading a material for treatment, diagnosis, or vaccine into the protoplasts; preparing vesicles from a suspension containing protoplasts loaded with the material; and separating the prepared vesicle from the suspension.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 구현예는 하기 단계들을 포함한다: RNA를 포함하는 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질을 첨가하여 베지클을 제조하는 단계; 및 상기 현탁액으로부터 제조된 베지클을 분리하는 단계.Another embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps: removing cell walls from cells containing RNA to obtain protoplasts; preparing a vesicle by adding a material for treatment, diagnosis, or vaccine to the suspension containing the protoplasts; and separating the prepared vesicle from the suspension.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 구현예는 하기 단계들을 포함한다: RNA를 포함하는 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에서 베지클을 제조하는 단계; 상기 제조된 베지클 현탁액에 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질을 첨가하여 베지클에 로딩하는 단계; 및 상기 현탁액으로부터 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질이 로딩된 베지클을 분리하는 단계.Another embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps: removing cell walls from cells containing RNA to obtain protoplasts; preparing vesicles from a suspension containing the protoplasts; Adding a material for treatment, diagnosis, or vaccine to the prepared vesicle suspension and loading the vesicle; and separating a vesicle loaded with a material for treatment, diagnosis, or vaccine from the suspension.

상기 본 발명에 따른 제조 방법의 또 다른 구현예는 하기 단계들을 포함한다: RNA를 포함하는 세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계; 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에서 베지클을 제조하는 단계; 상기 현탁액으로부터 제조된 베지클을 분리하는 단계; 및 상기 분리된 베지클을 포함하는 현탁액에 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질을 첨가하여 로딩하는 단계.Another embodiment of the manufacturing method according to the present invention includes the following steps: removing cell walls from cells containing RNA to obtain protoplasts; preparing vesicles from a suspension containing the protoplasts; Separating the vesicles prepared from the suspension; and adding and loading a substance for treatment, diagnosis, or vaccine to the suspension containing the separated vesicles.

상기 제조 방법은 상기 베지클이 포함된 현탁액으로부터 상기 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질이 로딩된 베지클을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The manufacturing method may further include separating the vesicle loaded with the material for treatment, diagnosis, or vaccine from the suspension containing the vesicle.

상기 분리 단계는 초원심분리(ultracentrifugation), 밀도 구배(density gradient), 여과(filtration), 투석(dialysis) 및 자유 유동 전기이동법(free-flow electrophoresis)으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 사용하여 수행될 수 있다.The separation step may be performed using a method selected from the group consisting of ultracentrifugation, density gradient, filtration, dialysis, and free-flow electrophoresis. can

밀도 구배는 밀도가 다른 물질을 구분할 때 가장 많이 사용되는 방법으로서, 본 발명의 베지클은 자유분자(free molecule)등과 밀도가 구분되기 때문에 밀도 구배를 통해 분리할 수 있다. 이 방법의 구체적인 예로는 피콜(Ficoll), 글리세롤(Glycerol), 수크로즈(Sucrose), 옵티프렙(OptiPrep™) 등의 밀도 구배를 사용할 수 있으나 본 발명의 밀도 선별 방법이 이것들로 제한되는 것은 아니다. 치료 및 진단을 위한 분자가 로딩된 베지클과 로딩되지 않은 베지클의 밀도가 다른 성질을 이용하여 두 가지 베지클을 분리할 수 있다. 밀도 구배는 원심분리 또는 전기영동(electrophoresis) 등과 함께 사용할 수 있다. 베지클을 선별하기 위해 겔 여과(gel filtration) 또는 한외여과(ultrafiltration)를 사용할 수도 있다. 크기가 작은 분자을 제거하기 위해 여과 대신 투석을 사용할 수 있다. 이 외에도 자유 유동 전기이동법을 사용할 수도 있다.Density gradient is the most commonly used method for classifying materials with different densities, and since the vesicles of the present invention are distinguished from free molecules in density, they can be separated through the density gradient. As a specific example of this method, a density gradient such as Ficoll, Glycerol, Sucrose, OptiPrep™, etc. may be used, but the density screening method of the present invention is not limited thereto. Two types of vesicles can be separated by using the different densities of vesicles loaded with molecules for treatment and diagnosis and vesicles that are not loaded. Density gradients can be used in conjunction with centrifugation or electrophoresis. Gel filtration or ultrafiltration may also be used to select vesicles. Dialysis may be used instead of filtration to remove small molecules. In addition to this, a free flow electrophoresis method may also be used.

목적에 따라 크기가 일정한 범위에 있는 베지클을 선별하여 사용할 수 있다. 베지클의 크기를 선별하는 단계는 치료용 또는 진단용 물질을 베지클에 로딩하는 단계보다 먼저 진행할 수도 있고, 동시에 진행할 수도 있고, 나중에 진행할 수도 있다.Depending on the purpose, vesicles within a certain range of sizes can be selected and used. The step of selecting the size of the vesicle may be performed before, concurrently, or later than the step of loading the vesicle with a material for treatment or diagnosis.

상기 원형질체 유래 베지클에 로딩되는 치료용, 진단용 및/또는 백신용 물질은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 원형질체 유래 베지클을 제조하는 세포 또는 형질전환된 세포에서 유래되거나 상기 세포에서 유래하지 않고 세포 외부에서 준비된 물질과 일수도 있으며 로딩되는 물질은 1개 일수도 있고 2개 이상의 조합 물질일 수도 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. Materials for treatment, diagnosis, and/or vaccine loaded onto the protoplast-derived vesicle are not particularly limited. For example, it may be derived from a cell or transformed cell producing a protoplast-derived vesicle, or it may be a material that is not derived from the cell and prepared outside the cell, and the material to be loaded may be one or a combination of two or more materials. It may be possible, but is not limited thereto.

상기 원형질체 유래 베지클에 치료용, 진단용 및/또는 백신용 물질을 로딩하는 것은 원형질체 유래 베지클의 표면에 노출시키거나 내부에 내포시키는 것을 의미하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.Loading the protoplast-derived vesicle with a material for treatment, diagnosis, and/or vaccine means exposure to the surface of the protoplast-derived vesicle or encapsulation thereof, but is not limited thereto.

상기 제조방법은 세포막의 구성 성분의 일부를 개질하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 세포막 구성 성분의 개질은 다양한 방법으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 따로 준비한 융합단백질과 세포의 혼합액으로부터 베지클을 제조하여 융합단백질이 표면에 노출된 베지클을 준비할 수 있다. 베지클 표면에 폴리에틸렌글리콜을 결합시켜 스텔스-베지클의 제조가 가능하다. 또한, 베지클에 사이클로덱스트린을 첨가할 경우 불특이적 타겟팅을 감소시킬 수 있다. 사이클로덱스트린은 수용성과 지용성을 동시에 가지고 있는 물질로서, 베지클에 표면에 붙어 지질간의 불특이적 결합을 저해할 수 있다. 화학적으로 베지클을 개질하여 사용할 수도 있다. 예를 들어, 세포막의 표면에 시스테인을 포함한 단백질의 부분이 노출된 세포로부터 베지클을 제조한 후에 시스테인의 티올기에 화학적인 방법으로 여러 가지 분자를 결합시켜 베지클을 개질할 수 있다. 또한, 세포막 단백질에 존재하는 아민기에 화학적인 방법으로 여러 분자를 결합시켜 개질할 수도 있다.The manufacturing method may further include modifying some of the components of the cell membrane. Modification of the components of the cell membrane can be achieved in a variety of ways. For example, a vesicle having the fusion protein exposed on the surface can be prepared by preparing a vesicle from a separately prepared mixture of the fusion protein and cells. It is possible to manufacture stealth-vesicles by binding polyethylene glycol to the surface of the vesicles. In addition, when cyclodextrin is added to vesicles, non-specific targeting can be reduced. Cyclodextrin is a substance that has water and fat solubility at the same time, and can inhibit non-specific binding between lipids by attaching to the surface of vesicles. The vesicle may be chemically modified and used. For example, after preparing a vesicle from a cell in which a portion of a protein including cysteine is exposed on the surface of a cell membrane, the vesicle can be modified by chemically binding various molecules to the thiol group of cysteine. In addition, it can be modified by binding various molecules to the amine groups present in cell membrane proteins by chemical methods.

그 기원이 된 원형질체의 세포막과 비교하여 토폴로지가 변형된 막을 갖는 베지클을 제거하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 베지클을 제조한 후에, 목적에 따라 원래 세포의 세포막과 토폴로지가 동일한 베지클만을 선택하여 사용할 수 있다. 세포막 단백질 중 세포질 도메인(cytoplasmic domain)을 인지하는 항체와 같은 물질을 사용해서 이 세포질 도메인이 외부에 노출된 베지클을 제거할 수 있다. 이렇게 하면 세포막의 안팎이 바뀐 베지클은 제거되고 남은 베지클의 외부에는 원래 세포의 세포막 외부에 노출된 세포막 단백질만이 존재한다.A step of removing vesicles having a topologically modified membrane compared to the cell membrane of the protoplast from which the method originated may be further included. That is, after manufacturing vesicles, only vesicles having the same topology as the original cell membrane may be selected and used depending on the purpose. Vesicles exposed to the outside of the cytoplasmic domain can be removed by using a substance such as an antibody that recognizes the cytoplasmic domain of cell membrane proteins. In this way, vesicles whose inside and outside of the cell membrane have been changed are removed, and only cell membrane proteins exposed to the outside of the cell membrane of the original cell exist on the outside of the remaining vesicles.

상기 본 발명에 따른 원형질체 유래 베지클을 포함하는 치료용, 진단용 및/또는 백신용 물질을 특이 세포 또는 조직 등에 전달하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 상기 치료용, 진단용 및/또는 백신용 물질을 특이 세포 또는 조직 등에 전달하는 방법은 원형질체 유래 세포막 성분으로 막이 형성되고 크기가 상기 원형질체보다 크기가 작고 상기 물질이 로딩된 원형질체 유래 베지클을 사용하는 것을 포함한다. 필요에 따라 표적유도 물질 및/또는 세포막융합 물질이 로딩된 원형질체 유래 베지클을 이용해 상기 치료용, 진단용 및/또는 백신용 물질을 특이 세포 또는 조직 등에 전달할 수도 있다.Provided is a method for delivering a material for treatment, diagnosis, and/or vaccine including the protoplast-derived vesicle according to the present invention to a specific cell or tissue. Specifically, the method of delivering the material for treatment, diagnosis, and/or vaccine to a specific cell or tissue is a protoplast-derived vesicle in which a membrane is formed with protoplast-derived cell membrane components and is smaller in size than the protoplast and loaded with the material. including using If necessary, the treatment, diagnosis, and/or vaccine material may be delivered to a specific cell or tissue using a protoplast-derived vesicle loaded with a target-inducing material and/or a cell membrane fusion material.

상기 특이 세포 또는 조직에는 제한이 없다. 예를 들면, 상기 특이 세포는 내피세포, 암세포, 염증세포, 또는 면역세포일 수 있으며, 상기 특이 조직은 혈관, 암조직 또는 염증조직일 수 있다. 또한 상기 치료용, 진단용 또는 백신용 물질은 전술한 바와 같다.The specific cell or tissue is not limited. For example, the specific cell may be an endothelial cell, cancer cell, inflammatory cell, or immune cell, and the specific tissue may be a blood vessel, cancer tissue, or inflammatory tissue. In addition, the material for treatment, diagnosis or vaccine is as described above.

2 가지 이상의 상기 물질을 특이 세포 또는 조직에 전달할 수 있다. 1가지 상기 물질이 로딩된 베지클, 2 가지 이상의 상기 물질이 로딩된 베지클, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상의 베지클을 사용하여 상기 물질을 전달할 수 있다. 예를 들어, 상기 2 개 이상의 베지클을 동시에 투여할 수 있다.Two or more of these substances can be delivered to specific cells or tissues. The material may be delivered using two or more vesicles selected from the group consisting of a vesicle loaded with one of the materials, a vesicle loaded with two or more materials, and a combination thereof. For example, two or more of the vesicles may be administered simultaneously.

상기 본 발명의 또 다른 구현예에서, 1가지 상기 물질이 로딩된 베지클, 2 가지 이상의 상기 물질이 로딩된 베지클, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상의 베지클을 순차적으로 투여하여 상기 물질을 전달할 수 있다.In another embodiment of the present invention, sequentially administering two or more vesicles selected from the group consisting of vesicles loaded with one of the substances, vesicles loaded with two or more substances, and combinations thereof The material can be delivered.

보다 구체적으로, 2가지 이상의 물질을 동시에 로딩한 베지클을 사용하여 2 가지 이상의 물질을 전달할 수 있다. 또는, 한 가지 또는 두 가지 이상의 물질이 로딩된 베지클을 복수 개 사용하여 2 가지 이상의 물질을 전달할 수 있다. 예를 들어, 3 가지 물질을 전달하는 경우, 각 물질을 포함한 제 1, 제 2, 제 3 베지클을 제조하여 사용할 수 있다. 제 1, 제 2 물질을 포함한 제 4 베지클과 제 3 물질을 포함한 제 5 베지클을 준비하고 제 4, 제 5 베지클을 사용하여 3 가지 물질을 전달할 수 있다. 제 1, 제 2, 제 3 베지클을 동시에 투여할 수도 있고 순차적으로 투여할 수도 있다. 제 4, 제 5 베지클을 동시에 투여할 수도 있고 순차적으로 투여할 수도 있다.More specifically, two or more materials can be delivered using a vesicle loaded with two or more materials at the same time. Alternatively, two or more materials may be delivered by using a plurality of vesicles loaded with one or two or more materials. For example, in the case of delivering three materials, first, second, and third vesicles including each material may be manufactured and used. A fourth vesicle containing the first and second materials and a fifth vesicle containing the third material may be prepared, and the three materials may be delivered using the fourth and fifth vesicles. The first, second, and third vesicles may be administered simultaneously or sequentially. The fourth and fifth vesicles may be administered simultaneously or sequentially.

본 발명의 또 다른 측면은 RNA를 포함하는 세포 원형질체 유래 베지클을 사용하여 상기 물질을 특이 세포 또는 조직에 전달하는 것을 포함하는, 질병의 치료 및/또는 진단 방법을 제공한다. 즉, 상기 베지클을 사용하여 질병 진단용 또는 치료용 물질을 표적한 세포, 조직이나 혈액에 전달할 수 있다.Another aspect of the present invention provides a method for treating and/or diagnosing a disease, comprising delivering the material to a specific cell or tissue using a cell protoplast-derived vesicle containing RNA. That is, a substance for diagnosing or treating a disease can be delivered to a target cell, tissue or blood by using the vesicle.

원형질체에서 제조되는 베지클은 기존의 리포좀처럼 다양한 크기로 쉽게 만들 수 있으며, 전달하고자하는 다양한 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질을 쉽게 로딩시킬 수 있어 한가지 또는 여러 가지 물질을 전달할 수 있으므로 단독 치료, 병합 치료, 진단 뿐만 아니라 진단과 치료의 두 가지 목적으로 사용하는 진단-치료(theragnosis, pharmacodiagnosis)에 이용할 수 있다. 이때 전달하고자 하는 다양한 물질은 베지클에 내포(encapsulated)되어 베지클의 이중막의 안쪽에 존재할 수도 있고, 세포막 단백질처럼 상기 물질의 전부 또는 일부가 베지클의 이중막에 묻혀 있거나 끼워져(embedded) 있을 수도 있고, 베지클 표면에 결합되어 있을 수도 있다.Vesicles prepared from protoplasts can be easily made in various sizes like existing liposomes, and can be easily loaded with various therapeutic, diagnostic, or vaccine substances to be delivered, so that one or several substances can be delivered, so single treatment, It can be used for diagnosis-treatment (theragnosis, pharmacodiagnosis), which is used for both purposes of diagnosis and treatment, as well as combination therapy and diagnosis. At this time, various substances to be delivered may be encapsulated in the vesicle and exist inside the double membrane of the vesicle, or all or part of the substances may be embedded or embedded in the double membrane of the vesicle, such as a cell membrane protein. and may be bonded to the surface of the vesicle.

예를 들어, 암 혈관을 통해 암 조직에 어떠한 물질이 전달될 때, 일반적으로 100 nm이상의 물질은 EPR(enhanced permeability and retention) 효과에 의해 암 조직에 오래 머무를 수 있다. 따라서 100 nm보다 큰 베지클에 로딩된 약물은 암 조직에 머무를 수 있는 시간이 길어서 약물의 효과를 극대화할 수 있어 진단 및 치료에 유용하다. 또한 폐 조직은 그 구조상 1 μm 이하 크기의 입자만이 흡입을 통해 폐포까지 전달될 수 있으므로, 1 μm 이하 크기의 베지클에 천식 등의 치료를 위한 염증억제제 등의 물질을 로딩하여 폐 조직에 효과적으로 약물을 전달할 수 있다. 이와 같이 베지클 크기는 진단용 또는 치료용 물질이 필요한 조직에 따라 다양한 크기로 제조될 수 있다. 바람직하게 본 발명의 원형질체 유래 베지클의 크기는 10 nm 이상 10 μm이하일 수 있다.For example, when a substance is delivered to a cancer tissue through cancer blood vessels, a substance having a size of 100 nm or larger may remain in the cancer tissue for a long time due to an enhanced permeability and retention (EPR) effect. Therefore, drugs loaded in vesicles larger than 100 nm can stay in cancer tissue for a long time, which is useful for diagnosis and treatment because the drug's effect can be maximized. In addition, since only particles of a size of 1 μm or less can be delivered to the alveoli through inhalation due to the structure of lung tissue, substances such as anti-inflammatory agents for the treatment of asthma are loaded into vesicles of 1 μm or less in size to effectively penetrate the lung tissue. drugs can be delivered. In this way, the size of the vesicle may be manufactured in various sizes depending on the tissue in which a substance for diagnosis or treatment is required. Preferably, the size of the protoplast-derived vesicles of the present invention may be 10 nm or more and 10 μm or less.

본 발명의 또 다른 측면은 RNA를 포함하는 세포의 원형질체로부터 유래되고 백신용 물질이 포함된 베지클을 사용하여 상기 백신용 물질을 특이 세포 또는 조직에 전달하는 것을 포함하는, 질병의 예방 및/또는 치료 방법을 제공한다. 상기 백신용 물질은 전술한 바와 같다.Another aspect of the present invention is to prevent and/or prevent disease, including delivering a vaccine material to a specific cell or tissue using a vesicle derived from protoplasts of cells containing RNA and containing a vaccine material. provide a treatment method. The material for the vaccine is as described above.

본 발명의 또 다른 측면은 RNA를 포함하는 세포의 원형질체로부터 유래되고, 상기 원형질체보다 작은 크기이며, 질병의 진단에 필요한 프라이머, 프로브, 안티센스 핵산, 또는 항체가 로딩된 베지클을 포함하는 질병 진단용 키트를 제공한다.Another aspect of the present invention is a disease diagnosis kit comprising a vesicle derived from protoplasts of cells containing RNA, having a smaller size than the protoplasts, and loaded with primers, probes, antisense nucleic acids, or antibodies necessary for diagnosis of diseases. provides

본 발명에서, 상기 치료용 물질, 진단용 물질, 또는 백신용 물질을 포함하여 다양한 물질(들)이 로딩된 원형질체에서 유래한 베지클 및 그의 제조 방법은 특정 물질의 특정 세포 또는 조직 등으로의 전달을 위하여 in vitro 및/또는 in vivo에서 치료용, 진단용 및/또는 백신용, 또는 실험용으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 효소, 상기 치료용, 진단용, 또는 백신용 물질이 로딩된 원형질체 유래 베지클 및 그의 제조 방법은 in vitro 실험용으로 사용될 수 있으며, 또한, in vitro 실험을 통해 in vivo에서 치료 가능한 형태로 세포를 변형하는 용도로도 사용할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, vesicles derived from protoplasts loaded with various material(s), including materials for treatment, diagnosis, or vaccine, and a method for producing the same are used to deliver specific materials to specific cells or tissues. It can be used in vitro and/or in vivo for therapeutic, diagnostic and/or vaccine, or experimental purposes. For example, enzymes, protoplast-derived vesicles loaded with materials for treatment, diagnosis, or vaccine, and methods for producing the same can be used for in vitro experiments, and can be treated in vivo through in vitro experiments. It can also be used for the purpose of transforming cells, but is not limited thereto.

VIIII. 관심 RNA를 포함하는 엑소좀VIIII. Exosomes containing the RNA of interest

본 발명의 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포의 endocytic pathway에서 유래한 exosomes는 세포막과 exocytic fusion을 통해 생성된 여러 vesicle을 포함하는 MVBs에서 방출할 수 있다. 엑소좀 생성은 출아(budding), 함입(invagination), MVB 형성 및 분비의 4단계를 포함한다. Exosomes derived from the endocytic pathway of host cells containing the RNA transcription system of interest of the present invention can be released from MVBs containing several vesicles generated through exocytic fusion with the cell membrane. Exosome production involves four steps: budding, invasion, MVB formation and secretion.

발아의 한 형태로 세포막의 함입은 clathrin-coated vesicles를 형성하고 clathrin vesicles는 세포질로 들어가 초기 엔도솜을 형성한다. 단백질, 지질 및 핵산은 엑소좀의 전구체인 다중 관강내 소포(ILV)를 형성하기 위해 특별히 분류되고 캡슐화된다. 후기 엔도사이토시스 후, 여러 ILV는 후기 엔도솜(LE)으로 추가로 발전한다. 그런 다음 LE의 일부는 리소좀 경로로 들어가고 나머지는 세포막과 융합한다.As a form of budding, cell membrane invagination forms clathrin-coated vesicles, which then enter the cytoplasm to form early endosomes. Proteins, lipids and nucleic acids are specifically sorted and encapsulated to form multiple intraluminal vesicles (ILVs), the precursors of exosomes. After late endocytosis, several ILVs further develop into late endosomes (LEs). Then, part of the LE enters the lysosomal pathway and the rest fuses with the cell membrane.

엑소좀은 세포막을 가로질러 물질을 전달할 수 있어 약물 전달을 위한 이상적인 소낭으로 평가되고 있는데, 이러한 지질 이중층 소낭 시스템은 피부 침투 문제점을 극복할 수 있으므로 약물을 피부 진피층까지 전달하기 위한 가장 효과적인 전략 중 하나로 평가되고 있다.Exosomes are evaluated as ideal vesicles for drug delivery because they can deliver substances across cell membranes. This lipid bilayer vesicle system can overcome the problem of skin penetration, making it one of the most effective strategies for delivering drugs to the dermal layer of the skin. are being evaluated

또한, 엑소좀은 해당 엑소좀이 유래된 세포 타입을 반영하는 RNA, 단백질, 지질 및 대사물질들을 함유한다. 엑소좀은 해당 엑소좀이 유래된 세포의 다양한 분자 구성성분들(예, 단백질들 및 RNA)을 함유한다. 엑소좀 단백질조성은 해당 엑소좀이 유래된 세포 및 조직(tissue)에 따라 다양하나, 대부분의 엑소좀은 진화적으로 보존된 공통의 단백질 분자들 세트를 함유한다.In addition, exosomes contain RNA, proteins, lipids and metabolites that reflect the cell type from which they are derived. Exosomes contain various molecular components (eg, proteins and RNA) of the cell from which they are derived. Exosome protein composition varies depending on the cell and tissue from which the exosome is derived, but most exosomes contain a common set of evolutionarily conserved protein molecules.

엑소좀은 세포를 배양한 후 수득된 배양액에서 분리하여 수득할 수 있으며, 엑소좀 크기 및 함량은 엑소좀을 생산하는 세포가 받은 분자 신호에 의해 영향을 받을 수 있다.Exosomes can be obtained by isolating them from a culture solution obtained after culturing cells, and the size and content of exosomes can be influenced by molecular signals received by cells producing exosomes.

세포 내 Ca2+ 농도가 증가되면 엑소좀(exosome) 분비가 촉진된다. monCRY2는 세포내로의 Ca2+ 인플럭스(influx)를 유도할 수 있는 단백질(예., FGFR1, STIM1 등)과 융합되어 융합단백질을 형성할 수 있다. monFGFR1은 빛에 의해 이량체화되어 소포체(ER)와 같은 세포내 저장체로부터 IP3-유도 Ca2+ 방출을 유도한다. monSTIM1은 빛에 의해 이량체화되어 CRAC(Ca2+ Release Activated Ca2+) 채널을 온시키고 그 결과 세포 내로 Ca2+ 이온의 플럭스가 발생한다. 빛에 의한 반응은 가역적(reversible)으로 일어나서 빛을 제거하면 monCRY2가 단량체로 분리되고 결국 STIM1 또한 단량체로 분리되어 CRAC가 오프(closed)된다. 이들 융합단백질은 낮은 광 조사만으로도 이량체화가 가능하기 때문에 비침습적인 방식으로 세포에 빛을 조사하여도 동작이 가능하게 된다.When intracellular Ca2+ concentration is increased, exosome secretion is promoted. monCRY2 can form a fusion protein by being fused with a protein capable of inducing Ca2+ influx into cells (eg, FGFR1, STIM1, etc.). monFGFR1 is dimerized by light to induce IP3-induced Ca2+ release from intracellular stores such as the endoplasmic reticulum (ER). monSTIM1 is dimerized by light and turns on the CRAC (Ca2+ Release Activated Ca2+) channel, resulting in the flux of Ca2+ ions into cells. The reaction by light occurs reversibly, and when light is removed, monCRY2 is separated into monomers, and eventually STIM1 is also separated into monomers, and CRAC is closed. Since these fusion proteins can dimerize only with low light irradiation, they can operate even when light is irradiated to cells in a non-invasive manner.

STIM1의 구체적인 기작 및 서열은 논문들(Soboloff, J. et al. Nat Rev Mol Cell Biol 13, 549-565 (2012) & Yang, X. et al. Proc Natl Acad Sci U S A 109, 5657-5662 (2012))에 개시되어 있다.The specific mechanism and sequence of STIM1 can be found in the papers (Soboloff, J. et al. Nat Rev Mol Cell Biol 13, 549-565 (2012) & Yang, X. et al. Proc Natl Acad Sci USA 109, 5657-5662 (2012) )).

본 발명은 엑소좀 분리없이 배양액 자체를 원료로 사용할 수 있으나, 엑소좀을 분리하여 사용할 수도 있다. 또한, 품질 보증 등을 위해 배양액 내 엑소좀의 크기 물성을 확인하기 위해 엑소좀을 분리할 수 있다.In the present invention, the culture solution itself can be used as a raw material without separating the exosomes, but the exosomes can also be separated and used. In addition, exosomes can be separated to check the size and physical properties of exosomes in the culture medium for quality assurance.

배양액으로부터 엑소좀을 분리하기 위한 방법으로 원심분리법, 면역결합법, 여과법 등을 활용할 수 있다.As a method for separating exosomes from the culture medium, centrifugation, immunocombining, filtration, and the like can be used.

엑소좀 분리방법 중 가장 보편적으로 쓰이는 초원심분리 (Ultracetrifugation)는 한 번에 다량의 엑소좀을 분리할 수 없으며, 고가의 장비가 필요하고 분리하는데 많은 시간이 소요되며 강한 원심분리로 인해 엑소좀에 물리적으로 손상이 발생할 수 있고, 특히 분리된 엑소좀의 순도가 떨어지는 등의 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위한 방법 중, 엑소좀의 막 (membrane)에 존재하는 단백질인 포스파티딜세린(phosphatidylserine, PS)에 특이적으로 결합하는 물질을 이용함으로써 분리되는 엑소좀의 순도를 높인 PS 친화성 방법 (PS affinity method)이 있다. 이는 초원심분리 방법에 비해 높은 순도의 엑소좀을 분리할 수 있지만 수율이 낮다는 단점이 있다.Ultracentrifugation, which is the most commonly used exosome isolation method, cannot separate a large amount of exosomes at once, requires expensive equipment and takes a lot of time to separate, and strong centrifugation causes exosomes to be separated. Physical damage may occur, and in particular, there are disadvantages such as low purity of the separated exosomes. Among the methods for improving these disadvantages, a PS affinity method that increases the purity of separated exosomes by using a substance that specifically binds to phosphatidylserine (PS), a protein present in the membrane of exosomes (PS affinity method). Compared to the ultracentrifugation method, this method can separate exosomes of high purity, but has a disadvantage in that the yield is low.

본 발명은 숙주세포 대장균 발현계(E. coli expression system)에 적합하게 RNA Polymerase와 이를 이용한 관심 mRNA 전사 시스템을 제공함으로써 숙주세포 대장균에서 관심 RNA를 낮은 가격과 안정적으로 대량 생산할 수 있다.The present invention provides an RNA polymerase suitable for a host cell E. coli expression system and an mRNA transcription system of interest using the RNA polymerase, thereby enabling stable and low-cost mass production of the RNA of interest in the host cell E. coli.

도 1은 ctDdRp를 이용한 RNA 전사 시스템의 구조이고*?**?*
도 2는 ctDdRp를 이용한 RNA 전사 시스템이 있는 pUC19을 제한효소 절단한 후 전기영동한 이미지이고,
도 3은 RddRp를 이용한 RNA 전사 시스템이 있는 pUC19을 제한효소 절단한 후 전기영동한 이미지이고,
도 4는 RNA 전사 시스템이 형질전환된 대장균 균주 HT115(DE3)에서 생산된 관심 mRNA를 전기영동한 이미지이다.
Figure 1 is the structure of the RNA transcription system using ctDdRp *?**?*
Figure 2 is an image of electrophoresis after digestion of pUC19 having an RNA transcription system using ctDdRp with a restriction enzyme,
Figure 3 is an image of electrophoresis after digestion of pUC19 having an RNA transcription system using RddRp with a restriction enzyme,
4 is an electrophoresis image of an mRNA of interest produced in E. coli strain HT115 (DE3) transformed with an RNA transcription system.

이하, 본 발명은 하기 실시예로 보다 상세하게 설명하였다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention is described in more detail with the following examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention by way of example, and the scope of the present invention is not limited only to these examples.

실시례 1. 관심 RNA 전사 시스템 및 숙주세포Example 1. RNA transcription system of interest and host cell

본 발명의 RNA 전사 시스템은 단백질 번역이 최소한 가능한 숙주세포에서 RNA 중합효소에 의해 관심 RNA의 지속적 발현이 가능한 역할을 제공한다. 본 발명의 RNA 전사 시스템은 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 RNA 단위를 포함한다. The RNA transcription system of the present invention provides a role capable of continuously expressing an RNA of interest by RNA polymerase in a host cell capable of at least protein translation. The RNA transcription system of the present invention comprises an RNA polymerase expression unit and an RNA unit of interest.

도 1에서 제시한 바와 같이, 본 발명의 RNA 전사 시스템에서 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 관심 RNA 단위는 한 분자이거나 또는 각각 독립적인 단리된 DNA 분자이며, 플라스미드를 사용할 수 있다. 상기 RNA 중합효소는 DdRp와 RdRp로 나눌 수 있다.As shown in FIG. 1, in the RNA transcription system of the present invention, the RNA polymerase expression unit and the RNA unit of interest are either one molecule or independent isolated DNA molecules, and a plasmid may be used. The RNA polymerase can be divided into DdRp and RdRp.

본 발명에서 상기 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소 발현 단위에서 합성될 수 있는 DdRp, <DdRp와 캡핑효소>의 융합체, <DdRp와 Poly(A) polymerase>의 융합체, <DdRp, 캡핑효소와 Poly(A) polymerase>의 융합체 등을 총칭하여 'ctDdRp'라고 하였다. In the present invention, DdRp that can be synthesized in the RNA polymerase expression unit of the RNA transcription system, a fusion of <DdRp and capping enzyme>, a fusion of <DdRp and Poly(A) polymerase>, a fusion of <DdRp, capping enzyme and Poly(A) ) polymerase> was collectively referred to as 'ctDdRp'.

상기 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소 발현 단위에서 합성될 수 있는 ctDdRp인 경우 'ctDdRp를 이용한 RNA 전사시스템'이라고 하였다.In the case of ctDdRp that can be synthesized in the RNA polymerase expression unit of the RNA transcription system, it was referred to as 'an RNA transcription system using ctDdRp'.

본 발명에서 상기 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소 발현 단위에서 합성될 수 있는 RdRp인 경우 'RdRp를 이용한 RNA 전사시스템'이라고 하였다.In the present invention, RdRp that can be synthesized in the RNA polymerase expression unit of the RNA transcription system is referred to as 'RNA transcription system using RdRp'.

상기 RNA 전사 시스템의 관심 m관심 RNA 단위에서 관심 mRNA를 코딩하는 DNA를 'DNAi'이라고 지칭하였다.The DNA encoding the mRNA of interest in the mRNA of interest unit of the RNA transcription system was referred to as 'DNAi'.

본 발명에서 숙주세포는 동물, 식물, 효모 및 박테리아 등을 사용할 수 있다. 박테리아는 Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰), 대장균 BE42, 대장균 HB101, 대장균 JM101, 대장균 LE392, 대장균 MC1061, 대장균 Y1088 및 대장균 W3110을 포함하는 세포에 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자의 발현을 약화시키거나 유전자를 파괴함으로써 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시킨 숙주세포를 사용할 수 있다.Host cells in the present invention may be animals, plants, yeasts and bacteria. Expression of a gene encoding ribonuclease III in cells, including Corynebacterium glutamicum, E. coli BE42, E. coli HB101, E. coli JM101, E. coli LE392, E. coli MC1061, E. coli Y1088 and E. coli W3110 Host cells in which the activity of ribonuclease III is reduced by attenuating or disrupting the gene can be used.

하기 실시례에서 리보뉴클레아제 II의 활성이 감소된 대장균 균주 HT115(DE3)를 사용하였다. HT115(DE3)의 유전자형은 다음과 같다: F-, mcrA, mcrB, IN(rrnD-rrnE)1, rnc14::Tn10(DE3 리소겐: lavUV5 프로모터-T7 폴리머라제) (RNAse III 마이너스)이다). 이.콜라이 HT115 (DE3) 세포는 pUC19 (대조군), pCPB-hp, 또는 pCPB-hp+2T로 형질전환시키고 37℃ 또는 25℃에서 밤새 증식시켰다. In the examples below, E. coli strain HT115 (DE3) with reduced activity of ribonuclease II was used. The genotype of HT115 (DE3) is: F-, mcrA, mcrB, IN(rrnD-rrnE)1, rnc14::Tn10 (DE3 lysogen: lavUV5 promoter-T7 polymerase) (RNAse III minus). E. coli HT115 (DE3) cells were transformed with pUC19 (control), pCPB-hp, or pCPB-hp+2T and grown overnight at 37°C or 25°C.

단핵세포는 U937 세포(ATCC No.CRL-1593.2), 대식 세포인 Raw264.7 세포(ATCC No.TIB-71), 제대혈 중간엽 줄기세포(UC MSC), 혈관매피세포 생쥐 세포인 PT67 세포(ATCC No. CRL-12284) 등을 사용하였다.Monocytes include U937 cells (ATCC No.CRL-1593.2), macrophage Raw264.7 cells (ATCC No.TIB-71), cord blood mesenchymal stem cells (UC MSC), and PT67 cells (ATCC No. CRL-12284) and the like were used.

1.1. 원핵세포1.1. prokaryotic cell

본 발명은 상기 목적을 원핵생물에서 달성하기 위하여 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 하기 식(1)의 염기서열을 포함하는 RNA 중합 효소 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object in prokaryotes, the present invention provides an RNA polymerase gene in which the expression unit of the RNA polymerase of the RNA transcription system of interest of the present invention comprises the nucleotide sequence of Formula (1) below.

식(1): W-X-Y-ZEquation (1): W-X-Y-Z

상기 식에서 W는 숙주세포에 있는 RNA 중합효소 유전자에 의해 인지되는 프로모터, 그리고 SD 부위를 포함하는 5*?**?*UTR을 포함한다. In the above formula, W includes a promoter recognized by an RNA polymerase gene in a host cell and 5*?**?*UTR including an SD site.

본 발명의 상기 식(I)의 W 부위에서 숙주세포의 RNA 중합효소가 인지하는 프로모터는 (a) 아세트산, 에탄올, 피루브산 등으로 유도될 수 있는 pta, aceA, aceB, adh 및 amyE 프로모터를 포함하는 군; (b) cspB, SOD 및 tuf 프로모터를 포함하는 군; (c) lac 프로모터, tac 프로모터, trc 프로모터를 포함하는 군; (d) F1 프로모터, T7 프로모터, T5 프로모터, T3 프로모터 및 SP6 프로모터와 같은 파지 유래의 프로모터를 포함하는 군;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 사용할 수 있다.The promoter recognized by RNA polymerase of the host cell at the W site of formula (I) of the present invention includes (a) pta, aceA, aceB, adh and amyE promoters that can be induced by acetic acid, ethanol, pyruvic acid, etc. army; (b) a group containing cspB, SOD and tuf promoters; (c) a group containing a lac promoter, a tac promoter, and a trc promoter; (d) a group containing phage-derived promoters such as F1 promoter, T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter and SP6 promoter; any one selected from the group containing may be used.

본 실시례에서 Lac 프로모터를 사용하였으며 서열번호 2이다.In this example, the Lac promoter was used and SEQ ID NO: 2.

Lac Promoter(31nt): TTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTG (서열번호 2)Lac Promoter (31nt): TTTACACTTTATGCTTCCGGCTCGTATGTTG (SEQ ID NO: 2)

상기 5'-UTR의 서열은 서열번호 3이며, Shine-Dalgarno 시퀀스는 볼드 파란색으로, 시작 코돈은 볼드 검정색으로, 4nt 무작위 조각은 빨간색으로 표시하였다. 샤인-달가노 서열(Shine-Dalgarno Sequence) 또는 SD 서열(SD sequence)은 원핵세포 메신저 RNA의 리보솜 결합 부위이며, 일반적으로 시작 코돈 AUG의 8염기 앞쪽에 위치한다.The sequence of the 5'-UTR is SEQ ID NO: 3, the Shine-Dalgarno sequence is shown in bold blue, the start codon is shown in bold black, and the 4nt random fragment is shown in red. The Shine-Dalgarno Sequence or SD sequence is the ribosome binding site of prokaryotic messenger RNA, and is generally located 8 bases ahead of the start codon AUG.

5'-UTR: GGCACACACCGGAGCNNNNCAUAUG (서열번호 3)5'-UTR: GGCACACACCGGAGCNNNNCAUAUG (SEQ ID NO: 3)

4nt 무작위 조각 NNNN는 AAAU, AAUA, AUAA 및 AUAU로 이루어진 군에서 선택되어진 어느 하나를 포함할 수 있다.The 4nt random fragment NNNN may include any one selected from the group consisting of AAAU, AAUA, AUAA and AUAU.

X는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 5'말단 염기서열, 번역시작 코돈 ATG을 나타내며 상기 RNA 중합효소 유전자는 X represents the 5'end nucleotide sequence of the RNA polymerase gene, translation start codon ATG, and the RNA polymerase gene

(a) 상기 DNA dependent RNA Polymerase 또는 그 변이체; 및 (a) the DNA dependent RNA Polymerase or a variant thereof; and

(b) 캡핑효소 또는 그 변이체; 및(b) a capping enzyme or a variant thereof; and

(c) 링커;를 포함할 수도 있다.(c) a linker; may also be included.

여기서, 상기 RNA 중합효소의 발현단위는 추가적으로 상기 RNA 결합 테더링 펩타이드를 포함할 수도 있다. 상기 RNA 중합효소는 단백질-RNA 테더링 시스템(protein-RNA tethering system)의 적어도 하나의 RNA 결합 도메인(RNA-binding domain)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 여기서, 상기 RNA 결합 도메인은 특정 RNA 서열 및/또는 구조로 구성된 상기 단백질-RNA 테더링 시스템의 RNA 요소에 특이적으로 결합을 특징으로 하는 RNA 구조체일 수도 있다.Here, the expression unit of the RNA polymerase may additionally include the RNA-binding tethering peptide. The RNA polymerase is characterized by comprising at least one RNA-binding domain of a protein-RNA tethering system, wherein the RNA-binding domain comprises a specific RNA sequence and / Or it may be an RNA structure characterized by binding specifically to the RNA element of the protein-RNA tethering system composed of the structure.

더욱더 바람직하게, 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) 또는 그 변이체를 포함할 수도 있다.Even more preferably, the expression unit of the RNA polymerase of the RNA transcription system of interest of the present invention may include RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) or a variant thereof.

Y는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 2번째 내지 번역종결 코돈에 해당하는 염기서열을 나타내며;Y represents a nucleotide sequence corresponding to the 2nd to translation stop codon of the RNA polymerase gene;

Z는 상기한 RNA 중합효소 유전자의 3'말단의 종료코돈 이하 전사 종결서열을 포함하는 염기서열을 나타낸다.Z represents a nucleotide sequence including a transcription termination sequence below the stop codon at the 3' end of the RNA polymerase gene.

또한, 본 발명은 종료 코돈 이하 전사 종결서열로서 Z부위인 3'말단에 TGA TAA의 번역 종료 코돈을 연결시켜 번역 종료가 확실히 일어나도록 유도하였다.In addition, in the present invention, as a transcription termination sequence below the termination codon, the translation termination codon of TGA TAA was ligated to the 3' end of the Z region to ensure translation termination.

서열번호 4에서 UAA는 종결 코돈, UUG는 시작 코돈, 밑줄이 있는 염기서열은 S/D를 포함하는 IS이다.In SEQ ID NO: 4, UAA is a stop codon, UUG is a start codon, and an underlined base sequence is an IS including S/D.

본 실시례의 전사 종결서열은 서열번호 4으로, 주형 DNA 가닥에 몇 개의 A 잔기가 뒤따르는 역반복으로 구성된다. RNA 중합효소가 역반복체를 전사하면 mRNA 수준에서 즉시 줄기 루프 구조로 접혀 효소가 일시 중지된다. 줄기 루프 구조 뒤에는 주형 DNA의 A 잔기와 약한 상호작용을 하는 여러 U 잔기가 있기 때문에 효소의 해리가 발생하도록 하였다. The transcription termination sequence of this example is SEQ ID NO: 4, which consists of inverted repeats followed by several A residues in the template DNA strand. When RNA polymerase transcribes an inverted repeat, it immediately folds into a stem-loop structure at the mRNA level, pausing the enzyme. Dissociation of the enzyme was allowed to occur because there are several U residues behind the stem-loop structure that interact weakly with the A residues of the template DNA.

TGAGATAAAAATGCCAGCCGATCGGGCTGGCATTTTGCCTTTTAG (서열번호 4)TGAGATAAAAATGCCAGCCGATCGGGCTGGCATTTTGCCTTTTAG (SEQ ID NO: 4)

본 발명에서 식(1)의 X는 DdRp, ctDdRp 또는 RdRp DNA 절편을 주형으로 제조할 수 있다.In the present invention, X of Formula (1) can be prepared using DdRp, ctDdRp or RdRp DNA fragments as a template.

2.1. DdRp2.1. DdRp

본 발명의 관심 RNA 전사시스템에서 관심 RNA가 mRNA가 아닌 경우, dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임인 경우에 RNA 중합효소는 서열번호 1을 기반으로 한 DdRp DNA 절편을 사용하였다.In the RNA transcription system of the present invention, when the RNA of interest is not mRNA, dsRNA, RNA aptamer, and ribozyme, a DdRp DNA fragment based on SEQ ID NO: 1 was used as an RNA polymerase.

2.2. ctDdRp2.2. ctDdRp

본 발명의 관심 RNA 전사시스템에서 관심 RNA가 mRNA인 경우에 RNA 중합효소는 서열번호 1을 기반으로 한 하기의 ctDdRp DNA 절편을 사용하였다.In the RNA transcription system of the present invention, when the RNA of interest is mRNA, the following ctDdRp DNA fragment based on SEQ ID NO: 1 was used as the RNA polymerase.

본 발명의 ctDdRp 발현단위는 상기 ctDdRp orf의 상류에 5'UTR 서열, 하류에 종료 코돈 및 전사 종결서열로 구성할 수 있다.The ctDdRp expression unit of the present invention can be composed of a 5'UTR sequence upstream of the ctDdRp orf, a stop codon and a transcription termination sequence downstream.

바람직하게, 상기 ctDdRp orf의 구성단위는 DdRp와 캡핑효소를 포함하며, 상기 ctDdRp orf의 구성단위에 포함된 orf의 구성 단위 사이에는 링커 또는 시스트론간 서페이서(intercistronic spacer, IS)를 포함할 수 있다. 추가적으로 poly(A) polymerase를 포함할 수도 있다.Preferably, the structural unit of the ctDdRp orf includes DdRp and a capping enzyme, and a linker or an intercistronic spacer (IS) may be included between the structural units of the orf included in the structural units of the ctDdRp orf. . Additionally, poly(A) polymerase may be included.

관련 단백질들의 orf는 GeneOptimizer 알고리즘을 사용하여 코돈 적응 지수와 관련하여 인간 세포에서의 발현을 위해 최적화하였다. 모든 유전자 서열은 인공적으로 합성되고 올리고뉴클레오티드를 사용하여 단계별 PCR로 증폭하고 클로닝하여 완전히 시퀀싱하였다.The orfs of related proteins were optimized for expression in human cells with respect to the codon adaptation index using the GeneOptimizer algorithm. All gene sequences were artificially synthesized, amplified by step-by-step PCR using oligonucleotides, cloned and fully sequenced.

본 발명의 ctDdRp 발현 단위를 제조하기 위해, 먼저, ctDdRp 발현 단위를 제조하는 ctDdRp DNA 절편을 설계하고 제조하여 이를 pUC19에 클로닝하였다.To prepare the ctDdRp expression unit of the present invention, first, a ctDdRp DNA fragment producing the ctDdRp expression unit was designed and prepared, and cloned into pUC19.

본 발명의 ctDdRp 발현 단위는 제조하기 위해, ctDdRp orf를 식 2와 같이 설계하였다.To prepare the ctDdRp expression unit of the present invention, the ctDdRp orf was designed as shown in Formula 2.

식 (2) : Nλ-X1-R341-X2-Nλ-X1-NP868R-X3-T7 Pol Formula (2): Nλ-X1-R341-X2-Nλ-X1-NP868R-X3-T7 Pol

여기서, Nλ= 테더링 도메인, X1=G4, X2=IS, X3=IS.where Nλ = tethering domain, X1 = G4, X2 = IS, X3 = IS.

식 (2)에서 제조되는 효소는 Nλ-X1-R341, Nλ-X1-NP868R 및 T7 Pol일 수 있다. Enzymes prepared in formula (2) may be Nλ-X1-R341, Nλ-X1-NP868R and T7 Pol.

상기 ctDdRp DNA 절편은 식 (2)로 이루어진 orf의 상류에 5'UTR 서열을 배치하고 하류에 종료 코돈, 전사 종결서열을 포함하였다.The ctDdRp DNA fragment contained a 5'UTR sequence upstream of the orf of Formula (2) and a stop codon and a transcription termination sequence downstream.

본 발명의 시스트론간 스페이서(IS)는 Au(UAUUUUAAUUAAUUAA) 풍부한 시퀀스가 시스트론간 스페이서 번역 효율의 업스트림에 도입되면 S/D 시퀀스를 포함한다. IS 크기는 ~20ntds에서 40-50ntds까지 다양하다. 이 스페이서에는 30s 리보솜 서브유닛이 후속 시스트론에 결합하고 번역을 다시 시작하기 위한 S/D 서열이 포함되어 있다. 본 실시례에서 사용하는 IS는 서열번호 4이다.The intercistronic spacer (IS) of the present invention contains the S/D sequence if an Au(UAUUUUAAUUAAUUAA) rich sequence is introduced upstream of the intercistronic spacer translation efficiency. IS sizes vary from ~20ntds to 40-50ntds. This spacer contains S/D sequences for the 30s ribosomal subunit to bind to the next cistron and restart translation. The IS used in this example is SEQ ID NO: 4.

UAA UAACGGAGUGAUC UUG (서열번호 4)UAA UAACGGAGUGAUC UUG (SEQ ID NO: 4)

본 발명의 ctDdRp 발현 단위에 포함된 ctDdRp DNA의 설계를 위하여, 식 (II)의 핵심 구성단위 ctDdRp ORF를 구성하는 DdRp는 단일 서브유닛으로 구성된 DdRp의 일종, T7 RNA 중합효소(Gene ID: 1261050), T3 RNA 중합효소(Gene ID: 14675519) 및 SP6 RNA 중합효소(Gene ID: 19685893)를 포함하는 군에서 T7 RNA 중합효소를 선정하였다. For the design of ctDdRp DNA contained in the ctDdRp expression unit of the present invention, DdRp constituting the core structural unit ctDdRp ORF of formula (II) is a type of DdRp composed of a single subunit, T7 RNA polymerase (Gene ID: 1261050) , T7 RNA polymerase was selected from the group containing T3 RNA polymerase (Gene ID: 14675519) and SP6 RNA polymerase (Gene ID: 19685893).

식 (2)의 핵심 구성단위 Poly(A) Polymerase는 Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 E3VZZ8)를 선정하였다.Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341 (UniProtKB/Swiss-Prot accession number E3VZZ8) was selected as the core structural unit Poly(A) Polymerase in formula (2).

식 (2)의 핵심 구성단위 Capping enzyme(캡핑효소)는 아프리카 돼지 열병 바이러스 NP868R 캡핑 효소 (NCBI ASFV 게놈 서열 균주 BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P32094)를 선정하였다.Capping enzyme, the core structural unit of formula (2), was selected as African swine fever virus NP868R capping enzyme (NCBI ASFV genome sequence strain BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P32094).

본 발명의 mRNA 전사 시스템에는 상기 RNA 발현 단위에 있는 ctDdRp는 식 (2)에 제시한 바와 같이, 단백질-RNA 테더링(Tethering) 시스템의 테더링 도메인(Nλ), 또한, 상기 관심 m관심 RNA 단위에는 단백질-RNA 테더링(Tethering) 시스템의 테더링 RNA를 추가하였다.In the mRNA transcription system of the present invention, ctDdRp in the RNA expression unit is, as shown in equation (2), the tethering domain (Nλ) of the protein-RNA tethering system, and also the mRNA unit of interest , the tethering RNA of the protein-RNA tethering system was added.

상기 테더링 시스템은 테더링 도메인은 람다 박테리오파지로부터의 antitermination N protein의 22개 아미노산(Nλ; 엔테로박테리아 파지 람다 뉴클레오캡시드 단백질 AAA32249의 아미노산 1-22; 뉴클레오티드에 해당하는 서열 번호 5 및 서열 번호 6)을 선정하였다. In the tethering system, the tethering domain is 22 amino acids of antitermination N protein from lambda bacteriophage (Nλ; amino acids 1-22 of enterobacteria phage lambda nucleocapsid protein AAA32249; SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 corresponding to nucleotides) was selected.

ATGGATGCTC AGACCAGACG CAGAGAACGG CGGGCAGAGA AGCAGGCACA GTGGAAGGCC GCTAAT 66 (서열번호 5)ATGGATGCTC AGACCAGACG CAGAGAACGG CGGGCAGAGA AGCAGGCACA GTGGAAGGCC GCTAAT 66 (SEQ ID NO: 5)

Met Asp Ala Gln Thr Arg Arg Arg Glu Arg Arg Ala Glu Lys Gln Ala Gln Trp Lys Ala Ala Asn 22 (서열번호 6)Met Asp Ala Gln Thr Arg Arg Arg Glu Arg Arg Ala Glu Lys Gln Ala Gln Trp Lys Ala Ala Asn 22 (SEQ ID NO: 6)

상기 테더링 RNA는 λ 바이러스의 BoxBr(엔테로박테리아 파지 람다 KT232076.1의 게놈 서열의 뉴클레오티드 38312-38298; λ 박테리오파지로부터의 BoxBr RNA 스템-루프의 뉴클레오티드 서열에 상응하는 서열 번호 7)를 4개의 직렬로 구성된 RNA 서열을 선정하였다.The tethering RNA contains BoxBr of the λ virus (nucleotides 38312-38298 of the genomic sequence of enterobacterial phage lambda KT232076.1; SEQ ID NO: 7 corresponding to the nucleotide sequence of the BoxBr RNA stem-loop from λ bacteriophage) in series of four Constructed RNA sequences were selected.

GCCCTGAAAA AGGGC 15 (서열번호 7) GCCCTGAAAA AGGGC 15 (SEQ ID NO: 7)

상기 링커는 식 (2)의 X1은 G4 또는 (G4S)2를 포함할 수 있다.In the linker, X1 in Formula (2) may include G4 or (G4S) 2 .

본 발명의 관심 ctDdRp 발현 단위는 플라스미드 혹은 바이러스 벡터를 사용하여 제작할 수 있다. 관심 DNA 절편은 <Lac promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA- 전사 종결서열>이며, 이를 플라스미드에 삽입하여 제조할 수 있다. The ctDdRp expression unit of interest of the present invention can be constructed using a plasmid or viral vector. The DNA fragment of interest is <Lac promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - transcription termination sequence>, which can be prepared by inserting it into a plasmid.

본 발명은 상기 목적을 진행생물에서 달성하기 위하여 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 진핵세포에서 번역이 될 수 있는 RNA Polymerase mRNA 단위 및/또는 상기 RNA Polymerase에 의해 전사되고 번역이 되는 RNA Polymerase DNA 단위로 제공한다.In order to achieve the above object in eukaryotic organisms, the present invention is an RNA polymerase mRNA unit that can be translated in a eukaryotic cell and / or is transcribed and translated by the RNA polymerase. It is provided as an RNA Polymerase DNA unit that becomes

2.3. RdRp2.3. RdRp

본 발명의 상기 1.1항에 있는 식(1)에서 사용하는 RNA 중합효소는 RdRp를 사용할 수도 있다.RdRp may also be used as the RNA polymerase used in formula (1) in the above section 1.1 of the present invention.

본 발명에서 제안하는 RdRp를 이용한 관심 mRNA 전사 시스템을 제조하기 위해서, RdRp를 코딩하는 mRNA 및 관심 mRNA를 인코딩하는 DNA 절편을 제조하였다. In order to prepare the mRNA transcription system of interest using RdRp proposed in the present invention, an mRNA encoding RdRp and a DNA fragment encoding the mRNA of interest were prepared.

RdRp 발현단위는 RdRp를 제조하며, 실시예에서 사용된 Semliki Forest 바이러스(SFV) RdRp mRNA를 인코딩하는 주형 DNA 절편으로 제조하였다.The RdRp expression unit produces RdRp, and was prepared with a template DNA fragment encoding the Semliki Forest Virus (SFV) RdRp mRNA used in the examples.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소 발현 단위는 상기 식(1)의 염기서열을 포함하는 RNA 중합 효소 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides an RNA polymerase gene in which the RNA polymerase expression unit of the RNA transcription system of interest of the present invention comprises the nucleotide sequence of formula (1).

식(1): W-X-Y-ZEquation (1): W-X-Y-Z

상기 식에서 W는 숙주세포에 있는 RNA 중합효소 유전자에 의해 인지되는 프로모터, 그리고 SD 부위를 포함하는 5*?**?*UTR을 포함한다. In the above formula, W includes a promoter recognized by an RNA polymerase gene in a host cell and 5*?**?*UTR including an SD site.

X는 Semliki Forest 바이러스(SFV) RdRp mRNA로, 먼저, 기준 Semliki Forest 바이러스 레플리콘 플라스미드(pSFV1; Invitrogen #18448-019)는 ThermoFisher 사(미국)에서 구입하였으며, 개시코돈이 제외된 알파바이러스 RdRp(RdRp ORF의 뉴클레오타이드 222-6321개)를 코딩하는 오픈 리딩 프레임를 증폭하여 산물을 확보하였다.X is Semliki Forest virus (SFV) RdRp mRNA. First, the reference Semliki Forest virus replicon plasmid (pSFV1; Invitrogen #18448-019) was purchased from ThermoFisher (USA), and alphavirus RdRp (without start codon) The product was obtained by amplifying an open reading frame encoding nucleotides 222-6321 of the RdRp ORF.

상기 RdRp 발현 단위를 생성하기 위해, 실시례 1항에 따라 <숙주 세포에서 인지되는 promoter - 5'UTR - RdRp를 코딩하는 오픈 리딩 프레임(RdRp ORF의 뉴클레오타이드 222-6321개) DNA - 전사종결서열>을 순서대로 라이게이션하여 재조합 DNA를 제조하였다.To generate the RdRp expression unit, according to Example 1, <promoter recognized in host cells - 5'UTR - open reading frame encoding RdRp (nucleotides 222-6321 of RdRp ORF) DNA - transcription termination sequence> were ligated in order to prepare recombinant DNA.

2.4. Pus 발현 단위2.4. Pus expression unit

본 발명의 RNA 중합효소에 의해 제조된 mRNA를 슈도우리딘화하기 위해 Pus를 발현시켰다.Pus was expressed to pseudouridine the mRNA produced by the RNA polymerase of the present invention.

인간 PUS1 cDNA 단편은 IMAGE 컨소시엄 클론 #2822709(미국, American Type Culture Collection)에 대해 프라이머 HuPus1pET16bFor (5′-AACATATGGCCGGGAACGCGGAGCC, 서열번호 8) 및 HuPus1pET16bRev (5′-GGATCCTCGAGTCCCATCGCCTCAGTCAGTG 서열번호 9)를 사용하여 PCR하여 얻은 DNA 단편, 서열번호 10을 pUC 벡터에 T7 프로모터와 전사 종결서열사이에 삽입하였다.Human PUS1 cDNA fragment was DNA obtained by PCR using primers HuPus1pET16bFor (5′-AACATATGGCCGGGAACGCGGAGCC, SEQ ID NO: 8) and HuPus1pET16bRev (5′-GGATCCTCGAGTCCCATCGCCTCAGTCAGTG SEQ ID NO: 9) against IMAGE consortium clone #2822709 (American Type Culture Collection, USA). A fragment, SEQ ID NO: 10, was inserted into the pUC vector between the T7 promoter and the transcription termination sequence.

PUS 1 ORF Nucleotide Sequence (Length: 1506bp) Accession No. XM_010228061.1PUS 1 ORF Nucleotide Sequence (Length: 1506bp) Accession no. XM_010228061.1

ATGGATGTGG AGGGTGGCCT GGCAGGAGAG CGGGGACACG AACACAGCCC CTTTAGGCAG ATGGATGTGG AGGTGGCCT GGCAGGAGAG CGGGGACACG AACACAGCCC CTTTAGGCAG

GAGAAGTTCA CGCTGCACCC CTCGAGCAGT GTCTGTGATA GGCGCCTGCC TGGCTGGGGA GAGAAGTTCA CGCTGCACC CTCGAGCAGT GTCTGTGATA GGCGCCTGCC TGGCTGGGGA

ATGGTGGAAC ACAGGGAGCC AAAGCTCCCA CACAAGAGCA GTCAGCCTGC CGTGCCCGAG ATGGTGGAAC ACAGGGAGCC AAAGCTCCCA CACAAGAGCA GTCAGCCTGC CGTGCCCGAG

GCTGCCGCGC GCCAGCAAAC GCCTCGCAGG CCCACGGATG CTTCGTGGCA TCCCACGCAT GCTGCCGCGC GCCAGCAAAC GCCTCGCAGG CCCACGGATG CTTCGTGGCA TCCCACGCAT

TTGCTTGCAT GGACAGAGAG CACGTCTTGT GCTGAGTCCT GCCTGCTCTC CTGCCCCTTG TTGCTTGCAT GGACAGAGAG CACGTCTTGT GCTGAGTCCT GCCTGCTCTC CTGCCCCTTG

CAGGTTCTCA TCATGGCTGA AGAGGTGAGG GCAGCGGTTG CCGGCCAGCC CAAGAGACTG CAGGTTCTCA TCATGGCTGA AGAGGTGAGG GCAGCGGTTG CCGGCCAGCC CAAGAGACTG

ATGAGCAGCA GCGAGGAGCC AGAAAGGCTG GAGGAAAATG GGCACCTGTC CAAAAGGCTG ATGAGCAGCA GCGAGGAGCC AGAAAGGCTG GAGGAAAATG GGCACCTGTC CAAAAGGCTG

AAGAGCCAGG TGGATGAGGA GGACCAGACT AAGAAATTGC CCAAAAGGAA GATCGTGCTG AAGAGCCAGG TGGATGAGGA GGACCAGACT AAGAAATTGC CCAAAAGGAA GATCGTGCTG

TTGATGGCGT ACTCAGGGAA AGGCTACCAT GGGATGCAAA GAAATGTGGG ATCTTCGCAG TTGATGGCGT ACTCAGGGAA AGGCTACCAT GGGATGCAAA GAAATGTGGG ATCTTCGCAG

TTCAAGACAA TTGAAGATGA CTTAGTATCT GCCCTTGTTC AGTCAGGCTG CATTCCAGAA TTCAAGACAA TTGAAGATGA CTTAGTATCT GCCCTTGTTC AGTCAGGCTG CATTCCAGAA

AACCATGGGG AAGATATGAA GAAAATGTCT TTCCAGAGAT GTGCTCGAAC AGATAAGGGT AACCATGGGG AAGATATGAA GAAAATGTCT TTCCAGAGAT GTGCTCGAAC AGATAAGGGT

GTATCTGCAG CTGGACAGAT TGTGTCGCTG AAGGTCAGAT TAATAGATGA CATCTTAGAA GTATCTGCAG CTGGACAGAT TGTGTCGCTG AAGGTCAGAT TAATAGATGA CATCTTAGAA

AAGATCAATA GCCATCTTCC TTCTCACATC AGAATTCTGG GGCTGAAGAG AGTCACTGGA AAGATCAATA GCCATCTTCC TTCTCACATC AGAATTCTGG GGCTGAAGAG AGTCACTGGA

GGATTCAACT CCAAGAACAA ATGTGATGCC AGAACCTACT CTTACATGCT GCCAACATTT GGATTCAACT CCAAGAACAA ATGTGATGCC AGAACCTACT CTTACATGCT GCCAACATTT

GCCTTTGTCC ATAAAGACCA CGATGTGCAA GAGGAGACTT TCCGACTGAA TAAAGAGACC GCCTTTGTCC ATAAAGACCA CGATGTGCAA GAGGAGACTT TCCGACTGAA TAAAGAGACC

CTTGAAAAAG TGAACAAACT GCTCGCTTGT TACAAAGGAA CACACAATTT CCACAACTTT CTTGAAAAAG TGAACAAACT GCTCGCTTGT TACAAAGGAA CACACAATTT CCACAACTTT

ACGTCTCAGA AGGGGCCCAA GGACCCCAGT GCCAAGCGAT ATATAATGGA AATGTACTGT ACGTCTCAGA AGGGGCCCAA GGACCCCAGT GCCAAGCGAT ATATAATGGA AATGTACTGT

GGAGAGCCCT TTGTAAGGGA AAGCATAGAA TTTGCAGTGA TCAAAGTAAA AGGCCAGAGC GGAGAGCCCT TTGTAAGGGA AAGCATAGAA TTTGCAGTGA TCAAAGTAAA AGGCCAGAGC

TTCATGATGC ACCAAATAAG GAAGATGATT GGACTGGTGA TCGCAATTGT GAAAGGTTAT TTCATGATGC ACCAAATAAG GAAGATGATT GGACTGGTGA TCGCAATTGT GAAAGGTTAT

GCTGCTGAGT CCATCATAGA ACGCAGCTGG GGTGAGGAGA AAGTAGATGT CCCCAAAGCT GCTGCTGAGT CCATCATAGA ACGCAGCTGG GGTGAGGAGA AAGTAGATGT CCCCAAAGCT

CCAGGACTTG GGCTGGTCCT GGAGAGGGTG CACTTTGAAA AGTACAACAG GCGTTTTGGA CCAGGACTTG GGCTGGTCCT GGAGAGGGTG CACTTTGAAA AGTACAACAG GCGTTTTGGA

AATGATGGGC TGCACGAGCC GCTCGAATGG AAGGAGGAGG AGGAGAAGAT TGCTGTTTTC AATGATGGGC TGCACGAGCC GCTCGAATGG AAGGAGGAGG AGGAGAAGAT TGCTGTTTTC

AAAGAGCAGT ACATCTATCC TACTATCATC AACACGGAAA GGGAGGAGAA ATCCATGATG AAAGAGCAGT ACATCTATCC TACTATCATC AACACGGAAA GGGAGGAGAA ATCCATGATG

AACTGGCTGA GCACCCTTTC CATTCATGAC TTCAACTCTT CTGCAGTTGA GCTGCAAGCT AACTGGCTGA GCACCCTTTC CATTCATGAC TTCAACTCTT CTGCAGTTGA GCTGCAAGCT

AACAACAAAA CCTCAAAGAA CAGTGATTTT GAAGGCAGTG ATGGTTGTGA TGATGATTCT AACAACAAAA CCTCAAAGAA CAGTGATTTT GAAGGCAGTG ATGGTTGTGA TGATGATTCT

GAGTGA (서열번호 10)GAGTGA (SEQ ID NO: 10)

실시례 3. 관심 RNA 단위Example 3. RNA unit of interest

3.1. 관심 mRNA 단위3.1. mRNA unit of interest

본 발명의 관심 m RNA 단위는 상기 ctDdRp가 결합하여 기능을 할 수 있는 프로모터와 DNAi 절편(관심 mRNA를 코딩하는 DNA)을 포함할 수 있다.The mRNA unit of interest of the present invention may include a promoter and a DNAi fragment (DNA encoding the mRNA of interest) to which the ctDdRp can bind and function.

상기 관심 mRNA 단위는 상기 관심 DNA orf의 상류에 5'UTR 서열, 하류에 종료 코돈, 3'UTR 서열과 Poly(A) tail 서열, 폴리(C) 서열 및 히스톤 스템-루프로 구성할 수 있다.The mRNA unit of interest may consist of a 5'UTR sequence upstream of the DNA orf of interest, a stop codon downstream, a 3'UTR sequence, a Poly(A) tail sequence, a poly(C) sequence, and a histone stem-loop.

상기 관심 mRNA 단위는 여려 종류의 관심 mRNA들에 상응하는 DNA를 포함하며, 이들 단위 사이에는 링커, intercistronic spacer(시스트론간 서페이서)를 포함할 수 있다. The mRNA unit of interest includes DNA corresponding to several types of mRNAs of interest, and a linker or an intercistronic spacer may be included between these units.

이들에 상응하는 프로모터는 T7 프로모터, T3 프로모터, 및 SP6 프로모터를 포함할 수 있다. Promoters corresponding to these may include the T7 promoter, the T3 promoter, and the SP6 promoter.

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 관심 mRNA 단위는 상기 ctDdRp가 결합하여 기능을 할 수 있는 프로모터와 DNAi를 포함하도록 제조할 수 있다.Specifically, the mRNA unit of interest of the present invention can be prepared to include a promoter and DNAi to which the ctDdRp can bind and function.

관심 mRNA 단위는 단일 또는 조합으로 T7 프로모터 하류에 관심 mRNA를 인코딩하는 DNAi를 포함하는 DNA 절편을 제공할 수 있다.The mRNA unit of interest, singly or in combination, may provide a DNA segment comprising a DNAi encoding the mRNA of interest downstream of the T7 promoter.

본 발명의 T7 promoter는 T7 RNA Polymerase가 인지하여 하류 부위를 RNA로 전사시키며, 그 염기서열은 서열번호 11이다.The T7 promoter of the present invention is recognized by T7 RNA Polymerase and the downstream region is transcribed into RNA, and its nucleotide sequence is SEQ ID NO: 11.

T7 promoter : TAATACGACT CACTATAGGG (서열번호 11)T7 promoter: TAATACGACT CACTATAGGG (SEQ ID NO: 11)

바람직하게, 상기 5'UTR는 hAg-Kozak로 서열번호 12이다Preferably, the 5'UTR is SEQ ID NO: 12 as hAg-Kozak

hAg-Kozak: ATTCTTCTGG TCCCCACAGA CTCAGAGAGA ACCCGCCACC (서열번호 12)hAg-Kozak: ATTCTTCTGG TCCCCACAGA CTCAGAGAGA ACCCGCCACC (SEQ ID NO: 12)

상기 5‘UTR 서열은 CAP1 구조를 위한 5*?**?*말단에 G 및 Kozak 컨센서스를 포함할 수도 있으며 그 염기서열은 서열번호 13이다. The 5'UTR sequence may include G and Kozak consensus at the 5*?**?* end for the CAP1 structure, and its base sequence is SEQ ID NO: 13.

Kozak 컨센서스 서열: ACCAUGG (서열번호 13) Kozak Consensus Sequence: ACCAUGG (SEQ ID NO: 13)

3'UTR는 muag - A64 - C30 - 히스톤-SL 및 2 BgUTR-A30LA70을 포함하는 구조에서 선택되어진 어느 하나일 수 있다. The 3'UTR may be any one selected from structures including muag-A64-C30-histone-SL and 2 BgUTR-A30LA70.

바람직하게, 3'UTR은 muag<(알파-)글로빈의 돌연변이된 UTR, 서열번호 14>, 폴리(A) 꼬리는 64개의 아데닌 뉴클레오타이드(서열번호 15), 폴리(C) 서열은 30개의 사이토신 뉴클레오타이드(서열번호 16), 히스톤 스템-루프(서열번호 17)로 이루어진 RNA 서열이다. Preferably, the 3'UTR is muag<mutated UTR of (alpha-)globin, SEQ ID NO: 14>, the poly (A) tail is 64 adenine nucleotides (SEQ ID NO: 15), and the poly (C) sequence is 30 cytosines. It is an RNA sequence consisting of a nucleotide (SEQ ID NO: 16) and a histone stem-loop (SEQ ID NO: 17).

muag<(알파-)글로빈의 돌연변이된 UTR>; 5'-GCCCGaTGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3'(서열번호 14; 밑줄 친 뉴클레오타이드는 야생형 서열과 비교하여 돌연변이임)muag<mutated UTR of (alpha-)globin>; 5′-GCCCG a TGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3′ (SEQ ID NO: 14; underlined nucleotides are mutations compared to the wild-type sequence)

A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAA (서열번호 15) A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAA (SEQ ID NO: 15)

C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (서열번호 16) C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (SEQ ID NO: 16)

히스톤 스템-루프: 5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' (서열번호 17)Histone stem-loop: 5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' (SEQ ID NO: 17)

관심 단백질이 융합단백질인 경우는 링커는 (G4S)3-linker(서열번호 18 및 19)을 사용할 수 있다. When the protein of interest is a fusion protein, a (G4S)3-linker (SEQ ID NOs: 18 and 19) may be used as a linker.

(G4S)3-linker; GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC(서열번호 18) (G4S)3-linker; GGAGGCGGTG GTAGTGGAGG TGGCGGGTCC GGTGGAGGTG GAAGC (SEQ ID NO: 18)

(G G G G S G G G G S G G G G S; 서열번호 19) (G G G G S G G G G S G G G G S; SEQ ID NO: 19)

본 발명의 관심 mRNA 단위는 플라스미드 혹은 바이러스 벡터를 사용하여 제작할 수 있다. 관심 DNA 절편은 T7 promoter - 5'UTR - 관심 DNA - muag - A64 - C30 - (Tethering domain)4 - 히스톤-SL)으로 플라스미드에 삽입하여 제조할 수 있다. The mRNA units of interest of the present invention can be constructed using plasmids or viral vectors. The DNA fragment of interest can be prepared by inserting the T7 promoter - 5'UTR - DNA of interest - muag - A64 - C30 - (Tethering domain)4 - Histone-SL) into a plasmid.

본 발명에서 사용한 관심 mRNA를 구체적으로 살펴보면,Looking specifically at the mRNA of interest used in the present invention,

본 실시례에서 사용된 mRNAi는 TNFR2 단백질, GM-CSF, 및 EPO, 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G) 및 호흡기세포융합바이러스 (Ripiratory Syncytial Virus, RSV) 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질 등을 코딩하는 mRNA이며 이에만 제한된 것은 아니다.The mRNAi used in this example are TNFR2 protein, GM-CSF, and EPO, rabies virus G protein (RAV-G) and respiratory syncytial virus (RSV) long strain RSV-F protein It is an mRNA encoding the etc., but is not limited thereto.

<치료용 단백질><Therapeutic protein>

sTNFR2sTNFR2

본 발명의 치료 단백질은, TNFR2 단백질 또는 이의 세포외 영역 단편이다. 종양괴사인자(tumor necrosis factor, TNF)는 다면발현 사이토카인으로, 특히 TNF-α는 염증성 반응 및 면역 체계에서 중요한 역할을 담당한다. TNF 에 결합하는 수용체로서 TNFR1(분자량, 55 kD; TNF-R55) 및 TNFR2(분자량,75 kD; TNF-R75)가 알려져 있으며, 이 때 TNFR2에 대한 TNF-α의 친화도는 TNFR1에 대한 친화도보다 몇 배 더높다고 알려져 있다.The therapeutic protein of the present invention is a TNFR2 protein or an extracellular domain fragment thereof. Tumor necrosis factor (TNF) is a pleiotropic cytokine, especially TNF-α, which plays an important role in the inflammatory response and immune system. As receptors that bind to TNF, TNFR1 (molecular weight, 55 kD; TNF-R55) and TNFR2 (molecular weight, 75 kD; TNF-R75) are known, and the affinity of TNF-α for TNFR2 is the affinity for TNFR1. It is known to be several times higher than

본 발명에서 TNFR2 단백질은 1386 bp DNA(NM_001066.3에 코딩되었으며, 이 단백질 또는 이의 세포외 영역 단편(sTNFR2)은 TNF-α에 대하여 높은 결합 친화도를 가지며 TNF-α의 작용을 억제함으로써 자가 면역 질환의 치료에 특히 우수한 효과를 나타낼 수 있다. In the present invention, the TNFR2 protein is encoded in 1386 bp DNA (NM_001066.3), and this protein or its extracellular domain fragment (sTNFR2) has a high binding affinity to TNF-α and inhibits the action of TNF-α, thereby preventing autoimmunity. It can show a particularly excellent effect in the treatment of diseases.

바람직하게, 상기 sTNFR2는 TNFR2 단백질 중 N말단으로부터 1번 내지 256번을 포함하는 서열번호 20의 아미노산 서열 폴리펩타이드일 수 있다.Preferably, the sTNFR2 may be an amino acid sequence polypeptide of SEQ ID NO: 20 including positions 1 to 256 from the N-terminus of the TNFR2 protein.

또한 바람직하게, 상기 sTNFR2 cDNA는 서열번호 21의 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드일 수 있다.Also preferably, the sTNFR2 cDNA may be a polynucleotide consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21.

sTNFR2: TNFR2의 1 ~ 256 아미노산으로 이루어진 transmembrane sequence 단편 sTNFR2 : Transmembrane sequence fragment consisting of 1 to 256 amino acids of TNFR2

MAPVAVWAAL AVGLELWAAA HALPAQVAFT PYAPEPGSTC RLREYYDQTA QMCCSKCSPG QHAKVFCTKT SDTVCDSCED STYTQLWNWV PECLSCGSRC SSDQVETQAC TREQNRICTC RPGWYCALSK QEGCRLCAPL RKCRPGFGVA RPGTETSDVV CKPCAPGTFS NTTSSTDICR PHQICNVVAI PGNASMDAVC TSTSPTRSMA PGAVHLPQPV STRSQHTQPT PEPSTAPSTS FLLPMGPSPP AEGSTG (서열번호 20)MAPVAVWAAL AVGLELWAAA HALPAQVAFT PYAPEPGSTC RLREYYDQTA QMCCSKCSPG QHAKVFCTKT SDTVCDSCED STYTQLWNWV PECLSCGSRC SSDQVETQAC TREQNRICTC RPGWYCALSK QEGCRLCAPL RKCRPGFGVA RPGTETSDVV CKPCAPGTFS NTTSSTDICR PHQICNVVAI PGNASMDA VC TSTSPTRSMA PGAVHLPQPV STRSQHTQPT PEPSTAPSTS FLLPMGPSPP AEGSTG (SEQ ID NO: 20)

sTNFR2 cDNA; sTNFR2에 상응하는 cDNA(768bp) sTNFR2 cDNA ; cDNA corresponding to sTNFR2 (768 bp)

ATGGCGCCC GTCGCCGTCT GGGCCGCGCT GGCCGTCGGA CTGGAGCTCT GGGCTGCGGC GCACGCCTTG CCCGCCCAGG TGGCATTTAC ACCCTACGCC CCGGAGCCCG GGAGCACATG CCGGCTCAGA GAATACTATG ACCAGACAGC TCAGATGTGC TGCAGCAAAT GCTCGCCGGG CCAACATGCA AAAGTCTTCT GTACCAAGAC CTCGGACACC GTGTGTGACT CCTGTGAGGA CAGCACATAC ACCCAGCTCT GGAACTGGGT TCCCGAGTGC TTGAGCTGTG GCTCCCGCTG TAGCTCTGAC CAGGTGGAAA CTCAAGCCTG CACTCGGGAA CAGAACCGCA TCTGCACCTG CAGGCCCGGC TGGTACTGCG CGCTGAGCAA GCAGGAGGGG TGCCGGCTGT GCGCGCCGCT GCGCAAGTGC CGCCCGGGCT TCGGCGTGGC CAGACCAGGA ACTGAAACAT CAGACGTGGT GTGCAAGCCC TGTGCCCCGG GGACGTTCTC CAACACGACT TCATCCACGG ATATTTGCAG GCCCCACCAG ATCTGTAACG TGGTGGCCAT CCCTGGGAAT GCAAGCATGG ATGCAGTCTG CACGTCCACG TCCCCCACCC GGAGTATGGC CCCAGGGGCA GTACACTTAC CCCAGCCAGT GTCCACACGA TCCCAACACA CGCAGCCAAC TCCAGAACCC AGCACTGCTC CAAGCACCTC CTTCCTGCTC CCAATGGGCC CCAGCCCCCC AGCTGAAGGG AGCACTGGC (서열번호 21)ATGGCGCCC GTCGCCGTCT GGGCCGCGCT GGCCGTCGGA CTGGAGCTCT GGGCTGCGGC GCACGCCTTG CCCGCCCAGG TGGCATTTAC ACCCTACGCC CCGGAGCCCG GGAGCACATG CCGGCTCAGA GAATACTATG ACCAGACAGC TCAGATGTGC TGCAAAT GCTCGCCGGG CCAACATGCA AAAGTCTTCT GTACCAAGAC CTC GGACACC GTGTGTGACT CCTGTGAGGA CAGCACATAC ACCCAGCTCT GGAACTGGGT TCCCGAGTGC TTGAGCTGTG GCTCCCGCTG TAGCTCTGAC CAGGTGGAAA CTCAAGCCTG CACTCGGGAA CAGAACCGCA TCTGCACCTG CAGGCCCGGC TGGTACTGCG CGCTGAGCAA GCAGGAGGGG TGCCGGCTGT GCGCGCCGCT GCGCAAGTGC CGCCCGGGCT TCGGCGTGGC CAGACCAGGA ACTGAAACAT CAGACGTGGT GTGCAAGCCC TGTGCCCCGG GGACGTTCTC CAACACGACT TCATCCACGG ATATTTGCAG GCCCCACCAG ATCTGTAACG TGGTGGCCAT CCCTGGGAAT GCAAGCATGG ATGCAGTCTG CACGTCCACG TCCCCCACCC GGAGTATGGC CCCAGGGGCA GTACACTTAC CCCAGCCAGT GTCCACACGA TCCCAACACA CGCAGCCAAC TCCAGAACCC AGCACTGCTC CAAGCACCTC CTTCCT GCTC CCAATGGGCC CCAGCCCCCC AGCTGAAGGG AGCACTGGC (SEQ ID NO: 21)

EPOEPO

본 발명의 EPO RNA 발현단위의 제조를 위하여, 쥣과의(murine) EPO cDNA의 염기서열은 서열번호 22이다. For the preparation of the EPO RNA expression unit of the present invention, the nucleotide sequence of the murine EPO cDNA is SEQ ID NO: 22.

EPO cDNAEPO cDNA

ATGGGCGTGC CCGAGCGGCC GACCCTGCTC CTGCTGCTCA GCCTGCTGCT CATCCCCCTG GGGCTGCCCG TCCTCTGCGC CCCCCCGCGC CTGATCTGCG ACTCCCGGGT GCTGGAGCGC TACATCCTCG AGGCCAAGGA GGCGGAGAAC GTGACCATGG GCTGCGCCGA GGGGCCCCGG CTGAGCGAGA ACATCACGGT CCCCGACACC AAGGTGAACT TCTACGCCTG GAAGCGCATG GAGGTGGAGG AGCAGGCCAT CGAGGTCTGG CAGGGCCTGT CCCTCCTGAG CGAGGCCATC CTGCAGGCGC AGGCCCTCCT GGCCAACTCC AGCCAGCCCC CGGAGACACT GCAGCTCCAC ATCGACAAGG CCATCTCCGG GCTGCGGAGC CTGACCTCCC TCCTGCGCGT GCTGGGCGCG CAGAAGGAGC TCATGAGCCC GCCCGACACG ACCCCCCCGG CCCCGCTGCG GACCCTGACC GTGGACACGT TCTGCAAGCT CTTCCGCGTC TACGCCAACT TCCTGCGGGG CAAGCTGAAG CTCTACACCG GGGAGGTGTG CCGCCGGGGC GACCGCTGA (서열번호 22) ATGGGCGTGC CCGAGCGGCC GACCCTGCTC CTGCTGCTCA GCCTGCTGCT CATCCCCCTG GGGCTGCCCG TCCTCTGCGC CCCCCCGCGC CTGATCTGCG ACTCCCGGGT GCTGGAGCGC TACATCCTCG AGGCCAAGGA GGCGGAGAAC GTGACCATGG GCTGCGCCGA GGGGCCCCGG CTGAGCGAGA ACATCACGGT CCCCGACACC AAGGTGAACT TCT ACGCCTG GAAGCGCATG GAGGTGGAGG AGCAGGCCAT CGAGGTCTGG CAGGGCCTGT CCCTCCTGAG CGAGGCCATC CTGCAGGCGC AGGCCCTCCT GGCCAACTCC AGCCAGCCCC CGGAGACACT GCAGCTCCAC ATCGACAAGG CCATCTCCGG GCTGCGGAGC CTGACCTCCC TCCTGCGCGT GCTGGGCGCG CAGAAGGAGC TCATGAGCCC GCCC GACACG ACCCCCCCGG CCCCGCTGCG GACCCTGACC GTGGACACGT TCTGCAAGCT CTTCCGCGTC TACGCCAACT TCCTGCGGGG CAAGCTGAAG CTCTACACCG GGGAGGTGTG CCGCCGGGGC GACCGCTGA (SEQ ID NO: 22)

GM CSFGM CSF

본 발명의 GM CSF RNA 발현단위의 제조를 위하여, GM CSF (CSF2) (NM_000758)의 염기서열은 서열번호 23이다. For the production of the GM CSF RNA expression unit of the present invention, the base sequence of GM CSF (CSF2) (NM_000758) is SEQ ID NO: 23.

GM CSF (CSF2) cDNA (NM_000758) GM CSF (CSF2) cDNA (NM_000758)

ATGTGGCTGC AGAGCCTGCT GCTCTTGGGC ACTGTGGCCT GCAGCATCTC TGCACCCGCC CGCTCGCCCA GCCCCAGCAC GCAGCCCTGG GAGCATGTGA ATGCCATCCA GGAGGCCCGG CGTCTCCTGA ACCTGAGTAG AGACACTGCT GCTGAGATGA ATGAAACAGT AGAAGTCATC TCAGAAATGT TTGACCTCCA GGAGCCGACC TGCCTACAGA CCCGCCTGGA GCTGTACAAG CAGGGCCTGC GGGGCAGCCT CACCAAGCTC AAGGGCCCCT TGACCATGAT GGCCAGCCAC TACAAGCAGC ACTGCCCTCC AACCCCGGAA ACTTCCTGTG CAACCCAGAT TATCACCTTT GAAAGTTTCA AAGAGAACCT GAAGGACTTT CTGCTTGTCA TCCCCTTTGA CTGCTGGGAG CCAGTCCAGG AGTGA (서열번호 23)ATGTGGCTGC AGAGCCTGCT GCTCTTGGGC ACTGTGGCCT GCAGCATCTC TGCACCCGCC CGCTCGCCCA GCCCCAGCAC GCAGCCCTGG GAGCATGTGA ATGCCATCCA GGAGGCCCGG CGTCTCCTGA ACCTGAGTAG AGACACTGCT GCTGAGATGA ATGAAACAGT AGAAGTCATC TCAGAAATGT TTGACCTCCA GGAGCCGACC TG CCTACAGA CCCGCCTGGA GCTGTACAAG CAGGGCCTGC GGGGCAGCCT CACCAAGCTC AAGGGCCCCT TGACCATGAT GGCCAGCCAC TACAAGCAGC ACTGCCCTCC AACCCCGGAA ACTTCCTGTG CAACCCAGAT TATCACCTTT GAAAGTTTCA AAGAGAACCT GAAGGACTTT CTGCTTGTCA TCCCCTTTGA CTGCTGGGAG CCAGTCCAGG AGTGA 23)

<백신 접종 단백질><Vaccinating protein>

광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)G protein of rabies virus (RAV-G)

본 발명의 RAV-G RNA 발현단위의 제조를 위하여, 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)의 염기서열은 서열번호 24이다. For the preparation of the RAV-G RNA expression unit of the present invention, the nucleotide sequence of the rabies virus G protein (RAV-G) is SEQ ID NO: 24.

RAV-G cDNARAV-G cDNA

ATGGTGCCCC AGGCCCTGCT CTTCGTCCCG CTGCTGGTGT TCCCCCTCTG CTTCGGCAAG TTCCCCATCT ACACCATCCC CGACAAGCTG GGGCCGTGGA GCCCCATCGA CATCCACCAC CTGTCCTGCC CCAACAACCT CGTGGTCGAG GACGAGGGCT GCACCAACCT GAGCGGGTTC TCCTACATGG AGCTGAAGGT GGGCTACATC AGCGCCATCA AGATGAACGG GTTCACGTGC ACCGGCGTGG TCACCGAGGC GGAGACCTAC ACGAACTTCG TGGGCTACGT GACCACCACC TTCAAGCGGA AGCACTTCCG CCCCACGCCG GACGCCTGCC GGGCCGCCTA CAACTGGAAG ATGGCCGGGG ACCCCCGCTA CGAGGAGTCC CTCCACAACC CCTACCCCGA CTACCACTGG CTGCGGACCG TCAAGACCAC CAAGGAGAGC CTGGTGATCA TCTCCCCGAG CGTGGCGGAC CTCGACCCCT ACGACCGCTC CCTGCACAGC CGGGTCTTCC CCGGCGGGAA CTGCTCCGGC GTGGCCGTGA GCTCCACGTA CTGCAGCACC AACCACGACT ACACCATCTG GATGCCCGAG AACCCGCGCC TGGGGATGTC CTGCGACATC TTCACCAACA GCCGGGGCAA GCGCGCCTCC AAGGGCAGCG AGACGTGCGG GTTCGTCGAC GAGCGGGGCC TCTACAAGTC CCTGAAGGGG GCCTGCAAGC TGAAGCTCTG CGGCGTGCTG GGCCTGCGCC TCATGGACGG GACCTGGGTG GCGATGCAGA CCAGCAACGA GACCAAGTGG TGCCCCCCCG GCCAGCTGGT CAACCTGCAC GACTTCCGGA GCGACGAGAT CGAGCACCTC GTGGTGGAGG AGCTGGTCAA GAAGCGCGAG GAGTGCCTGG ACGCCCTCGA GTCCATCATG ACGACCAAGA GCGTGTCCTT CCGGCGCCTG AGCCACCTGC GGAAGCTCGT GCCCGGGTTC GGCAAGGCCT ACACCATCTT CAACAAGACC CTGATGGAGG CCGACGCCCA CTACAAGTCC GTCCGCACGT GGAACGAGAT CATCCCGAGC AAGGGGTGCC TGCGGGTGGG CGGCCGCTGC CACCCCCACG TCAACGGGGT GTTCTTCAAC GGCATCATCC TCGGGCCCGA CGGCAACGTG CTGATCCCCG AGATGCAGTC CAGCCTGCTC CAGCAGCACA TGGAGCTGCT GGTCTCCAGC GTGATCCCGC TCATGCACCC CCTGGCGGAC CCCTCCACCG TGTTCAAGAA CGGGGACGAG GCCGAGGACT TCGTCGAGGT GCACCTGCCC GACGTGCACG AGCGGATCAG CGGCGTCGAC CTCGGCCTGC CGAACTGGGG GAAGTACGTG CTGCTCTCCG CCGGCGCCCT GACCGCCCTG ATGCTGATCA TCTTCCTCAT GACCTGCTGG CGCCGGGTGA ACCGGAGCGA GCCCACGCAG CACAACCTGC GCGGGACCGG CCGGGAGGTC TCCGTGACCC CGCAGAGCGG GAAGATCATC TCCAGCTGGG AGTCCTACAA GAGCGGCGGC GAGACCGGGC TGTGAGGACT AGTTATAAGA CTGACTATGA (서열번호 24) ATGGTGCCCC AGGCCCTGCT CTTCGTCCCG CTGCTGGTGT TCCCCCTCTG CTTCGGCAAG TTCCCCATCT ACACCATCCC CGACAAGCTG GGGCCGTGGA GCCCCATCGA CATCCACCAC CTGTCCTGCC CCAACAACCT CGTGGTCGAG GACGAGGGCT GCACCAACCT GAGCGGGTTC TCCTACATGG AGCTGAAGGT GGGCTACATC AGCGCCATCA AGATGAACGG GTTCACGTGC ACCGGCGTGG TCACCGAGGC GGAGACCTAC ACGAACTTCG TGGGCTACGT GACCACCACC TTCAAGCGGA AGCACTTCCG CCCCACGCCG GACGCCTGCC GGGCCGCCTA CAACTGGAAG ATGGCCGGGG ACCCCCGCTA CGAGGAGTCC CTCCACAACC CCTACCCCGA CTACCACTGG CTGCGGACCG TCAAGACC AC CAAGGAGAGC CTGGTGATCA TCTCCCCGAG CGTGGCGGAC CTCGACCCCT ACGACCGCTC CCTGCACAGC CGGGTCTTCC CCGGCGGGAA CTGCTCCGGC GTGGCCGTGA GCTCCACGTA CTGCAGCACC AACCACGACT ACACCATCTG GATGCCCGAG AACCCGCGCC TGGGGATGTC CTGCGACATC TTCACCAACA GCCGGGGCAA GCGCGCCTCC AAGGGCAGCG AGACGTGCGG GTTCGTCGAC GAGCGGGGCC TCTACAAGTC CCTG AAGGGG GCCTGCAAGC TGAAGCTCTG CGGCGTGCTG GGCCTGCGCC TCATGGACGG GACCTGGGTG GCGATGCAGA CCAGCAACGA GACCAAGTGG TGCCCCCCCG GCCAGCTGGT CAACCTGCAC GACTTCCGGA GCGACGAGAT CGAGCACCTC GTGGTGGAGG AGCTGGTCAA GAAGCGCGAG GAGTGCCTGG ACGCCCTCGA GTCCATCAT G ACGACCAAGA GCGTGTCCTT CCGGCGCCTG AGCCACCTGC GGAAGCTCGT GCCCGGGTTC GGCAAGGCCT ACACCATCTT CAACAAGACC CTGATGGAGG CCGACGCCCA CTACAAGTCC GTCCGCACGT GGAACGAGAT CATCCCGAGC AAGGGGTGCC TGCGGGTGGG CGGCCGCTGC CACCCCCACG TCAACGGGGT GTTCTTCAAC GGCATCATCC TCGGGCCCGA CGGCAACGTG CTGATCCCCG AGATGCAGTC CAGCCTGCTC CAGCAGCACA TGGAGCTGCT GGTCTCCAGC GTGATCCCGC TCATGCACCC CCTGGCGGAC CCCTCCACCG TGTTCAAGAA CGGGGACGAG GCCGAGGACT TCGTCGAGGT GCACCTGCCC GACGTGCACG AGCGGATCAG CGGCGTCGAC CTCGGCCTGC CGAACTGGGG GAAGTACGTG CTGCTCTCCG CCGGCGCCCT GACCGCCCTG ATGCTGATCA TCTTCCTCAT GACC TGCTGG CGCCGGGTGA ACCGGAGCGA GCCCACGCAG CACAACCTGC GCGGGACCGG CCGGGAGGTC (SEQ ID NO: 24)

RSV 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질RSV-F protein from RSV long strains

본 발명의 RSV-F RNA 발현단위의 제조를 위하여, 호흡기세포융합바이러스 (Ripiratory SynCytial Virus, RSV) 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질의 염기서열은 서열번호 25이다. For the preparation of the RSV-F RNA expression unit of the present invention, the nucleotide sequence of the RSV-F protein of the long strain of respiratory syncytial virus (RSV) is SEQ ID NO: 25.

RSV-F long(GC) cDNARSV-F long (GC) cDNA

ATGGAGCTGC CCATCCTCAA GGCCAACGCC ATCACCACCA TCCTGGCGGC CGTGACGTTC TGCTTCGCCA GCTCCCAGAA CATCACCGAG GAGTTCTACC AGAGCACCTG CTCCGCCGTC AGCAAGGGCT ACCTGTCCGC CCTCCGGACC GGGTGGTACA CGAGCGTGAT CACCATCGAG CTGTCCAACA TCAAGGAGAA CAAGTGCAAC GGCACCGACG CGAAGGTGAA GCTGATCAAC CAGGAGCTCG ACAAGTACAA GAACGCCGTC ACCGAGCTGC AGCTGCTCAT GCAGAGCACG ACCGCCGCCA ACAACCGCGC GCGGCGCGAG CTGCCGCGGT TCATGAACTA CACCCTGAAC AACACCAAGA AGACGAACGT GACCCTCTCC AAGAAGCGCA AGCGGCGCTT CCTGGGGTTC CTGCTCGGCG TGGGGAGCGC CATCGCCTCC GGCATCGCCG TCAGCAAGGT GCTGCACCTG GAGGGCGAGG TGAACAAGAT CAAGTCCGCC CTCCTGAGCA CCAACAAGGC GGTCGTGTCC CTGAGCAACG GGGTGTCCGT CCTCACCAGC AAGGTGCTGG ACCTGAAGAA CTACATCGAC AAGCAGCTCC TGCCCATCGT GAACAAGCAG TCCTGCCGGA TCAGCAACAT CGAGACGGTC ATCGAGTTCC AGCAGAAGAA CAACCGCCTG CTCGAGATCA CCCGGGAGTT CAGCGTGAAC GCCGGCGTGA CCACCCCCGT CTCCACGTAC ATGCTGACCA ACAGCGAGCT GCTCTCCCTG ATCAACGACA TGCCCATCAC CAACGACCAG AAGAAGCTGA TGAGCAACAA CGTGCAGATC GTGCGCCAGC AGTCCTACAG CATCATGTCC ATCATCAAGG AGGAGGTCCT CGCCTACGTG GTGCAGCTGC CGCTGTACGG GGTCATCGAC ACCCCCTGCT GGAAGCTCCA CACGAGCCCC CTGTGCACCA CCAACACCAA GGAGGGCTCC AACATCTGCC TGACGCGGAC CGACCGCGGG TGGTACTGCG ACAACGCCGG CAGCGTGTCC TTCTTCCCCC AGGCCGAGAC CTGCAAGGTC CAGAGCAACC GGGTGTTCTG CGACACCATG AACTCCCTCA CGCTGCCGAG CGAGGTGAAC CTGTGCAACG TCGACATCTT CAACCCCAAG TACGACTGCA AGATCATGAC CTCCAAGACC GACGTGAGCT CCAGCGTGAT CACCTCCCTC GGCGCGATCG TCAGCTGCTA CGGGAAGACG AAGTGCACCG CCAGCAACAA GAACCGCGGC ATCATCAAGA CCTTCTCCAA CGGGTGCGAC TACGTGAGCA ACAAGGGCGT GGACACCGTC TCCGTGGGCA ACACCCTGTA CTACGTGAAC AAGCAGGAGG GGAAGAGCCT GTACGTCAAG GGCGAGCCCA TCATCAACTT CTACGACCCC CTCGTGTTCC CGTCCGACGA GTTCGACGCC AGCATCTCCC AGGTGAACGA GAAGATCAAC CAGAGCCTGG CCTTCATCCG GAAGTCCGAC GAGCTGCTGC ACCACGTCAA CGCCGGGAAG AGCACGACCA ACATCATGAT CACCACCATC ATCATCGTGA TCATCGTGAT CCTCCTGTCC CTGATCGCGG TCGGCCTCCT GCTGTACTGC AAGGCCCGCA GCACGCCCGT GACCCTCTCC AAGGACCAGC TGA (서열번호 25)ATGGAGCTGC CCATCCTCAA GGCCAACGCC ATCACCACCA TCCTGGCGGC CGTGACGTTC TGCTTCGCCA GCTCCCAGAA CATCACCGAG GAGTTCTACC AGAGCACCTG CTCCGCCGTC AGCAAGGGCT ACCTGTCCGC CCTCCGGACC GGGTGGTACA CGAGCGTGAT CACCATCGAG CTGTCCAACA TCAAGGAGAA CAAGTGCAAC GG CACCGACG CGAAGGTGAA GCTGATCAAC CAGGAGCTCG ACAAGTACAA GAACGCCGTC ACCGAGCTGC AGCTGCTCAT GCAGAGCACG ACCGCCGCCA ACAACCGCGC GCGGCGCGAG CTGCCGCGGT TCATGAACTA CACCCTGAAC AACACCAAGA AGACGAACGT GACCCTCTCC AAGAAGCGCA AGCGGCGCTT CCTGGGGTTC CTGCTC GGCG TGGGGAGCGC CATCGCCTCC GGCATCGCCG TCAGCAAGGT GCTGCACCTG GAGGGCGAGG TGAACAAGAT CAAGTCCGCC CTCCTGAGCA CCAACAAGGC GGTCGTGTCC CTGAGCAACG GGGTGTCCGT CCTCACCAGC AAGGTGCTGG ACCTGAAGAA CTACATCGAC AAGCAGCTCC TGCCCATCGT GAACAAGCAG TCCTGCCGGA TCAGCAACAT CGAGACGGTC ATCGAGTTCC AGCAGAAGAA CAACCGCCTG CTCGAGATCA CCCGGGAGTT CAGCGT GAAC GCCGGCGTGA CCACCCCCGT CTCCACGTAC ATGCTGACCA ACAGCGAGCT GCTCTCCCTG ATCAACGACA TGCCCATCAC CAACGACCAG AAGAAGCTGA TGAGCAACAA CGTGCAGATC GTGCGCCAGC AGTCCTACAG CATCATGTCC ATCATCAAGG AGGAGGTCCT CGCCTACGTG GTGCAGCTGC CGCTGTACGG GGTCATCGAC ACCCCCTGCT G GAAGCTCCA CACGAGCCCC CTGTGCACCA CCAACACCAA GGAGGCTCC AACATCTGCC TGACGCGGAC CGACCGCGGG TGGTACTGCG ACAACGCCGG CAGCGTGTCC TTCTTCCCCC AGGCCGAGAC CTGCAAGGTC CAGAGCAACC GGGTGTTCTG CGACACCATG AACTCCCTCA CGCTGCCGAG CGAGGTGAAC CTGTGCAACG TCGACATCTT CAACCCCAAG TACGACTGCA AGATCATGAC CTCCAAGACC GACGTGAGCT CCAGC GTGAT CACCTCCCTC GGCGCGATCG TCAGCTGCTA CGGGAAGACG AAGTGCACCG CCAGCAACAA GAACCGCGGC ATCATCAAGA CCTTCTCCAA CGGGTGCGAC TACGTGAGCA ACAAGGGCGT GGACACCGTC TCCGTGGGCA ACACCCTGTA CTACGTGAAC AAGCAGGAGG GGAAGCCCT GTACGTCAAG GGCGAGCCCA TCATCAACTT CTACGACC CC CTCGTGTTCC CGTCCGACGA GTTCGACGCC AGCATCTCCC AGGTGAACGA GAAGATCAAC (SEQ ID NO: 25)

3.2. dsRNA 3.2. dsRNA

본 발명에서 관심 RNA가 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임인 경우 관심 RNA 전사시스템을 구성하는 RNA 중합효소 발현 단위는 서열번호 1에 있는 DdRp를 RNA 중합효소로 식(1)에 따라 실시례 1항에서처럼 제조하였다. In the present invention, when the RNA of interest is dsRNA, RNA aptamer, and ribozyme, the RNA polymerase expression unit constituting the RNA transcription system of interest is DdRp in SEQ ID NO: 1 as an RNA polymerase according to Example 1 according to Formula (1) prepared as in

또 다른 구성 요소인 관심 RNA 단위는 <DdRp가 작동하는 프로모터-관심 RNA-전사 종결서열>로 아래와 같이 제조하였다..Another component, the RNA unit of interest, was prepared as follows using <DdRp-operating promoter-RNA-of-interest-transcription termination sequence>.

3.2. CPB dsRNA3.2. CPB dsRNA

본 발명에서는 사용하는 dsRNA는 서열번호 26의 뉴클레오타이드 30번 내지 309번인 표적 서열은 콜로라드 감자 딱정벌레(CPB)의 COPI β(Coatomer subunit beta)로부터 선택하였다. The target sequence of the dsRNA used in the present invention, nucleotides 30 to 309 of SEQ ID NO: 26, was selected from COPI β (Coatomer subunit beta) of Colorado potato beetle (CPB).

CPB dsRNA를 생산하기 위한 플라스미드 벡터는 앰피실린 내성 유전자, 대장균 lac Z 유전자의 N-말단 단편, 다중 클로닝 부위 및 복제 오리진을 함유하는 pUC19 클로닝 벡터를 사용하여 제작하였다. A plasmid vector for producing CPB dsRNA was constructed using the pUC19 cloning vector containing the ampicillin resistance gene, the N-terminal fragment of the E. coli lac Z gene, multiple cloning sites and the origin of replication.

동일한 발현 플라스미드에 클로닝된 상이한 종결인자는 표 1와 같다.The different terminators cloned into the same expression plasmid are shown in Table 1.

RNA 생산 벡터에서 사용되는 종결인자의 서열Sequences of terminators used in RNA production vectors 서열번호sequence number 종결인자terminator 서열order 2626 PETPET ctagcataac cccttggggc ctctaaacgg gtcttgaggg gttttttgctagcataac cccttggggc ctctaaacgg gtcttgaggg gttttttg 2727 PTH1PTH1 catctgttttcatctgtttt 2828 PTH2PTH2 ctcatgcttg ccatctgttt tcttgcaagt cagatgggactcatgcttg ccatctgttt tcttgcaagt cagatggga 2929 rrnBT1rrnBT1 ggcatcaaat aaaacgaaag gctcagtcga aagactgggc ctttcgtttt atctgttgtt ggcatcaaat aaaacgaaag gctcagtcga aagactgggc ctttcgtttt atctgttgtt 3030 rrnBT2rrnBT2 ttaagcagaa ggccatcctg acggatggcc tttttgcgtt tctacttaagcagaa ggccatcctg acggatggcc tttttgcgtt tctac 3131 CJCJ ctgtgtccct atctgttaca gtctcctaaa gtat ctgtgtccct atctgttaca gtctcctaaa gtat 3232 B1002B1002 ccccgcttcg gcggggtttt ttccccgcttcg gcggggtttt tt 3333 B1002B1002 ccccgcccct gacagggcgg ggtttttttt tccccgcccct gacagggcgg ggttttttttt 3434 PTH+PETPTH+PET catctgtttt cttgcaagat cagctgagca ataactagca taaccccttg gggcctctaa acgggtcttg aggggttttt tgctgaaagg aggaactata tccggacatctgtttt cttgcaagat cagctgagca ataactagca taaccccttg gggcctctaa acgggtcttg aggggttttt tgctgaaagg aggaactata tccgga

rrn BT+PET+PTH+PET 종결인자 제작물은 서열번호 35과 같다.The rrn BT+PET+PTH+PET terminator construct is shown in SEQ ID NO: 35.

aagcttgctt aagcagaagg ccatcctgac ggatggcctt tttgcgtttc tacctagcat 60aagcttgctt aagcagaagg ccatcctgac ggatggcctt tttgcgtttc tacctagcat 60

aaccccttgg ggcctctaaa cgggtcttga ggggtttttt ggccatctgt tttcttgcaa 120aaccccttgg ggcctctaaa cgggtcttga ggggtttttt ggccatctgt tttcttgcaa 120

gatcagctga gcaataacta gcataacccc ttggggcctc taaacgggtc ttgaggggtt 180gatcagctga gcaataacta gcataacccc ttggggcctc taaacggggtc ttgaggggtt 180

ttttgctgaa aggaggaact atatccgga 209 (서열번호 35)ttttgctgaa aggaggaact atatccgga 209 (SEQ ID NO: 35)

콜로라드 감자 딱정벌레(CPB)의 COPI β(Coatomer subunit beta)로부터 유래된 397량체 헤어핀을 암호화하는 DNA 서열(서열번호 36)은 pUC19-rrn BT2+PET+PTH+PET 벡터에서 종결인자의 업스트림 및 T7 프로모터의 다운스트림에 삽입하였으며 이를 pCPB라 하였다.The DNA sequence (SEQ ID NO: 36) encoding a 397-mer hairpin derived from COPI β (Coatomer subunit beta) of the Colorado potato beetle (CPB) is upstream of the terminator and T7 in the pUC19-rrn BT2+PET+PTH+PET vector. It was inserted downstream of the promoter and was called pCPB.

gatgatgtcg gactttccta atttgtcttc gatgatttga ttgctagtga ttggcaccct 60gatgatgtcg gactttccta atttgtcttc gatgatttga ttgctagtga ttggcaccct 60

ttggccgttc accttggcga aacctctctt ataaatcagt tctctgacag atttcaagtt 120ttggccgttc accttggcga aacctctctt ataaatcagt tctctgacag atttcaagtt 120

agggtatccc caagtgatgt aaggttcgca tattctgagc atgttgatgg tagctttgtt 180agggtatccc caagtgatgt aaggttcgca tattctgagc atgttgatgg tagctttgtt 180

gagcttgaca aagacaccat tgttgatttg aaggagccgg aacaattgga gaaccttgcg 240gagcttgaca aagacaccat tgttgatttg aaggagccgg aacaattgga gaaccttgcg 240

tactttagga gctactttgt tgataccctt tatacgaatt acgaatgcca acttggcttc 300tactttagga gctactttgt tgataccctt tatacgaatt acgaatgcca acttggcttc 300

agcgggaacg taaaagtttc ctctggtttt agcttgtcgg atcaacctaa cttcatctct 360agcgggaacg taaaagtttc ctctggtttt agcttgtcgg atcaacctaa cttcatctct 360

ttctttgagc cggtattctt taacatactg ttcggccaag tactgcgatc gcgttaacgc 420ttctttgagc cggtattctt taacatatg ttcggccaag tactgcgatc gcgttaacgc 420

tttatcacga taccttctac cacatatcac taacaacatc aacactcatc atctagactc 480tttatcacga taccttctac cacatatcac taacaacatc aacactcatc atctagactc 480

tcgacgacat ccactcgatc actactctca cacgaccgat taactcctca tccacgcggc 540tcgacgacat ccactcgatc actactctca cacgaccgat taactcctca tccacgcggc 540

cgcgagcggc cgaacagtat gttaaagaat accggctcaa agaaagagat gaagttaggt 600cgcgagcggc cgaacagtat gttaaagaat accggctcaa agaaagagat gaagttaggt 600

tgatccgaca agctaaaacc agaggaaact tttacgttcc cgctgaagcc aagttggcat 660tgatccgaca agctaaaacc agaggaaact tttacgttcc cgctgaagcc aagttggcat 660

tcgtaattcg tataaagggt atcaacaaag tagctcctaa agtacgcaag gttctccaat 720tcgtaattcg tataaagggt atcaacaaag tagctcctaa agtacgcaag gttctccaat 720

tgttccggct ccttcaaatc aacaatggtg tctttgtcaa gctcaacaaa gctaccatca 780tgttccggct ccttcaaatc aacaatggtg tctttgtcaa gctcaacaaa gctaccatca 780

acatgctcag aatatgcgaa ccttacatca cttggggata ccctaacttg aaatctgtca 840acatgctcag aatatgcgaa ccttacatca cttggggata ccctaacttg aaatctgtca 840

gagaactgat ttataagaga ggtttcgcca aggtgaacgg ccaaagggtg ccaatcacta 900gagaactgat ttataagaga ggtttcgcca aggtgaacgg ccaaagggtg ccaatcacta 900

gcaatcaaat catcgaagac aaattaggaa agtccgacat catc 944 (서열번호 36)gcaatcaaat catcgaagac aaattaggaa agtccgacat catc 944 (SEQ ID NO: 36)

상기에서 제조된 플라스미드로 HT115 (DE3) 세포를 형질전환시켰다. 세포 배양물 및 총 RNA 추출은 하기와 같이 수행하였다. 18시간 배양 후, PTH+PET 종결인자를 함유하는 발현 벡터를 갖는 균주는 OD600 5.78에 도달하였고 44mg/L의 RNA 수율을 나타냈고, rrn BT2+PET+PTH+PET 종결인자를 함유하는 발현 벡터를 갖는 균주는 OD600 5.55에 도달하였고 132mg/L의 RNA 수율을 나타냈다. HT115 (DE3) cells were transformed with the plasmid prepared above. Cell culture and total RNA extraction were performed as follows. After culturing for 18 hours, the strain with the expression vector containing the PTH+PET terminator reached an OD600 of 5.78 and showed an RNA yield of 44 mg/L, and the expression vector containing the rrn BT2+PET+PTH+PET terminator The strain with reached an OD600 of 5.55 and showed an RNA yield of 132 mg/L.

상기 결과는 추가의 중간 크기의 헤어핀 구조의 rrn BT2+PET+PTH+PET 종결인자 제작물의 존재가 보다 높은 RNA 생산 수율을 유도하였다.The results showed that the presence of an additional medium-sized hairpin structure rrn BT2+PET+PTH+PET terminator construct led to higher RNA production yields.

3.2.2. DV49 dsRNA3.2.2. DV49 dsRNA

본 발명에서 옥수수 근벌레(디아브로티카 비르기페라(Diabrotica virgifera)) 유전자에 대한 dsRNA를 설계하여 안티-센스 DV49+루프+센스 DV49+PTH-종결인자+pET-T7 종결인자의 발현을 구동하는 T7 프로모터를 갖는 pUC 골격화된 플라스미드를 제작하였으며 이를 pDV49라고 하였다. In the present invention, by designing dsRNA for the corn rootworm (Diabrotica virgifera) gene, anti-sense DV49 + loop + sense DV49 + PTH-terminator + T7 driving expression of pET-T7 terminator A pUC skeletonized plasmid having a promoter was constructed and called pDV49.

DV49 발현 제작물의 뉴클레오타이드 서열은 서열번호 37로 제공된다.The nucleotide sequence of the DV49 expression construct is provided as SEQ ID NO:37.

taatacgact cactataggg atccatgata tcgtgaacat catctacatt caaattctta 60taatacgact cactataggg atccatgata tcgtgaacat catctacatt caaattctta 60

tgagctttct taagggcatc tgcagcattt ttcatagaat ctaatacagc agtatttgtg 120tgagctttct taagggcatc tgcagcattt ttcatagaat ctaatacagc agtatttggg 120

ctagctcctt cgagggcttc cctctgcatt tcaatagttg taagggttcc atctatttgt 180ctagctcctt cgagggcttc cctctgcatt tcaatagttg taagggttcc atctatttgt 180

agttgggtct tttccaatcg tttcttcttt ttgagggctt ggagtgcaac tcttttattt 240agttgggtct tttccaatcg tttcttcttt ttgagggctt ggagtgcaac tcttttattt 240

ttcgacgcat ttttctttgc aagtactgcg atcgcgttaa cgctttatca cgataccttc 300ttcgacgcat ttttctttgc aagtactgcg atcgcgttaa cgctttatca cgataccttc 300

taccacatat cactaacaac atcaacactc atcactctcg acgacatcca ctcgatcact 360taccacatat cactaacaac atcaacactc atcactctcg acgacatcca ctcgatcact 360

actctcacac gaccgattaa ctcctcatcc acgcggccgc ctgcaggagc gcaaagaaaa 420actctcacac gaccgattaa ctcctcatcc acgcggccgc ctgcaggagc gcaaagaaaa 420

atgcgtcgaa aaataaaaga gttgcactcc aagccctcaa aaagaagaaa cgattggaaa 480atgcgtcgaa aaataaaaga gttgcactcc aagccctcaa aaagaagaaa cgattggaaa 480

agacccaact acaaatagat ggaaccctta caactattga aatgcagagg gaagccctcg 540agacccaact acaaatagat ggaaccctta caactattga aatgcagagg gaagccctcg 540

aaggagctag cacaaatact gctgtattag attctatgaa aaatgctgca gatgccctta 600aaggagctag cacaaatact gctgattag attctatgaa aaatgctgca gatgccctta 600

agaaagctca taagaatttg aatgtagatg atgttcacga tatcatggat aagcttgcca 660agaaagctca taagaatttg aatgtagatg atgttcacga tatcatggat aagcttgcca 660

tctgttttct tgcaagatca gctgagcaat aactagcata accccttggg gcctctaaac 720tctgttttct tgcaagatca gctgagcaat aactagcata accccttggg gcctctaaac 720

gggtcttgag gggttttttg ctgaaaggag gaactatatc cgga 764 (서열번호 37)gggtcttgag gggttttttg ctgaaaggag gaactatatc cgga 764 (SEQ ID NO: 37)

뉴클레오타이드 1번 내지 17번은 T7 프로모터를 암호화하고; 뉴클레오타이드 21번 내지 260번은 옥수수 근벌레(디아브로티카 비르기페라(Diabrotica virgifera)) 유전자의 표적 뉴클레오타이드 서열에 실질적으로 상보적인 안티-센스 서열을 암호화하고; 뉴클레오타이드 261번 내지 410번은 루프 형성 영역을 암호화하고; 뉴클레오타이드 411번 내지 650번은 옥수수 근벌레 (디아브로티카 비르기페라) 유전자의 표적 뉴클레오타이드 서열에 실질적으로 동일한 센스 서열을 암호화하고; 뉴클레오타이드 659번 내지 668번은 PTH-종결인자를 암호화하고; 뉴클레오타이드 681번 내지 764번은 PET-T7 종결인자를 암호화한다.Nucleotides 1 to 17 encode the T7 promoter; Nucleotides 21 to 260 encode an anti-sense sequence that is substantially complementary to the target nucleotide sequence of the corn rootworm (Diabrotica virgifera) gene; Nucleotides 261 to 410 encode a loop forming region; Nucleotides 411 to 650 encode a sense sequence that is substantially identical to the target nucleotide sequence of the corn rootworm (Diabrotica virgifera) gene; Nucleotides 659 to 668 encode a PTH-terminator; Nucleotides 681 to 764 encode the PET-T7 terminator.

대장균 HT115 (DE3) 세포는 2개의 플라스미드로 형질전환시키고, 하나의 플라스미드는 DV49 dsRNA 발현 제작물을 함유하고 다른 플라스미드는 유도성 요소(IPTG-유도성 T7 폴리머라제)의 제어하에 T7 RNA 폴리머라제를 함유한다. 상기 세포를, 목적하는 세포 밀도로 증식시키고 dsRNA 수율을 결정한다. E. coli HT115 (DE3) cells were transformed with two plasmids, one plasmid containing the DV49 dsRNA expression construct and the other plasmid containing T7 RNA polymerase under the control of an inducible element (IPTG-inducible T7 polymerase) do. The cells are expanded to the desired cell density and the dsRNA yield is determined.

3.3. RNA 압타머3.3. RNA aptamer

본 발명에서 관심 RNA가 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임 경우 RNA 중합효소 발현 단위는 RNA 중합효소는 DdRp를 사용하였다. 관심 RNA 단위는 <DdRp가 작동하는 프로모터-관심 RNA-전사 종결서열>이다.In the present invention, when the RNA of interest is dsRNA, RNA aptamer, or ribozyme, RNA polymerase expression unit used RNA polymerase DdRp. The RNA unit of interest is <the promoter-RNA-of-interest-transcription termination sequence on which DdRp operates>.

3.4. 리보자임3.4. Ribozyme

본 발명에서 관심 RNA가 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임 경우 RNA 중합효소 발현 단위는 RNA 중합효소는 DdRp를 사용하였다. 관심 RNA 단위는 <DdRp가 작동하는 프로모터-관심 RNA-전사 종결서열>이다.In the present invention, when the RNA of interest is dsRNA, RNA aptamer, or ribozyme, RNA polymerase expression unit used RNA polymerase DdRp. The RNA unit of interest is <the promoter-RNA-of-interest-transcription termination sequence on which DdRp operates>.

실시례 4. RNA 전사시스템의 제조Example 4. Preparation of RNA transcription system

본 발명의 RNA 전사시스템은 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 RNA 단위로 구성되며, 하기에 관심 RNA가 mRNA인 경우로 설명하였으며, 이는 mRNA에만 제한된 것이 아니며, 그 개념을 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임에 적용하였다.The RNA transcription system of the present invention is composed of an RNA polymerase expression unit and an RNA unit of interest, and the RNA of interest is described below as mRNA, which is not limited to mRNA, and the concept is dsRNA, RNA aptamer, and ribozyme. applied to.

4.1. ctDdRP에 적절한 mRNA 전사시스템4.1. mRNA transcription system suitable for ctDdRP

본 실시례에서는 플라스미드를 사용하여 ctDdRp를 제공하는 RNA 중합효소 발현 단위와 관심 mRNA 단위를 포함하는 DNA 절편을 설계하였다. In this example, a plasmid was used to design a DNA fragment containing an RNA polymerase expression unit providing ctDdRp and an mRNA unit of interest.

발현벡터는 숙주세포에서 따라 선정할 수 있으며, 먼저, pUC 19 벡터(Promega 사, 미국)를 HindIII/EcoRI 제한효소 처리로 절단하고 (a) <Lac promoter - 5'UTR - Tethering domain - ctDdRp orf- 전사 종결서열>을 포함하는 ctDdRp 발현 단위, 및 (b) <T7 promoter - 5'UTR - 관심 DNA - muag - A64 - C30 - (Tethering domain)4 - 히스톤-SL>을 포함하는 관심 RNA 단위를 삽입하는 pUC 19를 제조하였다. The expression vector can be selected according to the host cell. First, the pUC 19 vector (Promega, USA) is digested with HindIII/EcoRI restriction enzyme treatment, and (a) <Lac promoter - 5'UTR - Tethering domain - ctDdRp orf- ctDdRp expression unit containing transcription termination sequence>, and (b) RNA unit of interest containing <T7 promoter - 5'UTR - DNA of interest - muag - A64 - C30 - (Tethering domain)4 - histone-SL> pUC 19 was prepared.

상기 제조된 ctDdRp 발현 단위를 정방향 프라이머 서열번호 38와 역방향 프라이머 서열번호 39을 사용하여 증폭하였다. The prepared ctDdRp expression unit was amplified using forward primer SEQ ID NO: 38 and reverse primer SEQ ID NO: 39.

정방향 프라이머: 5'-AAGCTTTTTA CACTTTATGC TTCCGGCTCG TATGTTG-3*?**?* (서열번호 38)Forward Primer: 5'-AAGCTTTTTA CACTTTATGC TTCCGGCTCG TATGTTG-3*?**?* (SEQ ID NO: 38)

역방향 프라이머: 5*?**?*-GGATCCCTAA AAGCAAAATG CCAGCCCGAT CGGCTGGCAT TTTTATCTCA-3*?**?* (서열번호 39)Reverse Primer: 5*?**?*-GGATCCCTAA AAGCAAAATG CCAGCCCGAT CGGCTGGCAT TTTTATCTCA-3*?**?* (SEQ ID NO: 39)

상기 제조한 관심 mRNA 단위는 정방향 프라이머 서열번호 40과 역방향 프라이머 41을 사용하여 증폭하였다.The prepared mRNA unit of interest was amplified using forward primer SEQ ID NO: 40 and reverse primer 41.

정방향 프라이머: GGATCCTAAT ACGACTCACT ATAGGG (서열번호 40)Forward Primer: GGATCCTAAT ACGACTCACT ATAGGG (SEQ ID NO: 40)

역방향 프라이머: GAATCCTGGC TGGCTCTGTT TTGTGCCTTT G (서열번호 41)Reverse Primer: GAATCCTGGC TGGCTCTGTT TTGTGCCTTT G (SEQ ID NO: 41)

증폭된 ctDdRp 발현 단위와 관심 mRNA 단위를 포함하는 PCR 산물은 각각 HindIII, EcoRI 및 BamHI 효소를 사용하여 절단한 다음, HindIII/EcoRI 효소로 선형화된 pUC19 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝 반응을 하였다. PCR products containing the amplified ctDdRp expression unit and the mRNA unit of interest were digested using HindIII, EcoRI, and BamHI enzymes, respectively, and then cloned using pUC19 vector linearized with HindIII/EcoRI enzymes and T4 DNA ligase.

상기 숙주 세포는 동물, 식물, 효모 및 박테리아를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나이며, 여기서, 박테리아는 Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰), 대장균 BE42, 대장균 HB101, 대장균 JM101, 대장균 LE392, 대장균 MC1061, 대장균 Y1088 및 대장균 W3110을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나에 상기 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자의 발현을 약화시키거나 유전자를 파괴함으로써 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시키는 것을 특징으로 균주룰 선정하여 사용할 수 있다. The host cell is any one selected from the group including animals, plants, yeasts and bacteria, wherein the bacteria are Corynebacterium glutamicum, Escherichia coli BE42, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM101, Escherichia coli LE392, Characterized in that the activity of ribonuclease III is reduced by attenuating the expression of the gene encoding the ribonuclease III or destroying the gene in any one selected from the group consisting of E. coli MC1061, E. coli Y1088 and E. coli W3110 It can be used by selecting a strain rule.

본 실시례에서 리보뉴클레아제 II의 활성이 감소된 대장균 균주 HT115(DE3)를 사용하였다.In this example, E. coli strain HT115 (DE3) with reduced activity of ribonuclease II was used.

상기 반응용액을 대장균 HT115(DE3)에 형질주입하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 HindIII/EcoRI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 2).The reaction solution was transfected into Escherichia coli HT115 (DE3), and plasmids were isolated from the selected strain, treated with HindIII/EcoRI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 2).

이 과정을 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임에 적용하였다This procedure was applied to dsRNA, RNA aptamers and ribozymes.

4.2.. RdRp에 적합한 mRNA 전사 시스템4.2.. mRNA transcription systems suitable for RdRp

본 발명의 관심 단백질 mRNA를 포함하는 RNA 단위는 SFV RdRp에 의해 복제될 수 있으며 관심 단백질 mRNA를 포함한다.An RNA unit comprising the mRNA of the protein of interest of the present invention can be replicated by SFV RdRp and comprises the mRNA of the protein of interest.

RdRp에 적합한 관심 단백질 mRNA를 포함하는 RNA 단위를 생성하기 위해서, 관심 단백질 mRNA 단위는 <숙주세포에서 인지하는 promoter - 5' 복제인식서열 DNA - SGP DNA - POI orf- 3' 복제인식서열 DNA - A64 - C30 - 히스톤-SL>를 순서대로 라이게이션하여 재조합 DNA를 주형으로 세포에서 제조하도록 하였다. To generate an RNA unit containing the protein mRNA of interest suitable for RdRp, the protein mRNA unit of interest is <promoter recognized by the host cell - 5' cloned recognition sequence DNA - SGP DNA - POI orf- 3' cloned recognition sequence DNA - A64 - C30 - histone-SL> were ligated in order to produce recombinant DNA in cells as a template.

상기 5' 복제인식서열(CSE 1&2 DNA)는 ThermoFisher 사(미국)에서 구입한 Semliki Forest 바이러스 레플리콘 플라스미드(pSFV1, Invitrogen #18448-019)에서 상응하는 염기서열을 증폭하여 제조하거나 유기 합성하였으며, SGP(CSE3 DNA) 및 3' 복제인식서열 (CSE 4 DNA)는 유기 합성하였다.The 5' replication recognition sequence (CSE 1 & 2 DNA) was prepared by amplifying the corresponding nucleotide sequence from the Semliki Forest virus replicon plasmid (pSFV1, Invitrogen # 18448-019) purchased from ThermoFisher (USA) or organically synthesized, SGP (CSE3 DNA) and 3' replication recognition sequence (CSE 4 DNA) were organically synthesized.

관심 m관심 RNA 단위의 구성요소mComponent of the RNA unit of interest 이름name 염기서열base sequence 길이(nt)Length (nt) 5' 복제인식서열
(CSE 1&2)
5' cloned recognition sequence
(CSE 1&2)
ATGGCGGATG TGTGACATAC ACGACGCCAA AAGATTTTGT TCCAGCTCCT GCCACCTCCG CTACGCGAGA GATTAACCAC CCACGATGGC CGCCAAAGTG CATGTTGATA TTGAGGCTGA CAGCCCATTC ATCAAGTCTT TGCAGAAGGC ATTTCCGTCG TTCGAGGTGG AGTCATTGCA GGTCACACCA AATGACCATG CAAATGCCAG AGCATTTTCG CACCTGGCTA CCAAATTGA (서열번호 42)ATGGCGGATG TGTGACATAC ACGACGCCAA AAGATTTTGT TCCAGCTCCT GCCACCTCCG CTACGCGAGA GATTAACCAC CCACGATGGC CGCCAAAGTG CATGTTGATA TTGAGGCTGA CAGCCCATTC ATCAAGTCTT TGCAGAAGGC ATTTCCGTCG TTCGAGGTGG AGTCATTGCA GGTCACACCA AATGACCATG CAAATGCCAG AGCATTTTCG CACCTGGCTA CCAAATTGA (SEQ ID NO: 42) 239239
GATGGCGGAT GTGTGACATA CAAGACGCCA AAAGATTTTG TTCCAGCTCC TGCCACCTCC GCTACGCGAG AGATTAACCA CCCACGACGG CCGCCAAAGT GCTTGTTGAT ATTGAGGCTG ACAGCCCATT CATCAAGTCT TAGCAGAAGG CATTTCCGTC GTTCGAGGTG GAGTCATTGG AGGTGACACC AAATCACCAT CCAAATCCCA GAGCATTTTC GCACCTGGGT ACCAAATTGA TCGAGCAGGA GACTGACAAA GACACACTCA TCTTGGATAT C (서열번호 43) GATGGCGGAT GTGTGACATA CAAGACGCCA AAAGATTTTG TTCCAGCTCC TGCCACCTCC GCTACGCGAG AGATTAACCA CCCACGACGG CCGCCAAAGT GCTTGTTGAT ATTGAGGCTG ACAGCCCATT CATCAAGTCT TAGCAGAAGG CATTTCCGTC GTTCGAGGTG GAGTCATTGG AGGTGACACC AAATCACCAT CCAAATCCCA GAGCATTTTC GCAC CTGGGT ACCAAATTGA TCGAGCAGGA GACTGACAAA GACACACTCA TCTTGGATAT C (SEQ ID NO: 43) 281281 Kozak sequenceKozak sequence GCC(A/G)CCATGG (서열번호 44)GCC(A/G)CCATGG (SEQ ID NO: 44) 1010 3'복제인식서열
(CSE 4)
3' cloned recognition sequence
(CSE 4)
ATTTTGTTTT TAATATTTC (서열번호 45)ATTTTGTTTT TAATATTTC (SEQ ID NO: 45) 1919
SGP(CSE 3)SGP (CSE 3) ACCTCTACGG CGGTCCTAAA TAGG (서열번호 46)ACCTCTACGG CGGTCCTAAA TAGG (SEQ ID NO: 46) 2323

본 발명에서 사용되는 RdRp를 이용한 mRNA 전사 시스템은 RdRp 발현 단위 및 관심 m관심 RNA 단위 DNA 절편을 플라스미드 pUC19에 삽입하여 완성된 구조체를 숙주세포에 형질전환하여 제조하였다. The mRNA transcription system using RdRp used in the present invention was prepared by inserting the DNA fragment of the RdRp expression unit and the mRNA unit of interest into plasmid pUC19 and transforming the completed construct into a host cell.

숙주세포를 대장균인 경우, 먼저, RdRp 발현 단위 DNA 절편은 <Lac promoter - 5'UTR - RdRp ORF DNA - 전사종결서열> 순서이고, 관심 m관심 RNA 단위 DNA 절편은 <Lac promoter - 5' 복제인식서열 DNA - SGP DNA - POI orf- 3' 복제인식서열 DNA - A64 - C30 - 히스톤-SL> 순서이다. When the host cell is Escherichia coli, first, the RdRp expression unit DNA fragment is in the order of <Lac promoter - 5'UTR - RdRp ORF DNA - transcription termination sequence>, and the m interest RNA unit DNA fragment is <Lac promoter - 5' replication recognition Sequence DNA - SGP DNA - POI orf - 3' replication recognition sequence DNA - A64 - C30 - Histone-SL> sequence.

상기 제조된 RdRp 발현 단위를 정방향 프라이머 서열번호 38과 역방향 프라이머 서열번호 39를 사용하여 증폭하였다. The prepared RdRp expression unit was amplified using forward primer SEQ ID NO: 38 and reverse primer SEQ ID NO: 39.

상기 제조한 관심 mRNA 단위는 정방향 프라이머 서열번호 47와 역방향 프라이머 서열번호 39을 사용하여 증폭하였다.The prepared mRNA unit of interest was amplified using forward primer SEQ ID NO: 47 and reverse primer SEQ ID NO: 39.

정방향 프라이머: GGATCCTTTA CACTTTATGC TTCCGGCTCG TATGTTG (서열번호 48)Forward Primer: GGATCC TTTA CACTTTATGC TTCCGGCTCG TATGTTG (SEQ ID NO: 48)

증폭된 RdRp 발현 단위와 관심 mRNA 단위를 포함하는 PCR 산물은 각각 HindIII, EcoRI 및 BamHI 효소를 사용하여 절단한 다음, HindIII/EcoRI 효소로 선형화된 pUC19 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝 반응을 하여 숙주세포에 형질전환시켰다. PCR products containing the amplified RdRp expression unit and the mRNA unit of interest were digested using HindIII, EcoRI and BamHI enzymes, respectively, and then subjected to cloning reaction using pUC19 vector linearized with HindIII/EcoRI enzymes and T4 DNA ligase to obtain a host cells were transformed.

본 실시례에서 리보뉴클레아제 II의 활성이 감소된 대장균 균주 HT115(DE3)를 사용하였다. 상기 반응용액을 대장균 HT115(DE3)에 형질주입하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 HindIII/EcoRI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 3).In this example, E. coli strain HT115 (DE3) with reduced activity of ribonuclease II was used. The reaction solution was transfected into E. coli HT115 (DE3), and plasmids were isolated from the selected strain, treated with HindIII/EcoRI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 3).

이 과정을 dsRNA, RNA 압타머 및 리보자임에 적용하였다This procedure was applied to dsRNA, RNA aptamers and ribozymes.

실시레 5. 관심 RNA의 대량생산Example 5. Mass production of RNA of interest

5.1. mRNA5.1. mRNA

본 발명의 mRNA 전사 시스템을 기술한 내용으로 각각 대장균 균주 HT115(DE3)에 형질전환하여 후, 0 및 24시간에서 관심 mRNA 합성을 분석하였다. The mRNA transcription system of the present invention was transformed into E. coli strain HT115 (DE3) according to the description, and then mRNA synthesis of interest was analyzed at 0 and 24 hours.

배양한 대장균을 차가운 세척 완충액(10mM Tris-Cl pH 8.0, 150mM NaCl)에 희석한 후 수확한다. 다음과 같은 용해 용액에서 수확한 대장균을 용해시킨다. 용해 용액은 1mM Mg-OAc, 0.5mM CaCl, ~0.1mM EDTA, 0.01-0.1mg/mL 리소자임 및 RNase-free DNase가 포함된 B-Per(Thermo Scientific™ B-PER™)이며, 사용하는 Roche DNase I은 Mg 및 Ca가 있는 B-Per으로 1/1000으로 희석하여 최종 mL당 10단위로 하였다. The cultured E. coli was diluted in cold washing buffer (10 mM Tris-Cl pH 8.0, 150 mM NaCl) and harvested. Dissolve the harvested E. coli in the following lysis solution. Lysis solution is B-Per (Thermo Scientific™ B-PER™) containing 1 mM Mg-OAc, 0.5 mM CaCl, ~0.1 mM EDTA, 0.01-0.1 mg/mL lysozyme and RNase-free DNase, Roche DNase used I was diluted 1/1000 with B-Per with Mg and Ca to 10 units per mL final.

용해된 샘플을 원리분리한 후 수확한 용액에 차가운 완충용액(400mM NaCl, 5mM EDTA 및 10mg/mL의 선형 폴리아크릴아미드(LPA) 1μL/400μL를 포함하는 50mM bis-Tris pH 6.5) 약 200-400 uL를 첨가하였다. 이 용액은 모든 Mg++를 킬레이트화하고, 리보솜을 파괴하고, 이온 강도를 증가시키고, 침전을 위한 캐리어를 제공한다. Cold buffer solution (50 mM bis-Tris pH 6.5 containing 400 mM NaCl, 5 mM EDTA and 1 μL/400 μL of 10 mg/mL linear polyacrylamide (LPA)) in the harvested solution after principle separation of the dissolved sample is about 200-400 uL was added. This solution chelates all Mg++, disrupts ribosomes, increases ionic strength, and provides a carrier for precipitation.

약 300-500μL의 산성 페놀/클로로포름을 추가하였다. 정량화를 위해 대조군 RNA를 이 단계에서 추가할 수도 있다. 샘플을 혼합하고 벤치에 약 5분 동안 둔다. 5분 동안 원심분리하고 상층액을 새 튜브로 옮긴다. 더 깨끗한 RNA가 필요하면 추출을 반복하고 denaturing gel을 실행할 수도 있다.About 300-500 μL of acidic phenol/chloroform was added. Control RNA may be added at this step for quantification. The sample is mixed and left on the bench for about 5 minutes. Centrifuge for 5 minutes and transfer the supernatant to a new tube. If more clean RNA is required, the extraction can be repeated and a denaturing gel can be run.

상징액이 있는 튜브에 동일한 부피보다 약간 큰 이소프로판올을 추가하였다. 튜브를 30분 동안 또는 -20도에서 하룻밤 동안 얼음 위에 둔다. 그런 다음 20분 동안 원심분리하였다. A slightly larger than equal volume of isopropanol was added to the tube with the supernatant. Place the tube on ice for 30 minutes or overnight at -20 degrees. It was then centrifuged for 20 minutes.

상징액을 흡인하여 제거한 후, 튜브에 ~700 μL의 75% 에탄올로 세척하여 염을 제거하고, 다시 회전하고, 흡인한 다음 95% 에탄올로 세척하여 탈수하고, 다시 회전하고, 흡인하고 튜브를 건조시켰다. 펠릿을 재현탁하기 전에 건조되었는지 확인한다.After removing the supernatant by aspiration, the tube was washed with ~700 μL of 75% ethanol to remove salts, spun again, aspirated and then dehydrated by washing with 95% ethanol, spun again, aspirated and the tube dried . Make sure the pellet is dry before resuspending it.

건조 후, 비변성 용액(10mM 비스-트리스, pH 6.5, 0.1mM EDTA) 또는 변성 용액(95% 안정화된 포름아미드, 10mM 비스-트리스 pH 6.5, 0.1mM EDTA, 맛에 일부 브로모페놀 블루)에 재현탁한다.After drying, in undenatured solution (10 mM Bis-Tris, pH 6.5, 0.1 mM EDTA) or denatured solution (95% stabilized formamide, 10 mM Bis-Tris pH 6.5, 0.1 mM EDTA, some bromophenol blue to taste). resuspend

수확된 배양액의 각 mL에 대해 약 50 μL을 A260/280 조사 및 polyacriamide gel을 이용한 전기영동하였다(도 4).For each mL of the harvested culture medium, about 50 μL was subjected to A260/280 irradiation and electrophoresis using polyacriamide gel (FIG. 4).

상기 관심 mRNA의 대량생산에 따른 정제 방법은 (a) 불순한 제제로부터 관심 mRNA를 침전시키는 단계; 및 (b) 침전된 관심 mRNA를 포함하는 상기 불순한 제제를, 막여과를 포함하는 정제공정을 처리하여 상기 침전된 관심 mRNA를 막으로 포집하는 단계; 및 (c) 관심 mRNA를 재가용화시킴으로써 상기 막으로부터 상기 포집된 침전 관심 mRNA를 용출시키고, 이로써 정제된 관심 mRNA 용액을 수확하는 단계를 포함하여 실시할 수도 있다. The purification method according to the mass production of the mRNA of interest includes the steps of (a) precipitating the mRNA of interest from an impure preparation; and (b) subjecting the impure preparation containing the precipitated mRNA of interest to a purification process including membrane filtration to capture the precipitated mRNA of interest into a membrane; and (c) eluting the captured precipitated mRNA of interest from the membrane by resolubilizing the mRNA of interest, thereby harvesting a purified mRNA solution of interest.

mRNA를 얻기 위한 분리 및 정제는 크기, 전기전하, 소수성, 특정 리간드에 대한 결합 친화도 등의 차이로 가능하다.Isolation and purification to obtain mRNA is possible due to differences in size, electric charge, hydrophobicity, binding affinity to a specific ligand, and the like.

5.2.dsRNA5.2.dsRNA

대장균 균주 HT115(DE3)을 상기 pCPB를 포함하는 관심 RNA 전사 시스템으로 형질전환시켰다. 형질전환 후, 상기 대장균 세포를 도말하고 단일 콜로니를 선택하였다.E. coli strain HT115 (DE3) was transformed with the RNA transcription system of interest containing the pCPB. After transformation, the E. coli cells were plated and single colonies were selected.

단일 콜로니는 종자 배양물을 생산하기 위해 100ug/ml의 앰피실린 및 12.5ug/ml의 테트라사이클린을 함유하는 3ml의 LB 배지에서 37℃에서 6 내지 8시간동안 증식시켰다. dsRNA의 발현을 유도하기 위해, 200ul의 종자 배양물은 100ug/ml의 앰피실린 및 12.5ug/ml의 테트라사이클린을 함유하는 50ml의 자가 유도 배지(AIM)(Studier, Protein Expression and Purification 41 (2005) 207-234)를 갖는 250ml 플라스크에 접종하였고 이어서 배양하였다. 상기 세포는 4℃에서 10분동안 6000g에서 원심분리하여 수거하였다.Single colonies were grown for 6-8 hours at 37° C. in 3 ml of LB medium containing 100 μg/ml ampicillin and 12.5 μg/ml tetracycline to produce seed cultures. To induce the expression of dsRNA, 200ul of seed culture was inoculated with 50ml of autoinduction medium (AIM) containing 100ug/ml ampicillin and 12.5ug/ml tetracycline (Studier, Protein Expression and Purification 41 (2005)). 207-234) were inoculated into 250 ml flasks and then cultured. The cells were harvested by centrifugation at 6000g for 10 minutes at 4°C.

세균성 RNA는 하기된 바와 같은 RNA 추출 완충액을 변형시키면서 스테드(Stead)의 SNAP 프로토콜(Stead et al, Nucleic Acids Res. 2012 Nov 1; 40(20):el56.)로부터 채택된 방법을 사용하여 정제하였다. Bacterial RNA was purified using a method adapted from Stead's SNAP protocol (Stead et al, Nucleic Acids Res. 2012 Nov 1; 40(20):el56.) while modifying the RNA extraction buffer as described below. did

1ml의 세균성 배양물(~ 108의 세포)은 30초동안 16,000g에서 원심분리하고 상기 상등액을 제거하였다. 상기 세포 펠렛은 추출 준비 때까지 드라이 아이스에 저장하였다. 이어서 세포 펠렛은 왕성하게 볼텍싱함에 의해 100μl의 변형된 RNA 추출 용액 [18mM EDTA, 0.025% SDS, 5mM TCEP, 95% 포름알데하이드 (RNA 등급)] 중에 재현탁시켰다. 스테드의 SNAP 프로토콜의 RNA 추출 용액에 사용된 1% 2-머캅토에탄올은 TCEP가 2-머캅토에탄올과 비교하여 훨씬 낮은 독성을 갖고 2-머캅토에탄올과 균등한 효능을 갖기 때문에 5mM의 TCEP로 대체하였다. (데이타는 나타내지 않음).1 ml of bacterial culture (~ 10 8 cells) was centrifuged at 16,000 g for 30 seconds and the supernatant removed. The cell pellet was stored on dry ice until ready for extraction. The cell pellet was then resuspended in 100 μl of modified RNA extraction solution [18 mM EDTA, 0.025% SDS, 5 mM TCEP, 95% formaldehyde (RNA grade)] by vigorous vortexing. The 1% 2-mercaptoethanol used in the RNA extraction solution of Stead's SNAP protocol is equivalent to 5 mM TCEP as TCEP has much lower toxicity compared to 2-mercaptoethanol and has an equivalent potency to 2-mercaptoethanol. replaced by (data not shown).

변형된 RNA 추출 용액 중에 재현탁 후, 상기 세포는 상기 샘플을 7분동안 수욕조에서 95℃에서 항온처리함에 의해 용해시켰다. 상기 세포 파쇄물은 가온 샘플을 실온에서 5분동안 16,000g에서 원심분리함에 의해 펠렛화하였다. 상기 상등액은 펠렛을 붕괴시키는 것 없이 새로운 튜브로 주의깊게 옮겼다.After resuspension in the modified RNA extraction solution, the cells were lysed by incubating the samples at 95° C. in a water bath for 7 minutes. The cell lysate was pelleted by centrifuging the warm sample at 16,000g for 5 minutes at room temperature. The supernatant was carefully transferred to a new tube without disrupting the pellet.

비유도되거나 유도된 pCPB 대장균 세포로부터 분리된 총 RNA는 H2O로 희석시키고 아가로스 겔 상에 전개시켰다. 도 5에 나타낸바와 같이, CPB dsRNA에 상응하는 밴드는 유도된 pCPB 대장균 세포에서는 관찰되었지만 비유도된 pCPB 대장균 세포에서는 관찰되지 않았다.Total RNA isolated from uninduced or induced pCPB E. coli cells was diluted with HO and run on an agarose gel. As shown in Fig. 5, a band corresponding to CPB dsRNA was observed in induced pCPB E. coli cells but not in uninduced pCPB E. coli cells.

상기 pCPB 플라스미드를 선형화하고 RNA의 시험관내 전사를 위한 주형으로서 사용하였다. 시험관내 전사된 RNA는 세균에서 전사된 RNA의 정제와 함께 아가로스 겔 상에서 전개하고 H2O에서 직접 희석시키거나 RNA 전사체의 크기를 결정하기 위해 H2O로 희석하기 전에 30K 분자 컷 막(Amicon)으로 여과하여 EDTA, SDS, TCEP 및 포름아미드와 같은 시약을 제거하였다. 상기 시험관내 전사된 RNA는 세균에서 전사된 RNA 보다 큰 것으로 관찰되었다(도 5).The pCPB plasmid was linearized and used as a template for in vitro transcription of RNA. In vitro transcribed RNA was run on an agarose gel with purification of bacterially transcribed RNA and either diluted directly in HO or filtered with a 30K molecular cut membrane (Amicon) before dilution with HO to determine the size of RNA transcripts. to remove reagents such as EDTA, SDS, TCEP and formamide. The in vitro transcribed RNA was observed to be larger than bacterially transcribed RNA (FIG. 5).

상기 시험관내 및 생체내(세균적으로) 전사된 RNA는 단일 가닥의 RNA는 분해하지만 이중 가닥의 RNA는 분해하지 않는 RNAse A로 항온처리하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이, RNAse A 분해 후, 생체내 및 시험관내 RNA 전사 생성물의 크기는 동일하다. 이것은 시험관내 전사된 RNA의 증가된 크기가 RNA 프로세싱에 의해 세균 세포에서 제거된 단일 가닥의 헤어핀 루프의 존재로 인한 것임을 지적했다.The in vitro and in vivo (bacterially) transcribed RNA was incubated with RNAse A, which degrades single-stranded RNA but not double-stranded RNA. As shown in Figure 5, after RNAse A digestion, the size of RNA transcription products in vivo and in vitro is identical. This indicated that the increased size of in vitro transcribed RNA was due to the presence of single-stranded hairpin loops removed from bacterial cells by RNA processing.

실시예 6. 그람 음성균에서 라이소자임 처리에 의한 원형질체 (protoplast) 제조Example 6. Preparation of protoplasts from Gram-negative bacteria by lysozyme treatment

본 발명의 관심 RNA 전사시스템을 표적 그람 음성균에 도입하였다.The RNA transcription system of interest of the present invention was introduced into the target gram-negative bacteria.

관심 RNA 전사시스템이 도입된 그람 음성균에서 라이소자임 처리에 의하여 원형질체를 만든 후, 원형질체에서 유래한 베지클에 약물을 로딩하는 방법을 나타낸 모식도이다.It is a schematic diagram showing a method of loading a drug into vesicles derived from protoplasts after protoplasts are prepared by lysozyme treatment in Gram-negative bacteria into which the RNA transcription system of interest has been introduced.

먼저 그람 음성균에서 원형질체를 제조하였다. 구체적으로, 그람 음성균인 E.coli HT115(DE3) 세균을 LB 배지에 O.D600=1.0으로 키운 뒤 3,000 × g에서 10분간 원심분리를 해서 세균 세포를 가라앉힌 후, 세균 세포를 얻었다. 미리 만들어 둔 프로토프라스트용 용액 (protoplasting buffer) 100 ml 에 현탁(resuspension) 한 후 EDTA를 0.01M 이 되도록 천천히 넣어주고 40 분간 37℃에서 100 rpm으로 흔들어 주면서 배양 (incubation) 하였다. 다시 3,000 × g에서 10분간 원심분리를 해서 가라앉은 세균세포를 얻고 MgCl2 0.02M 이 첨가 된 프로토프라스트용 (protoplasting) 용액 100 ml에 현탁하였다.First, protoplasts were prepared from Gram-negative bacteria. Specifically, Gram-negative E.coli HT115 (DE3) bacteria were grown in LB medium at O.D600 = 1.0, centrifuged at 3,000 × g for 10 minutes to settle the bacteria cells, and then bacterial cells were obtained. After resuspension in 100 ml of a previously prepared protoplasting buffer, EDTA was slowly added to a concentration of 0.01 M, followed by incubation at 37° C. for 40 minutes while shaking at 100 rpm. Centrifugation was performed again at 3,000 × g for 10 minutes to obtain settled bacterial cells, which were then suspended in 100 ml of a protoplasting solution containing 0.02 M MgCl2.

상기 현탁 용액에 라이소자임 (lysozyme) 2mg/ml를 넣어주고 2시간 동안 37℃에서 100 rpm로 흔들어 주면서 배양 (incubation) 하고 5,000 × g에서 10분간 원심분리를 해서 가라앉은 원형질체를 얻고 CaCl2 와 MgCl2이 0.02M 첨가된 TBS (Tris buffered saline) 용액 3 ml에 현탁하였다. 또한, 외막 및 세포벽이 떨어져 나간 상층액을 얻었다.2mg/ml of lysozyme was added to the suspension solution, incubation was performed at 37°C for 2 hours while shaking at 100 rpm, and centrifugation was performed at 5,000 × g for 10 minutes to obtain protoplasts that had settled and CaCl2 and MgCl2 were 0.02 M was suspended in 3 ml of TBS (Tris buffered saline) solution. In addition, a supernatant in which the outer membrane and cell wall were removed was obtained.

원형질체가 만들어졌음을 확인하기 위해, 바이오틴(biotin) 표지(labeling)된 세균과 바이오틴 표지된 세균에서 유래한 원형질체를 각각 준비하였다. 5,000 × g에서 10분간 원심분리를 해서 깨지지 않은 세균 세포를 제거하고, 단백질이 있는 상층액을 얻었다. 각 샘플에서 얻은 단백질과 원형질체를 만들 때 떨어져 나간 외막 및 세포벽이 있는 상층액을 각각 5 x 로딩 염색제 (loading dye, 250 mM Tris-HCl, 10% SDS, 0.5% bromophenol blue, 50% glycerol)을 최종적으로 1 x 가 되도록 넣고, 100℃에서 5분간 고온처리 하였다. 8% 폴리아크릴아마이드 겔 (polyacrylamide gel)을 준비하고, 샘플을 로딩하였다. 80V에서 2시간 전기영동 한 후, 400 mA에서 2시간 동안 단백질을 PVDF (polyvinylidene fluoride) 멤브레인으로 트랜스퍼 (transfer)하였다. Skim milk를 PBS에 3%가 되도록 녹인 후, 멤브레인을 이 용액에서 2시간 블로킹 (blocking)하였다. 페록시다아제(peroxidase)가 붙어있는 바이오틴 항체를 4℃에서 12시간 처리하였다. PBS로 30분 세척한 후, ECL (enhanced chemiluminescence, Amersham Co. No. RPN2106) 기질 (substrate)로 확인하여 도 6에 나타내었다.To confirm that protoplasts were produced, biotin-labeled bacteria and protoplasts derived from biotin-labeled bacteria were prepared, respectively. Unbroken bacterial cells were removed by centrifugation at 5,000 × g for 10 minutes, and a protein-containing supernatant was obtained. Proteins obtained from each sample and the supernatant containing the outer membrane and cell wall that were removed when making protoplasts were finally stained with 5x loading dye (250 mM Tris-HCl, 10% SDS, 0.5% bromophenol blue, 50% glycerol), respectively. 1 x, and high-temperature treatment at 100 ° C. for 5 minutes. An 8% polyacrylamide gel was prepared and the sample was loaded. After electrophoresis at 80V for 2 hours, the protein was transferred to a polyvinylidene fluoride (PVDF) membrane for 2 hours at 400 mA. After dissolving skim milk to 3% in PBS, the membrane was blocked in this solution for 2 hours. Peroxidase-attached biotin antibody was treated at 4° C. for 12 hours. After washing with PBS for 30 minutes, ECL (enhanced chemiluminescence, Amersham Co. No. RPN2106) substrate was identified and shown in FIG. 6 .

도 2에 나타난 바와 같이, 세균의 경우 바이오틴에 대한 항체 반응이 나타났으나, 원형질체의 경우, 바이오틴에 대한 항체 반응이 나타나지 않았다. 또한, 바이오틴 표지된 외막 및 세포벽이 있는 상층액에서 바이오틴에 대한 항체 반응이 나타났다. 상기 결과는 라이소자임을 처리할 경우, 세균에 존재하는 외막 및 세포벽이 제거되고 외막 및 세포벽에 존재하는 단백질이 제거되었음을 의미한다. 상기 결과로부터, 라이소자임에 의해 세균의 외막 및 세포벽 부분이 제거된 원형질체가 제조되었음을 확인하였다.As shown in FIG. 2 , an antibody response to biotin was shown in the case of bacteria, but an antibody response to biotin was not shown in the case of protoplasts. In addition, an antibody response to biotin was shown in the supernatant containing the biotin-labeled outer membrane and cell wall. The above result means that when the lysozyme was treated, the outer membrane and cell wall present in the bacteria were removed, and the proteins present in the outer membrane and cell wall were removed. From the above results, it was confirmed that protoplasts in which the bacterial outer membrane and cell wall were removed by lysozyme were prepared.

실시례 7. 원형질체 유래 베지클의 제조Example 7. Preparation of protoplast-derived vesicles

7.1. 압출 및 초음파에 의한 그람 음성균의 원형질체 유래 베지클의 제조7.1. Preparation of Gram-negative bacterial protoplast-derived vesicles by extrusion and ultrasound

압출 및 초음파를 사용하여 원형질체 유래 베지클을 제조하였다. 관심 RNA 전사시스템이 도입된 그람 음성균의 원형질체를 구멍 크기가 10 μm인 멤브레인 필터 (membrane filter)에 3회 통과시킨 후, 구멍 크기가 5 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시키고, 이어서 구멍 크기가 1 μm인 멤브레인 필터를 3회 통과시켜 1차 원형질체 유래 베지클 현탁액을 얻었다. Protoplast-derived vesicles were prepared using extrusion and ultrasound. The protoplasts of Gram-negative bacteria into which the RNA transcription system of interest was introduced were passed through a membrane filter with a pore size of 10 μm three times, then passed through a membrane filter with a pore size of 5 μm three times, and then passed through a membrane filter with a pore size of 1 μm. A primary protoplast-derived vesicle suspension was obtained by passing through a μm membrane filter three times.

1차 원형질체 유래 베지클 현탁액을 Q55 Sonicator(20kHz, QSonica, Newtown, CT)를 사용하여 4°C에서 10mM Tris-HCl(pH 8.0)에서 초음파 처리하였다. sonicator의 진폭은 40으로 설정하고 직경 3mm의 초음파 프로브를 사용하여 초음파 처리를 2분 동안 수행하였다. Primary protoplast-derived vesicle suspensions were sonicated in 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) at 4 °C using a Q55 Sonicator (20 kHz, QSonica, Newtown, CT). The amplitude of the sonicator was set to 40 and ultrasonic treatment was performed for 2 minutes using an ultrasonic probe having a diameter of 3 mm.

8000 x g 에서 5분 동안 원심분리하여 파손되지 않은 세포를 제거한 다음 마지막으로 샘플을 44kHz(Grant, Cambridge, UK)의 초음파 수조로 30분 동안 초음파 처리하고 2차 원형질체 유래 베지클 현탁액을 얻었다.Unbroken cells were removed by centrifugation at 8000 x g for 5 minutes, and finally the samples were sonicated in an ultrasonic bath at 44 kHz (Grant, Cambridge, UK) for 30 minutes to obtain a secondary protoplast-derived vesicle suspension.

상기 압출법을 통해 생산한 베지클의 분리 및 정제를 위해, 십자류여과(Tangential Flow Filtration, TFF)를 이용하여 100~200nm의 크기를 가지며 PDI가 0.2 내지 0.3의 균일도를 갖도록 베지클을 정제하였다. For separation and purification of the vesicles produced through the extrusion method, the vesicles were purified using tangential flow filtration (TFF) to have a size of 100 to 200 nm and a uniformity of PDI of 0.2 to 0.3 .

구체적으로, Spectrum® KR2i TFF Systems (Repligen), hollow fiber 필터 (Repligen, 750kDa, 0.01m2)를 이용하여 세포 유래 베지클을 분리 및 정제하였다. Specifically, cell-derived vesicles were separated and purified using Spectrum® KR2i TFF Systems (Repligen), hollow fiber filter (Repligen, 750 kDa, 0.01 m 2 ).

상기와 같은 방법으로 세포 압출기에서 추출한 베지클 현탁액의 DNA량에 비례하여 벤조네이즈 핵산분해효소 (benzonase nuclease, Merck, 71206-3), 50mM Tris-HCl (Teknova, 50-843-335), 2mM 염화마그네슘 (Magnesium chloride, SIGMA-ALDRICH, M1028-100mL)을 90분, 37℃ 조건에서 처리하였다. TFF 방법을 이용하여 베지클을 분리/정제하기 전에 실온에서 10분간 3000 x G 조건으로 원심분리하여 베지클 현탁액내 응집체를 제거하였다. 0.2 bar의 막간차압(transmembrane pressure)을 유지하며 80 mL/분의 유량(flow rate)으로 현탁액을 농축하고 불순물을 걸러내었다. 한외여과(Ultrafiltration)과정에서 현탁액의 부피가 1/4 정도의 부피가 될 때까지 농축하고, 이어서 정용여과(diafiltration)과정에서 탈염과 버퍼교환을 통해 불순물을 제거하였다. 탈염과 버퍼교환은 연속적으로 수행하였으며, 농축이 끝난 부피에 대하여 적어도 6배의 부피를 갖는 완충용액(PBS)을 이용하였다. 마지막으로 한외여과(Ultrafiltration)과정을 다시 실시하여 현탁액의 부피가 시작 부피(정제 전의 베지클 현탁액 부피)의 1/20가 될 때까지 농축하였다. 분리/정제된 세포 유래 베지클을 실온에서 10분간 3000 x G 조건으로 원심분리하여 응집체를 제거하고 0.45um 시린지 필터(pall, 4614)에 걸러, 최종적으로 세포 유래 베지클을 획득하였다. 이후, DLS, NTA, 측정을 통해 정제된 세포 유래 베지클의 물성을 분석하고 단백질, DNA, 벤조네이즈의 정량을 통해 정제 전 대비 불순물 제거율을 확인하였다. Benzonase nuclease (Merck, 71206-3), 50mM Tris-HCl (Teknova, 50-843-335), 2mM chloride in proportion to the DNA amount of the vesicle suspension extracted from the cell extruder in the same manner as above Magnesium chloride (SIGMA-ALDRICH, M1028-100mL) was treated at 37°C for 90 minutes. Before separating/purifying the vesicles using the TFF method, aggregates in the vesicle suspension were removed by centrifugation at room temperature at 3000 x G for 10 minutes. The suspension was concentrated at a flow rate of 80 mL/min while maintaining a transmembrane pressure of 0.2 bar, and impurities were filtered out. In the process of ultrafiltration, the suspension was concentrated until the volume of the suspension was about 1/4, and impurities were removed through desalination and buffer exchange in the process of diafiltration. Desalting and buffer exchange were performed continuously, and a buffer solution (PBS) having a volume at least 6 times the volume of the concentrated solution was used. Finally, the ultrafiltration process was performed again, and the volume of the suspension was concentrated until it became 1/20 of the starting volume (the volume of the vesicle suspension before purification). The separated/purified cell-derived vesicles were centrifuged at 3000 x G for 10 minutes at room temperature to remove aggregates, and filtered through a 0.45um syringe filter (pal, 4614) to finally obtain cell-derived vesicles. Thereafter, the physical properties of the purified cell-derived vesicles were analyzed through DLS, NTA, and measurement, and the impurity removal rate compared to before purification was confirmed through quantification of protein, DNA, and benzonase.

압출법을 사용하여 세포 유래 베지클을 제조하였다. 관심 RNA 전사시스템이 도입된 그람 음성균을 구멍 크기가 10 μm인 멤브레인 필터 (membrane filter)에 3회 통과시킨 후, 구멍 크기가 5 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시키고, 이어서 구멍 크기가 1 μm인 멤브레인 필터를 3회 통과시켜 세포유래 베지클 현탁액을 얻을 수도 있다. Cell-derived vesicles were prepared using the extrusion method. Gram-negative bacteria introduced with the RNA transcription system of interest were passed through a membrane filter with a pore size of 10 μm three times, then passed through a membrane filter with a pore size of 5 μm three times, and then passed through a membrane filter with a pore size of 1 μm three times. A cell-derived vesicle suspension can also be obtained by passing through a membrane filter three times.

7.2. 그람 음성균의 원형질체에서 유래한 베지클의 특성7.2. Characteristics of vesicles derived from protoplasts of Gram-negative bacteria

관심 RNA 전사시스템이 도입된 그람 음성균인 대장균 (E. coli)의 원형질체에서 유래한 베지클을 제조하고 각각의 특성을 분석하였다.Vesicles derived from protoplasts of E. coli, a gram-negative bacterium into which the RNA transcription system of interest was introduced, were prepared and their characteristics were analyzed.

구체적으로, 각각의 베지클을 글로방전 탄소 코팅 구리 그리드 (glow-discharged carbon-coated copper grid)에서 3 분간 흡착 시켰다. 그리드를 증류수로 세척한 후, 2% 우라닐아세테이트 (uranylacetate)로 염색 (staining)하였다. JEM101 (Jeol, Japan) 전자현미경으로 관찰하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.Specifically, each vesicle was adsorbed on a glow-discharged carbon-coated copper grid for 3 minutes. After washing the grid with distilled water, it was stained with 2% uranyl acetate (uranylacetate). It was observed with a JEM101 (Jeol, Japan) electron microscope and the results are shown in FIG. 7 .

도 7은 그람 음성균인 대장균 원형질체에서 유래한 베지클의 투과전자현미경 (transmission electron microscope, TEM) 사진이다. 도 7의 투과전자 현미경 이미지에서 알 수 있는 바와 같이 세균으로부터 압출법으로 제조한 원형질체 유래 베지클은 지질 이중층으로 이루어져 있으며, 대체로 구형을 이루고 있는 것으로 확인되었다. 그람 음성균 유래 원형질체는 크기가 100 ~ 200 nm인 것을 알 수 있다.7 is a transmission electron microscope (TEM) photograph of a vesicle derived from a gram-negative bacterium, Escherichia coli protoplast. As can be seen from the transmission electron microscopy image of FIG. 7, it was confirmed that the protoplast-derived vesicles prepared from bacteria by the extrusion method consisted of a lipid bilayer and were generally spherical. It can be seen that the protoplasts derived from Gram-negative bacteria have a size of 100 to 200 nm.

또한 상기 베지클을 각각 5 ug/ml의 농도로 PBS 1ml에 희석하였다. 각각의 베지클이 들어있는 PBS 1 ml을 큐벳 (cuvette)에 넣고 동적 광산란 입도 분석기로 분석하여 그 결과를 도 8에 나타내었다.In addition, each of the vesicles was diluted in 1 ml of PBS at a concentration of 5 ug/ml. 1 ml of PBS containing each vesicle was placed in a cuvette and analyzed with a dynamic light scattering particle size analyzer, and the results are shown in FIG. 8 .

7.3. EGF융합 단백질을 로딩한 세균의 원형질체 유래 베지클의 제조7.3. Preparation of bacterial protoplast-derived vesicle loaded with EGF fusion protein

원형질체 겉표면에 인간 EGF를 로딩하기 위해서 박테리아 내막 단백질인 PrsA를 암호화하는 염기서열의 N-말단으로부터 290번째 아미노산의 펩타이드 구역을 암호화하는 염기서열과 결합하고자 먼저 PrsA의 알려진 DNA 염기서열을 바탕으로 stop codon을 제외하고 특정 제한효소를 인위적으로 삽입하여 다음과 같이 프라이머를 제작하였다.In order to load human EGF on the surface of the protoplast, in order to bind to the nucleotide sequence encoding the peptide region of the 290th amino acid from the N-terminus of the nucleotide sequence encoding PrsA, a bacterial inner membrane protein, first stop based on the known DNA sequence of PrsA Primers were prepared as follows by artificially inserting a specific restriction enzyme except for the codon.

전방 프라이머: 5'-CATATGAAGAAAATCGCAATAGCAG-3' (서열번호 49)Forward Primer: 5'-CATATGAAGAAAATCGCAATAGCAG-3' (SEQ ID NO: 49)

후방 프라이머: 5'-TCTAGATTTAGAATTGCTTGAAGATGAAG-3' (서열번호 50)Reverse Primer: 5'-TCTAGATTTAGAATTGCTTGAAGATGAAG-3' (SEQ ID NO: 50)

(굵은체는 제한효소 NdeI과 XbaI의 인식 서열을 의미)(Bold font indicates the recognition sequences of restriction enzymes NdeI and XbaI)

상기 프라이머 및 균주 B. subtilis 로부터 얻은 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR 중합반응 후, 얻어진 PCR 밴드를 추출하여 퀵아퀵 (Quiaquick) 젤 정제 키트로 정제하였다. 정제된 생성물을 제한 효소 NdeI과 XbaI으로 37℃에서 8 시간 처리한 다음 다시 퀵아퀵 PCR 정제 키트로 정제하여 동일 효소로 처리된 pHCE 벡터와 연결시켜 삽입하였다. 제조된 재조합 벡터를 "pHCE-prsA"으로 명명하였다.After PCR polymerization using the primers and genomic DNA obtained from the strain B. subtilis as a template, the resulting PCR band was extracted and purified using a Quiaquick gel purification kit. The purified product was treated with restriction enzymes NdeI and XbaI at 37° C. for 8 hours, then purified again with a QuickAquick PCR purification kit, and then ligated into a pHCE vector treated with the same enzymes and inserted. The prepared recombinant vector was named "pHCE-prsA".

상기 pHCE-prsA벡터에 인간 EGF발현하는 유전자를 융합시키기 위해서 알려진 인간 EGF의 DNA 염기서열을 바탕으로 특정 제한효소를 인위적으로 삽입하여 프라이머를 다음과 같이 제작하였다.In order to fuse the gene expressing human EGF to the pHCE-prsA vector, a specific restriction enzyme was artificially inserted based on the DNA nucleotide sequence of known human EGF, and primers were prepared as follows.

전방 프라이머: 5'- GCTCTAGAAATACTGACTCTGA ATGTCCC-3' (서열번호 51)Forward Primer: 5′- GCTCTAGAAATACTGACTCTGA ATGTCCC-3′ (SEQ ID NO: 51)

후방 프라이머: 5'- CAAGCTTTCAGCGCAGTTCC CACCACTTC-3' (서열번호 52)Reverse Primer: 5'- CAAGCTTTCAGCGCAGTTCC CACCACTTC-3' (SEQ ID NO: 52)

(굵은체는 제한효소 XbaI과 HindII의 인식 서열을 의미)(Bold font means recognition sequences of restriction enzymes XbaI and HindII)

상기 프라이머 및 인간 비소세포폐암 (human non-small cell lung cancer)인 A549세포로부터 얻은 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR 중합반응 후, 얻어진 PCR 밴드를 추출하여 퀵아퀵 젤 정제 키트로 정제하였다. 정제된 생성물을 제한 효소 XbaI과 HindIII로 37℃에서 8 시간 처리한 다음 다시 퀵아퀵 PCR 정제 키트로 정제하여 동일 효소로 처리된 pHCE-prsA 벡터와 연결시켜 삽입하였다(도 9). 제조된 재조합 융합벡터를 "pHCE-prsA-EGF"으로 명명하였다.After PCR polymerization using the primers and genomic DNA obtained from human non-small cell lung cancer A549 cells as a template, the resulting PCR band was extracted and purified using a QuickAquick gel purification kit. The purified product was treated with restriction enzymes XbaI and HindIII at 37°C for 8 hours, then purified again with the QuickAquick PCR purification kit, and then ligated with the pHCE-prsA vector treated with the same enzymes and inserted (FIG. 9). The prepared recombinant fusion vector was named "pHCE-prsA-EGF".

관심 RNA 전사시스템이 도입된 대장균 HT115(DE3)를 열 충격 형질전환에 의해 상기 pHCE-prsA-EGF 융합 벡터로 형질전환시키고, 형질 전환된 대장균 균주에 1 ml LB 배지를 넣고 37℃에서 1 시간 키운 후 앰피실린 (ampicilin)이 혼합된 LB 아가배지 플레이트에서 37℃에서 16시간 배양하였다. 상기 아가배지 플레이트에서 생성된 형질 전화된 대장균 콜로니 중 pHCE-prsAEGF를 포함하는 콜로니를 콜로니-PCR과 제한효소 맵핑을 통해 선별하여 얻었다.E. coli HT115 (DE3) into which the RNA transcription system of interest was introduced was transformed with the pHCE-prsA-EGF fusion vector by heat shock transformation, and 1 ml LB medium was added to the transformed E. coli strain and grown at 37 ° C. for 1 hour. After incubation for 16 hours at 37 ℃ in the LB agar plate mixed with ampicillin (ampicilin). Among the transformed E. coli colonies generated on the agar plate, colonies containing pHCE-prsAEGF were selected and obtained through colony-PCR and restriction enzyme mapping.

앞서 제조한 pHCE-prsA-EGF 벡터와 관심 RNA 전사시스템이 도입된 그람 음성균인 대장균과 가지지 않는 대장균에서 각각 EGF융합 단백질이 로딩된 베지클과 로딩되지 않은 베지클을 제조하였다. 제조한 베지클을 각각 20 μg을 준비한 후, 5 x 로딩 염색제를 최종적으로 1 x가 되도록 넣고, 100℃에서 5분간 처리하였다. EGF fusion protein-loaded and unloaded vesicles were prepared from the previously prepared pHCE-prsA-EGF vector and from Escherichia coli, a gram-negative bacterium introduced with the RNA transcription system of interest, and from E. coli without it. After preparing 20 μg of each of the prepared vesicles, 5 x loading dye was finally added to 1 x, and treated at 100 ° C. for 5 minutes.

12% 폴리아크릴아마이드 겔을 준비하고, 샘플을 로딩하였다. 80V에서 2시간 전기영동 한 후, 400 mA에서 2시간 동안 단백질을 PVDF 멤브레인으로 트랜스퍼하였다. Skim milk를 PBS에 3%가 되도록 녹인 후, 멤브레인을 이 용액에서 2시간 블로킹하였다. EGF 항체를 4℃에서 12시간 처리하였다. PBS로 2번 세척한 후, 페록시다아제가 붙어있는 이차 항체를 실온에서 1 시간 처리하였다. PBS로 30분 세척한 후, ECL 기질로 확인하여 도 10에 나타내었다.A 12% polyacrylamide gel was prepared and the sample was loaded. After electrophoresis at 80V for 2 hours, proteins were transferred to a PVDF membrane at 400 mA for 2 hours. After dissolving skim milk to 3% in PBS, the membrane was blocked in this solution for 2 hours. The EGF antibody was treated at 4°C for 12 hours. After washing twice with PBS, the secondary antibody attached with peroxidase was treated for 1 hour at room temperature. After washing with PBS for 30 minutes, the ECL matrix was identified and shown in FIG. 10 .

도 10에 나타난 바와 같이, EGF 융합 단백질이 로딩된 베지클은 EGF 항체에 의해 확인되어 검은색으로 나타났음을 확인하였다. 이와 달리, EGF가 없는 베지클은 확인되지 않았다. 상기 결과로부터, EGF 융합 단백질이 로딩된 베지클이 제대로 만들어 졌음이 명백하다.As shown in FIG. 10, it was confirmed that the EGF fusion protein-loaded vesicles were identified by the EGF antibody and appeared black. In contrast, vesicles without EGF were not identified. From the above results, it is clear that the vesicle loaded with the EGF fusion protein was properly made.

또한 EGF 융합 단백질이 베지클 겉표면 외부를 향하게 제대로 위치하는 확인하기 위해 트립신을 이용하여 확인하였다. 트립신은 세균의 원형질체를 통과하지 않는다는 점을 활용하여, 베지클에 트립신을 처리하여 세포막 단백질 중 베지클의 외부에 노출된 영역을 소화시키고 EGF융합 단백질이 남아있는지 확인하는 실험을 하였다. 먼저 트립신을 처리 한 후, 고온으로 처리하여 트립신을 변성시킨 후, 베지클을 용해시켜서 막 내부와 외부의 단백질을 모두 용액에 노출시키고 EGF를 인지하는 항체를 처리한 결과를 도 11에 나타내었다.In addition, it was confirmed using trypsin to confirm that the EGF fusion protein is properly positioned toward the outside of the outer surface of the vesicle. Taking advantage of the fact that trypsin does not pass through bacterial protoplasts, vesicles were treated with trypsin to digest a region exposed to the outside of vesicles among cell membrane proteins, and an experiment was performed to determine whether EGF fusion proteins remained. First, after treatment with trypsin, treatment with high temperature to denature trypsin, dissolution of the vesicles, exposing both proteins inside and outside the membrane to the solution, and treatment with an antibody recognizing EGF, the results are shown in FIG. 11 .

도 11에서 ‘+’로 표시한 것은 트립신을 처리한 결과를, ‘-‘로 표시한 것은 트립신으로 처리하지 않은 결과를 나타낸다.In FIG. 11, '+' indicates the result of treatment with trypsin, and '-' indicates the result of not treating with trypsin.

도 11에 나타난 바와 같이, 트립신을 처리한 경우 EGF 항체의 표시가 모두 사라진 것으로 EGF 융합 단백질의 EGF부분이 모두 베지클 외부를 향하고 있음을 추론할 수 있고, 이것은 EGF 융합 단백질을 가지는 베지클이 EGF수용체를 가지는 세포에 특이적으로 전달 될 수 있다는 것을 의미한다.As shown in FIG. 11, it can be deduced that all of the EGF portions of the EGF fusion protein are directed to the outside of the vesicle, since all of the EGF antibody marks disappeared when trypsinization was performed, which indicates that the vesicle having the EGF fusion protein is EGF. This means that it can be delivered specifically to cells having receptors.

7.4. EGF 융합 단백질이 로딩된 베지클의 세포 특이적 전달 확인7.4. Confirmation of cell-specific delivery of vesicles loaded with EGF fusion proteins

관심 RNA 전사시스템과 in vitro EGF 융합 단백질이 로딩된 베지클의 세포 특이적 전달을 in vitro 에서 확인하기 위해, 24 웰 플레이트에 인간 비소세포폐암인 A549 세포를 2×104의 양만큼 접종한 후, 24웰 플레이트에서 24 시간 동안 배양하였다. A549 세포는 세포막에 EGF 수용체를 다량 발현하고 있는 세포이다.In order to confirm the cell-specific delivery of the RNA transcription system of interest and the in vitro EGF fusion protein-loaded vesicle in vitro, human non-small cell lung cancer A549 cells were inoculated in an amount of 2×10 4 in a 24-well plate and then , cultured for 24 hours in a 24-well plate. A549 cells are cells expressing a large amount of the EGF receptor in the cell membrane.

제조한 EGF와 관심 RNA 전사시스템이 도입된 대장균의 원형질체와 EGF가 없는 대장균의 원형질체에서 베지클을 제조하였다. 제조한 대장균 원형질체 유래 베지클에 5 μM이 되도록 DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3'3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate, Invitrogen, No. V22885) 염색제를 넣고 실온에서 30분간 보관하였다. DiI 염색제는 빨간색의 형광을 나타낸다.Vesicles were prepared from protoplasts of E. coli introduced with the prepared EGF and the RNA transcription system of interest and protoplasts of E. coli without EGF. DiI (1,1'-dioctadecyl-3,3,3'3'-tetramethylindocarbocyanine perchlorate, Invitrogen, No. V22885) staining agent was added to the prepared E. coli protoplast-derived vesicles to a concentration of 5 μM and stored at room temperature for 30 minutes. DiI staining exhibits red fluorescence.

PBS로 두 번 세척한 후, 세포가 깔려있는 플레이트에 배지 500 μl를 넣고, DiI 표지된 베지클을 10 μg/ml의 농도로 처리한 후, 20 분간 배양하였다.After washing twice with PBS, 500 μl of medium was added to the plate on which the cells were laid, treated with DiI-labeled vesicles at a concentration of 10 μg/ml, and incubated for 20 minutes.

PBS로 세척한 후, serum이 없는 배지 500 μl 를 넣고 셀트래커 (CellTracker) 솔루션을 5 μM이 되도록 넣은 후, 30분간 배양하였다. PBS로 세척한 후, serum이 있는 배지를 500 μl 를 넣고 다시 30분간 배양하였다. 커버 글라스를 4% 파라포름알데하이드 (paraformaldehyde) 500 μl 에 넣고 실온에서 10분간 보관하였다. 형광 현미경을 이용하여 FITC 파장에서 녹색을 띠는 세포를 관찰하였으며 Rhodamine 파장에서 빨간색을 띠는 베지클을 관찰하였다. 세포의 개수와 베지클의 개수를 측정하고, 베지클의 수를 세포의 수로 나누어 세포 하나당 베지클의 수를 계산하였다. 결과를 도 12에 나타내었다.After washing with PBS, 500 μl of serum-free medium was added, and CellTracker solution was added to a concentration of 5 μM, followed by incubation for 30 minutes. After washing with PBS, 500 μl of medium containing serum was added and incubated for another 30 minutes. The cover glass was put in 500 μl of 4% paraformaldehyde and stored at room temperature for 10 minutes. Using a fluorescence microscope, cells tinged with green were observed at the FITC wavelength and vesicles tinged with red at the Rhodamine wavelength. The number of cells and the number of vesicles were measured, and the number of vesicles was divided by the number of cells to calculate the number of vesicles per cell. Results are shown in FIG. 12 .

도 12에 나타난 바와 같이, EGF가 없는 대장균 원형질체 유래 베지클은 A549 하나의 세포와 결합하는 수가 약 1.2개 이며, EGF가 로딩된 대장균 원형질체 유래 베지클은 A549 하나의 세포와 결합하는 수는 약 7.9개 이다.As shown in FIG. 12, the number of vesicles derived from E. coli protoplasts without EGF bound to one A549 cell was about 1.2, and the number of vesicles derived from E. coli protoplasts loaded with EGF bound to one A549 cell was about 7.9. It is a dog.

상기 결과는, EGF가 로딩된 베지클은 A549 와 같이 세포막에 존재하는 EGF 수용체를 발현하는 세포에 들어갈 수 있음을 의미한다.The above result means that the EGF-loaded vesicles can enter cells expressing the EGF receptor present in the cell membrane, such as A549.

또한, 이러한 결합이 EGF-EGF수용체간의 특이적 결합으로 생겨난 것인지를 알아보기 위해서 12 웰 플레이트에 생쥐 대장암 세포 (CT26)를 2×106의 양만큼 접종한 후, 12웰 플레이트에서 24 시간 동안 배양하였다. CT26은 세포막에 쥐의 EGF 수용체를 발현하고 있는 세포이지만 사람 EGF와 결합할 수 있다. PBS로 두 번 세척한 후, 이 웰 플레이트에 배지 500 μl를 넣고, EGF 단백질을 100 ng/ml로 처리한 후 30 분간 배양하여 CT26 세포 표면에 EGF 수용체가 더 이상 EGF와 결합을 하지 못하도록 하였다. 그리고 PBS로 세척을 하여 남은 EGF 단백질을 없애고 DiI 표지된 베지클을 10 μg/ml의 농도로 처리한 후, 20 분간 배양하였다.In addition, in order to examine whether this binding was caused by specific binding between EGF-EGF receptors, mouse colon cancer cells (CT26) were inoculated in an amount of 2×10 6 in a 12-well plate, and then incubated in a 12-well plate for 24 hours. cultured. CT26 is a cell that expresses the mouse EGF receptor on its cell membrane, but can bind to human EGF. After washing twice with PBS, 500 μl of medium was added to the well plate, treated with 100 ng/ml of EGF protein, and incubated for 30 minutes to prevent EGF receptors from binding to EGF on the surface of CT26 cells. Then, the cells were washed with PBS to remove remaining EGF protein, treated with DiI-labeled vesicles at a concentration of 10 μg/ml, and incubated for 20 minutes.

PBS로 세척한 후, serum이 있는 배지를 500 μl 를 넣고 다시 30분간 배양 후 4% 파라포름알데하이드 500 μl에 넣고 실온에서 10분간 보관하였다. 형광 현미경을 이용하여 Rhodamine 파장에서 빨간색을 띠는 베지클을 관찰하였다.After washing with PBS, 500 μl of a serum-containing medium was added and incubated for another 30 minutes, and then added to 500 μl of 4% paraformaldehyde and stored at room temperature for 10 minutes. Vesicles tinged with red were observed at the Rhodamine wavelength using a fluorescence microscope.

도 13에 나타난 바와 같이, EGF단백질을 미리 처리하여 EGF 수용체를 차단한 경우 EGF 단백질을 처리 안 했을 때와 비교해 세포에 결합하여 들어간 베지클을 보여주는 빨간 색 신호가 모두 없어진 것을 확인할 수 있었다.As shown in FIG. 13, when EGF protein was pre-treated to block the EGF receptor, it was confirmed that all red signals showing vesicles bound to cells disappeared compared to when EGF protein was not treated.

상기 결과는, EGF융합 단백질을 발현하고 있는 베지클은 세포막에 존재하는 EGF 수용체와 결합하여 세포 내로 들어갈 수 있음을 의미한다.The above result means that the vesicle expressing the EGF fusion protein can bind to the EGF receptor present in the cell membrane and enter the cell.

관심 mRNA의 발현 양상을 ELISA한 결과는 도 14와 같아, EGF없는 원형질 유래 베지클와 EGF융합원형질 유래 베지클을 인간 비소세포폐암인 A549 세포에 도입한 시간에 따라에 관심 단백질의 비레적으로 증가하였다. 전자보다 후자에서 시간이 지남에 따라 현저하게 증가하였다.The results of ELISA for the expression pattern of the mRNA of interest are shown in FIG. 14, and the protein of interest increased proportionally with time when EGF-free protoplast-derived vesicles and EGF-fused protoplast-derived vesicles were introduced into human non-small cell lung cancer A549 cells. . The latter increased significantly over time than the former.

7.5. 독소루비신이 로딩된 원형질체 유래 베지클을 이용한 in vitro 대장암 세포의 사멸유도7.5. Induction of apoptosis of colorectal cancer cells in vitro using protoplast-derived vesicles loaded with doxorubicin

24 웰 플레이트에 0.1% 젤라틴이 코팅된 커버 글라스를 넣고 커버 글라스 위에 생쥐 대장암 26 세포주 (mouse colon 26)를 2×104의 양만큼 접종한 후, 24웰 플레이트에서 16 시간 동안 배양하였다.A cover glass coated with 0.1% gelatin was placed in a 24-well plate, and a mouse colon cancer 26 cell line (mouse colon 26) was inoculated in an amount of 2×10 4 on the cover glass, and cultured in the 24-well plate for 16 hours.

PBS로 두 번 세척한 후, 배지 500 μl를 넣고, 실시예 1 및 실시예 2의 방법에 따라 제조한 그람 양성균 원형질체 유래 베지클과 실시예 17의 방법에 따라 제조한 독소루비신 로딩 그람 양성균 원형질체 유래 베지클을 각각 0, 1.25, 2.5, 5 μg/ml의 농도로 처리한 후, 24 시간 동안 배양하였다.After washing twice with PBS, 500 μl of medium was added, and vesicles derived from protoplasts of Gram-positive bacteria prepared according to the methods of Examples 1 and 2 and vesicles derived from protoplasts of doxorubicin-loaded Gram-positive bacteria prepared according to the method of Example 17 were added. The cells were treated at concentrations of 0, 1.25, 2.5, and 5 μg/ml, respectively, and then cultured for 24 hours.

PBS로 세척한 후, serum이 없는 배지 500 μl 를 넣고 셀트래커 솔루션을 5 μM이 되도록 넣은 후, 30분간 배양하였다. PBS로 세척한 후, serum이 있는 배지를 500 μl 를 넣고 다시 30분간 배양하였다. 커버 글라스를 4% 파라포름알데하이드 500 μl 에 넣고 실온에서 10분간 보관하였다. 형광 현미경을 이용하여 사진을 찍고, 살아있는 세포의 개수를 측정하여 도 15에 나타내었다. After washing with PBS, 500 μl of serum-free medium was added, and Cell Tracker solution was added to a concentration of 5 μM, followed by incubation for 30 minutes. After washing with PBS, 500 μl of medium containing serum was added and incubated for another 30 minutes. The cover glass was put in 500 μl of 4% paraformaldehyde and stored at room temperature for 10 minutes. A photograph was taken using a fluorescence microscope, and the number of living cells was measured and shown in FIG. 15 .

도 15는 각각 독소루비신이 로딩되지 않은 원형질체 유래 베지클 및 독소루비신이 로딩 된 원형질체 유래 베지클을 농도 별로 넣어주었을 때 살아있는 세포의 개수를 % of control = {각 농도에서 살아있는 세포의 개수 /(0 ug/ml 농도에서 살아있는 세포의 개수) }*100의 계산식으로 구하여 표로 나타낸 것이다.15 shows the number of living cells when protoplast-derived vesicles not loaded with doxorubicin and protoplast-derived vesicles loaded with doxorubicin were added at each concentration, % of control = {number of living cells at each concentration / (0 ug/ The number of viable cells at ml concentration) } * 100 It is obtained by the formula and shown in a table.

도 15에 나타난 바와 같이, 독소루비신이 로딩된 원형질체 유래 베지클이 독소루비신이 로딩되지 않은 원형질체 유래 베지클 자체에 비해 훨씬 더 효과적으로 대장암세포의 사멸을 유도하고 있음을 알 수 있다.As shown in FIG. 15 , it can be seen that the doxorubicin-loaded protoplast-derived vesicle induces colon cancer cell death much more effectively than the protoplast-derived vesicle itself without doxorubicin-loaded.

상기 결과로부터, 원형질체 유래 베지클에 로딩된 독소루비신이 대장암 세포로 전달되어 세포사멸을 유도함이 명백하다.From the above results, it is clear that doxorubicin loaded into protoplast-derived vesicles is delivered to colon cancer cells and induces apoptosis.

실시예 8. dsRNA의 생물효능Example 8. Biological efficacy of dsRNA

관심 pCPB 전사시스템이 도입된 대장균 HT115 (DE3)을 상기 7.1항으로 원형질체 유래 베지클을 제조하였다. 콜로라도 감자 딱정벌레(CPB)인 레프티노타르사 데셈리네아타(Leptinotarsa decemlineata)에 대한 dsRNA 원형질체 유래 베지클의 생물효능을 시험하였다.Protoplast-derived vesicles were prepared from Escherichia coli HT115 (DE3) into which the pCPB transcription system of interest was introduced according to the above section 7.1. Bioefficacy of dsRNA protoplast-derived vesicles was tested against the Colorado potato beetle (CPB), Leptinotarsa decemlineata.

CPB 애벌레를 사용한 생검정은 13.2 g/L의 한천 (Serva 11393), 140.3 g/L의 생-서브(Bio-Serve) 사전-혼합물(pre-mix) (F9380B), 5ml/L의 KOH (18.3% w/w), 및 1.25 ml/L 포르말린 (37%)의 인공 식이물을 사용하여 수행하였다. 상기 식이물은 200uL의 적정액으로 96웰 플레이트에 분주하고 샘플 적용 전에 간략하게 건조시켰다. Bioassay using CPB larvae was performed in 13.2 g/L agar (Serva 11393), 140.3 g/L Bio-Serve pre-mix (F9380B), 5 ml/L KOH (18.3 % w/w), and 1.25 ml/L formalin (37%) of the artificial diet. The diet was dispensed into a 96-well plate with 200 uL of the titrant and briefly dried before sample application.

이십(20)uL 적정액의 시험 샘플(dsRNA 원형질체 유래 베지클)은 웰마다 적용하였고 멸균수는 비처리된 대조군(UTC)으로서 사용하였다. 플레이트는 애벌레를 첨가하기 전에 건조되도록 방치하였다. 하나의 신생 CPB 애벌레는 미세한 페인트 브러쉬로 웰당 첨가하였다. 이어서 상기 플레이트는 마일라로 밀봉시키고 곤충 핀을 사용하여 환기시켰다.Twenty (20) uL titrations of test samples (dsRNA protoplast derived vesicles) were applied per well and sterile water was used as an untreated control (UTC). Plates were left to dry before adding larvae. One neonate CPB larva was added per well with a fine paint brush. The plate was then sealed with mylar and ventilated using insect pins.

32마리의 애벌레를 처리 당 시험하였다.32 larvae were tested per treatment.

상기 생물검정 플레이트는 10 내지 12일 동안 완전한 암실에서 27℃, 60%의 상대적 습도(RH)에서 항온처리하였다. 이어서 상기 플레이트는 치사율(표 2) 및 애벌레 스턴팅(stunting)에 대해 스코어링하였다. 데이터는 JMPⓒ4 통계학적 소프트웨어 (SAS Institute, 1995)를 사용하여 분석하였고 완전한 계승 ANOVA는 듀넷(Dunnet) 시험으로 수행하여 비처리된 대조군과 비교되는 치료 효과를 관찰하였다(P<0.05). 터키-크래머 포스트 혹 시험(Tukey-Kramer post hoc test)을 수행하여 모든 쌍의 처리를 비교하였다(P<0.05).The bioassay plates were incubated at 27° C., 60% relative humidity (RH) in complete darkness for 10-12 days. The plates were then scored for mortality (Table 2) and larval stunting. Data were analyzed using JMP©4 statistical software (SAS Institute, 1995) and complete factorial ANOVA was performed with Dunnet's test to observe treatment effects compared to untreated controls (P<0.05). A Tukey-Kramer post hoc test was performed to compare all pairs of treatments (P<0.05).

모든 dsRNA 원형질체 유래 베지클 제제는 콜로라도 감자 딱정벌레에 대해 유의적인 활성을 나타냈다. 예를 들어, 87.5%의 딱정벌레 성장은 시험된 dsRNA 원형질체 유래 베지클의 최저 농도(0.00002mg/ml)에서 억제되었다.All dsRNA protoplast-derived vesicle preparations showed significant activity against the Colorado potato beetle. For example, 87.5% of beetle growth was inhibited at the lowest concentration of dsRNA protoplast derived vesicles tested (0.00002 mg/ml).

실시예 9. 진핵세포에 적합한 관심 mRNA 전사 시스템Example 9. mRNA transcription system of interest suitable for eukaryotic cells

본 발명은 상기 목적을 진행생물에서 달성하기 위하여 본 발명의 관심 RNA 전사 시스템의 RNA 중합효소의 발현단위는 진핵세포에서 번역이 될 수 있는 RNA Polymerase mRNA 단위 및/또는 상기 RNA Polymerase에 의해 전사되고 번역이 되는 RNA Polymerase DNA 단위로 제공한다.In order to achieve the above object in eukaryotic organisms, the present invention is an RNA polymerase mRNA unit that can be translated in a eukaryotic cell and / or is transcribed and translated by the RNA polymerase. It is provided as an RNA Polymerase DNA unit that becomes

상기 숙주세포가 진핵세포인 경우는 RNA 중합효소 발현 단위는 a) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 숙주세포에서 번역할 수 있는 mRNA 구조체이며, 여기서, 또는 상기 mRNA 구조체에 캡핑효소의 촉매단위를 번역할 수 있는 mRNA를 추가할 수 있으며; 및 When the host cell is a eukaryotic cell, the RNA polymerase expression unit is a) an mRNA construct capable of translating any one selected from the group including DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof in the host cell, wherein , or mRNA capable of translating the catalytic unit of the capping enzyme may be added to the mRNA structure; and

(b-1) 상기 DdRp에서 작동하는 프로모터; (b-2) 5‘UTR; (b-3) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) ORF 또는 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나; 및 (b-4) 3'UTR;을 포함하는 DNA 단위를 포함하도록 제조하였다.(b-1) a promoter operating on the DdRp; (b-2) 5'UTR; (b-3) any one selected from the group containing DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof, or any one selected from the group containing RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) ORF and variants thereof; and (b-4) 3'UTR;

9.1. ctDdRp 발현 단위의 제조9.1. Preparation of ctDdRp expression unit

본 실시례에서 RNA 중합효소는 ctDdRp로, 상기 RNA 중합효소 발현단위는 ctDdRp mRNA 단위이며 ctDdRp DNA 절편을 주형으로 제조할 수 있다.In this embodiment, the RNA polymerase is ctDdRp, the RNA polymerase expression unit is a ctDdRp mRNA unit, and a ctDdRp DNA fragment can be prepared as a template.

상기 ctDdRp mRNA 단위는 상기 ctDdRp orf의 상류에 5*?**?*캡 구조와 5*?**?*UTR 서열, 하류에 정지 코돈, 3*?**?*UTR 서열과 Poly(A) tail 서열, 폴리(C) 서열 및 히스톤 스템-루프로 구성할 수 있다.The ctDdRp mRNA unit has a 5*?**?* cap structure and a 5*?**?*UTR sequence upstream of the ctDdRp orf, a stop codon downstream, a 3*?**?*UTR sequence and Poly(A) It can consist of a tail sequence, a poly(C) sequence, and a histone stem-loop.

상기 ctDdRp orf의 구성단위는 DdRp, 캡핑효소와 poly(A) polymerase>이며 상기 RNA 단위에 포함된 orf의 구성 단위 사이에는 링커 또는 리보좀 스키핑 도메인을 포함할 수 있다. The constituent units of the ctDdRp orf are DdRp, capping enzyme and poly(A) polymerase>, and a linker or a ribosome skipping domain may be included between the constituent units of the orf included in the RNA unit.

관련 단백질들의 orf는 GeneOptimizer 알고리즘을 사용하여 코돈 적응 지수와 관련하여 인간 세포에서의 발현을 위해 최적화하였다. 모든 유전자 서열은 인공적으로 합성되고 올리고뉴클레오티드를 사용하여 단계별 PCR로 증폭하고 클로닝하여 완전히 시퀀싱하였다.The orfs of related proteins were optimized for expression in human cells with respect to the codon adaptation index using the GeneOptimizer algorithm. All gene sequences were artificially synthesized, amplified by step-by-step PCR using oligonucleotides, cloned and fully sequenced.

본 발명의 RNA 단위는 제조하기 위해, 먼저, RNA 단위를 제조하는 체외전사 과정에서 주형으로 사용하는 프로모터-ctDdRp DNA 절편을 설계하고 제조하여 이를 pUC19에 클로닝한 후 다시 프로모터-ctDdRp mRNA DNA 절편을 PCR 증폭하여 얻은 산물을 주형으로 체외전사를 한다.To prepare the RNA unit of the present invention, first, a promoter-ctDdRp DNA fragment used as a template in the in vitro transcription process for preparing the RNA unit is designed and prepared, cloned into pUC19, and then the promoter-ctDdRp mRNA DNA fragment is PCR-reacted. In vitro transcription is performed using the product obtained by amplification as a template.

본 발명의 RNA 단위는 제조하기 위해, ctDdRp orf를 상기 상기 2.2.항과 동일한 식 (2)와 같이 설계하였다.In order to prepare the RNA unit of the present invention, the ctDdRp orf was designed according to the same formula (2) as in the above section 2.2.

식 (2): Nλ-X1-R341-X2-Nλ-X1-NP868R-X3-T7 Pol Formula (2): Nλ-X1-R341-X2-Nλ-X1-NP868R-X3-T7 Pol

여기서, Nλ= 테더링 도메인, X1=G4, X2=T2A, X3=F2A.where Nλ = tethering domain, X1 = G4, X2 = T2A, X3 = F2A.

식 3에서 제조되는 효소는 Nλ-X1-R341, Nλ-X1-NP868R 및 T7 Pol일 수 있다. Enzymes prepared in Formula 3 may be Nλ-X1-R341, Nλ-X1-NP868R and T7 Pol.

상기 프로모터-ctDdRp DNA 절편은 화학식 2으로 이루어진 orf의 상류에 T7 프로모터와 5*?**?*UTR 서열을 배치하고 하류에 정지 코돈, 3*?**?*UTR 서열과 Poly(A) tail 서열, 폴리(C) 서열 및 히스톤 스템-루프를 포함하였다.The promoter-ctDdRp DNA fragment places a T7 promoter and a 5*?**?*UTR sequence upstream of the orf of Formula 2, and a stop codon, a 3*?**?*UTR sequence and a Poly(A) tail downstream. sequence, poly(C) sequence and histone stem-loop.

본 발명의 프로모터-ctDdRp DNA 절편에 포함된 ctDdRp DNA의 설계를 위하여, 화학식1의 핵심 구성단위 ctDdRp ORF를 구성하는 DdRp는 단일 서브유닛으로 구성된 DdRp의 일종, T7 RNA 폴리머라제(Gene ID: 1261050), T3 RNA 폴리머라제(Gene ID: 14675519) 및 SP6 RNA 폴리머라제(Gene ID: 19685893)를 포함하는 군에서 T7 RNA 폴리머라제를 선정하였다. For the design of ctDdRp DNA included in the promoter-ctDdRp DNA fragment of the present invention, DdRp constituting the core structural unit ctDdRp ORF of Formula 1 is a type of DdRp composed of a single subunit, T7 RNA polymerase (Gene ID: 1261050) , T7 RNA polymerase was selected from the group containing T3 RNA polymerase (Gene ID: 14675519) and SP6 RNA polymerase (Gene ID: 19685893).

식 (2)의 핵심 구성단위 Poly(A) Polymerase는 Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341(UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 E3VZZ8)를 선정하였다.Acanthamoeba polyphaga mimivirus R341 (UniProtKB/Swiss-Prot accession number E3VZZ8) was selected as the core structural unit Poly(A) Polymerase in formula (2).

식 (2)의 핵심 구성단위 Capping enzyme(캡핑효소)는 아프리카 돼지 열병 바이러스 NP868R 캡핑 효소 (NCBI ASFV 게놈 서열 균주 BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot 수탁 번호 P32094)를 선정하였다.Capping enzyme, the core structural unit of formula (2), was selected as African swine fever virus NP868R capping enzyme (NCBI ASFV genome sequence strain BA71 V NC_001659; UniProtKB/Swiss-Prot accession number P32094).

본 발명의 RNA/DNA 시스템에는 상기 RNA 단위에 있는 ctDdRp는 식 (2)에 제시한 바와 같이, 단백질-RNA 테더링(Tethering) 시스템의 테더링 도메인(Nλ), 또한, 상기 DNA 단위 각각에는 단백질-RNA 테더링(Tethering) 시스템의 테더링 RNA를 추가되었다.In the RNA/DNA system of the present invention, ctDdRp in the RNA unit is a tethering domain (Nλ) of the protein-RNA tethering system, as shown in equation (2), and each of the DNA units has a protein -Added tethering RNA of RNA tethering system.

상기 테더링 시스템은 테더링 도메인은 람다 박테리오파지로부터의 antitermination N protein의 22개 아미노산(Nλ; 엔테로박테리아 파지 람다 뉴클레오캡시드 단백질 AAA32249의 아미노산 1-22; 뉴클레오티드에 해당하는 서열 번호 5 및 서열 번호 6)을 선정하였다. In the tethering system, the tethering domain is 22 amino acids of antitermination N protein from lambda bacteriophage (Nλ; amino acids 1-22 of enterobacteria phage lambda nucleocapsid protein AAA32249; SEQ ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6 corresponding to nucleotides) was selected.

ATGGATGCTC AGACCAGACG CAGAGAACGG CGGGCAGAGA AGCAGGCACA GTGGAAGGCC GCTAAT 66 (서열번호 5)ATGGATGCTC AGACCAGACG CAGAGAACGG CGGGCAGAGA AGCAGGCACA GTGGAAGGCC GCTAAT 66 (SEQ ID NO: 5)

Met Asp Ala Gln Thr Arg Arg Arg Glu Arg Arg Ala Glu Lys Gln Ala Gln Trp Lys Ala Ala Asn 22 (서열번호 6)Met Asp Ala Gln Thr Arg Arg Arg Glu Arg Arg Ala Glu Lys Gln Ala Gln Trp Lys Ala Ala Asn 22 (SEQ ID NO: 6)

상기 테더링 RNA는 λ 바이러스의 BoxBr(엔테로박테리아 파지 람다 KT232076.1의 게놈 서열의 뉴클레오티드 38312-38298; λ 박테리오파지로부터의 BoxBr RNA 스템-루프의 뉴클레오티드 서열에 상응하는 서열 번호 7)를 4개의 직렬로 구성된 RNA 서열을 선정하였다.The tethering RNA contains BoxBr of the λ virus (nucleotides 38312-38298 of the genomic sequence of enterobacterial phage lambda KT232076.1; SEQ ID NO: 7 corresponding to the nucleotide sequence of the BoxBr RNA stem-loop from λ bacteriophage) in series of four Constructed RNA sequences were selected.

GCCCTGAAAA AGGGC 15 (서열번호 7) GCCCTGAAAA AGGGC 15 (SEQ ID NO: 7)

상기 링커는 X1은 G4 또는 (G4S)2이다.In the linker, X1 is G4 or (G4S) 2 .

상기 2.2항에 있는 시스트론간 스페이서(IS)를 대신하여 상기 리보좀 스키핑(skipping) 도메인, in vivo cleavable linkers로, <표 3>의 2A self-cleaving peptidi에서 F2A와 T2A를 선정하여 사용하였다. F2A and T2A were selected from the 2A self-cleaving peptidis in <Table 3> and used as the ribosome skipping domain and in vivo cleavable linkers instead of the intercistronic spacer (IS) in section 2.2.

상기 리보좀 스키핑(skipping) 도메인은 구제역 바이러스 아프토바이러스(UniProtKB/Swiss-Prot AAT01756의 residues 934-955이고, "F2A"라고도 함) 또는 돼지 테스코바이러스-1(UniProtKB/Swiss-Prot Q9WJ28의 residues 979-997로 "T2A"라고도 함)를 포함하는 군에서 선택하였다. The ribosome skipping domain is residues 934-955 of foot-and-mouth disease virus aphtovirus (UniProtKB/Swiss-Prot AAT01756, also referred to as "F2A") or porcine tescovirus-1 (residues 979-979 of UniProtKB/Swiss-Prot Q9WJ28). 997, also referred to as “T2A”).

2A self-cleaving peptide2A self-cleaving peptide 명칭designation 아미노산 서열amino acid sequence T2AT2A (GSG) EGRGSLL TCGDVEENPGP (서열번호 53)(GSG) EGRGSLL TCGDVEENPGP (SEQ ID NO: 53) P2AP2A (GSG) ATNFSLLKQAGDVEENPGP (서열번호 54)(GSG) ATNFSLLKQAGDVEENPGP (SEQ ID NO: 54) E2AE2A (GSG) QCTNYalLKLAGDViNPGP (서열번호 55)(GSG) QCTNYalLKLAGDViNPGP (SEQ ID NO: 55) F2AF2A (GSG) VKQTLNFDLLKLAGDViNPGP (서열번호 56)(GSG) VKQTLNFDLLKLAGDViNPGP (SEQ ID NO: 56)

T2A: 5'GGAAGCGGAG AGGGCAGAGG AAGTCTGCTA ACATGCGGTG ACGTCGAGGA GAATCCTGGA CCT-3' (서열번호 57) T2A: 5'GGAAGCGGAG AGGGCAGAGG AAGTCTGCTA ACATGCGGTG ACGTCGAGGA GAATCCTGGA CCT-3' (SEQ ID NO: 57)

P2A: 5'GGAAGCGGAG CTACTAACTT CAGCCTGCTG AAGCAGGCTG GAGACGTGGA GGAGAACCCT GGACCT-3' (서열번호 58) P2A: 5'GGAAGCGGAG CTACTAACTT CAGCCTGCTG AAGCAGGCTG GAGACGTGGA GGAGAACCCT GGACCT-3' (SEQ ID NO: 58)

E2A: 5'GGAAGCGGAC AGTGTACTAA TTATGCTCTC TTGAAATTGG CTGGAGATGT TGAGAGCAAC CCTGGACCT-3' (서열번호 59) E2A: 5'GGAAGCGGAC AGTGTACTAA TTATGCTCTC TTGAAATTGG CTGGAGATGT TGAGAGCAAC CCTGGACCT-3' (SEQ ID NO: 59)

F2A: 5'GGAAGCGGAG TGAAACAGAC TTTGAATTTT GACCTTCTCA AGTTGGCGGG AGACGTGGAG TCCAACCCTG GACCT-3' (서열번호 60) F2A: 5'GGAAGCGGAG TGAAACAGAC TTTGAATTTT GACCTTCTCA AGTTGGCGGG AGACGTGGAG TCCAACCCTG GACCT-3' (SEQ ID NO: 60)

상기 RNA 단위는 상기 ctDdRp orf의 상류에 5*?**?*캡 구조와 5*?**?*UTR 서열, 하류에 정지 코돈, 3*?**?*UTR 서열과 Poly(A) tail 서열, 폴리(C) 서열 및 히스톤 스템-루프로 구성할 수 있다.The RNA unit has a 5*?**?* cap structure and a 5*?**?*UTR sequence upstream of the ctDdRp orf, a stop codon downstream, a 3*?**?*UTR sequence and a Poly(A) tail sequences, poly(C) sequences and histone stem-loops.

5*?**?*CAP 구조는 하기 실시례에 기술하였다.The 5*?**?*CAP structure is described in the Examples below.

5*?**?*UTR 서열은 Kozak 컨센서스를 포함한다. 5*?**?*UTR sequences contain the Kozak consensus.

Kozak 컨센서스 서열 ACCAUGG (서열번호 13). Kozak consensus sequence ACCAUGG (SEQ ID NO: 13).

3*?**?*UTR 서열은 muag (mutated alpha-globin-3′UTR) 서열은 서열번호 17(밑줄 친 뉴클레오타이드는 야생형 서열과 비교하여 돌연변이임)이다. 폴리(A) 꼬리는 64개의 아데닌 뉴클레오타이드로 이루어지며, 폴리(C) 서열은 30개의 사이토신 뉴클레오타이드로 이루어지고 히스톤 스템-루프는 서열번호 17에 따른 RNA 서열이다. 3*?**?*UTR sequence is muag (mutated alpha-globin-3'UTR) sequence is SEQ ID NO: 17 (underlined nucleotides are mutations compared to the wild-type sequence). The poly(A) tail consists of 64 adenine nucleotides, the poly(C) sequence consists of 30 cytosine nucleotides and the histone stem-loop is an RNA sequence according to SEQ ID NO: 17.

muag - A64 - C30 - 히스톤SL: GCCCGATGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCGAGATTA ATAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAATGCA TCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCAAAGGCTC TTTTCAGAGC CACCA (서열번호 61): muag - A64 - C30 - Histone SL: GCCCGATGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG AGATTA ATAAAAAAAA AAAAAAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAAAAAAA AAAAAAAAAAAAAATGCA TCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCAAAGGCTC TTTTCAGAGC CACCA (SEQ ID NO: 61):

muag: 5'-GCCCGaTGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3'(서열번호 17) muag: 5'-GCCCG a TGGG CCTCCCAACG GGCCCTCCTC CCCTCCTTGC ACCG-3' (SEQ ID NO: 17)

A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAAAA AAAAAAAA (서열번호 14) A64: GGACTAGTAG ATCTAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAAAAA AAAAAAAAA AAAAAAAA (SEQ ID NO: 14)

C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (서열번호 16) C30: TGCATCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCCCCCC CCCCCTCTA G (SEQ ID NO: 16)

히스톤 스템-루프: 5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' (서열번호 17)Histone stem-loop: 5'-CAAAGGCUCU UUUCAGAGCC ACCA-3' (SEQ ID NO: 17)

본 발명에서 ctDdRp DNA 절편은 <T7 promoter - 5'UTR -ctDdRp orf- muag - A64 - C30 - 히스톤-SL>으로 합성하였으며(Biosynthesis, 미국), 이를 주형으로 정방향 플라이머 5'-GAATTC TAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3' (서열번호 62) 및 역방향 프라이머 5'-GGATCCTGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (서열번호 63)을 사용하여 증폭하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. 사용된 프라이머의 양 말단은 EcoRI/BamHI site sequence가 포함되어 있다. In the present invention, the ctDdRp DNA fragment was synthesized with <T7 promoter - 5'UTR -ctDdRp orf- muag - A64 - C30 - Histone-SL> (Biosynthesis, USA), and a forward primer 5'- GAATTC TAAT ACGACTCACT ATAG was used as a template. GGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACC AT G -3' (SEQ ID NO: 62) and reverse primer 5'- GGATCC TGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (SEQ ID NO: 63). Here the target sequence of T7pol is underlined. Both ends of the primers used contain EcoRI/BamHI site sequences.

증폭된 PCR 산물을 EcoRI/BamHI 효소를 사용하여 절단한 다음, EcoRI/BamHI 효소로 선형화된 pUC19 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝 반응을 하였다. 상기 반응용액을 대장균에 형질주입하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 EcoRI/BamHI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 5).The amplified PCR product was digested using EcoRI/BamHI enzymes, and then cloned using pUC19 vector linearized with EcoRI/BamHI enzymes and T4 DNA ligase. The reaction solution was transfected into E. coli, and plasmids were isolated from the selected strain, treated with EcoRI/BamHI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 5).

상기 제조된 재조합 pUC19는 원핵생물에서 ctDdRp RNA 단위에서 합성된 ctDdRp에 의해 mRNA를 합성하고 단백질 합성 도구에 의해 ctDdRp를 합성할 수 있어 ctDdRp를 사용할 수도 있다. 그러나, 본 발명에서 진핵세포에서는 진핵세포의 복제원점(origin of replication)이 없어 잠깐 동안만 발현 벡터로 역할을 한다.The prepared recombinant pUC19 can synthesize mRNA by ctDdRp synthesized from ctDdRp RNA units in prokaryotes and synthesize ctDdRp by protein synthesis tools, so ctDdRp can also be used. However, in the present invention, since eukaryotic cells do not have an origin of replication, they serve as expression vectors only for a short period of time.

본 발명의 RNA 단위는 ctDdRp DNA 절편을 제조하고 제조된 ctDdRp DNA 절편을 주형으로 하여 체외전사하여 제조하였다.The RNA unit of the present invention was prepared by preparing a ctDdRp DNA fragment and in vitro transcription using the prepared ctDdRp DNA fragment as a template.

본 발명의 ctDdRp RNA 단위를 제조하기 위해, 상기 실시례에서 <T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp orf- muag - A64 - C30 - 히스톤-SL>를 포함하는 ctDdRp DNA를 설계하고 제작하여 pUC19 클로닝 벡터에 재조합하고, 재조합 pUC19 벡터에서 얻은 T7 프로모터가 있는 ctDdRp DNA를 주형으로 체외전사한 후, 5′Cap 구조를 부가하였다.In order to prepare the ctDdRp RNA unit of the present invention, ctDdRp DNA containing <T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp orf - muag - A64 - C30 - histone -SL> was designed and constructed in the above example and inserted into the pUC19 cloning vector. After recombination and in vitro transcription of ctDdRp DNA having a T7 promoter obtained from a recombinant pUC19 vector as a template, a 5'Cap structure was added.

본 발명의 RNA/DNA 시스템에서 T7 polymerase를 포함하는 ctDdRp의 자가전사를 시작하기 위해서, RNA 단위로부터 최초 ctDdRp 공급이 필요한데, 본 실시례에서 캡된 T7pol mRNA를 포함하는 ctDdRp RNA 단위를 제작하였다. In order to initiate self-transcription of ctDdRp containing T7 polymerase in the RNA/DNA system of the present invention, an initial supply of ctDdRp from the RNA unit is required. In this example, a ctDdRp RNA unit containing capped T7pol mRNA was prepared.

캡된 ctDdRp mRNA을 합성하기 위하여, 먼저 상기 실시례에서 제조한 ctDdRp pUC19 벡터를 주형으로 정방향 프라이머 (서열번호 39) 및 역방향 프라이머 서열번호 40을 사용하여 증폭하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. PCR 산물을 주형으로 체외전사하였다(도 6).To synthesize the capped ctDdRp mRNA, first, the ctDdRp pUC19 vector prepared in the above example was amplified using forward primer (SEQ ID NO: 39) and reverse primer SEQ ID NO: 40 as a template. Here the target sequence of T7pol is underlined. The PCR product was transcribed in vitro as a template (FIG. 6).

이러한 T7 promoter-ctDdRp DNA 주형으로 HighYield T7 ARCA mRNA Synthesis Kit (m5CTP/Ψ-UTP) (Jena BioScience, 미국)를 이용하여 캡된 ctDdRp mRNA를 포함하는 ctDdRp RNA 발현 단위를 시험관 내에서 합성하였다. The ctDdRp RNA expression unit containing the capped ctDdRp mRNA was synthesized in vitro using the T7 promoter-ctDdRp DNA template using the HighYield T7 ARCA mRNA Synthesis Kit (m5CTP/Ψ-UTP) (Jena BioScience, USA).

구체적으로 살펴보면, anti-reverse cap analog [(ARCA) (3′-O-Me-7mG(5′)ppp(5′)G cap analog라고도 부름)] 및 화학적 변형된 뉴클레오타이드 포함하는 반응용액 (6 mM ARCA, 1.5 mM GTP, 7.5 mM 5-Methyl-CTP, 7.5 mM Pseudo-UTP, 7.5 mM ATP)에서 체외전사를 실시하였다. dsDNA 주형을 제거하기 위해서 DNA nuclease를 첨가하였고, 남아있는 캡된 ctDdRp mRNA는 LiCl 추출법과 에탄올 침전법을 이용하여 정제하였다. Specifically, a reaction solution (6 mM ARCA, 1.5 mM GTP, 7.5 mM 5-Methyl-CTP, 7.5 mM Pseudo-UTP, 7.5 mM ATP). DNA nuclease was added to remove the dsDNA template, and the remaining capped ctDdRp mRNA was purified using LiCl extraction and ethanol precipitation.

대조군으로 ctDdRp 벡터에서 Native RNA 전사체에 5′cap 구조를 부가한 캡된 T7pol mRNA 합성은 HiScribe T7 ARCA mRNA Kit(NEB, 미국)를 이용하여 실시하였다. As a control, synthesis of capped T7pol mRNA by adding a 5'cap structure to the native RNA transcript in the ctDdRp vector was performed using the HiScribe T7 ARCA mRNA Kit (NEB, USA).

캡된 ctDdRp mRNA는 IVT 산물을 ScriptCap m7G 캡핑 시스템 (Epicentre Biotechnologii사, 미국)으로 천연 캡(m7G(5')ppp(5')G; m7GpppG)을 부가할 수도 있다.Capped ctDdRp mRNA can also be added with a natural cap (m7G(5')ppp(5')G; m7GpppG) to the IVT product with the ScriptCap m7G capping system (Epicentre Biotechnologii, USA).

9.2. 관심 mRNA 단위의 제조 9.2. Preparation of the mRNA unit of interest

본 발명의 관심 mRNA 단위는 상기 ctDdRp가 결합하여 기능을 할 수 있는 프로모터와 DNAi 절편, ctDdRp DNA 절편 및 (ctDdRp+DNAi) 절편을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 포함하였다.The mRNA unit of interest in the present invention included any one selected from the group consisting of a promoter and a DNAi fragment to which ctDdRp can bind and function, a ctDdRp DNA fragment, and a (ctDdRp+DNAi) fragment.

상기 관심 mRNA 단위의 구성단위는 DdRp orf, 캡핑효소 orf, poly(A) polymerase orf 및 관심 mRNA에 상응하는 DNA를 포함하며, 구성단위 사이에는 링커, 리보좀 스키핑 도메인을 포함하였다. The constituent units of the mRNA unit of interest included DdRp orf, capping enzyme orf, poly(A) polymerase orf, and DNA corresponding to the mRNA of interest, and a linker and a ribosome skipping domain were included between the constituent units.

관심 mRNA 단위는 단일 또는 조합으로 ① T7 프로모터 하류에 관심 mRNA를 인코딩하는 DNAi를 포함하는 DNAi 단위, ② T7 프로모터 하류에 상기 ctDdRp orf를 인코딩하는 DNA를 포함하는 ctDdRp DNA 단위와 상기 DNAi 단위를 포함하는 auto_DNA 단위 1 및 ③ (ctDdRp+DNAi) 단위를 포함하는 auto_DNA 단위 2를 제공하였다.The mRNA unit of interest, either singly or in combination, comprises ① a DNAi unit comprising DNAi encoding the mRNA of interest downstream of a T7 promoter, ② a ctDdRp DNA unit comprising DNA encoding the ctDdRp orf downstream of a T7 promoter, and the DNAi unit. An auto_DNA unit 2 containing the auto_DNA unit 1 and ③ (ctDdRp+DNAi) unit was provided.

구체적으로 살펴보면, 본 발명의 관심 mRNA 단위는 상기 ctDdRp가 결합하여 기능을 할 수 있는 프로모터와 DNAi, ctDdRp 및 ctDdRp+DNAi를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 포함하도록 제조하였다.Specifically, the mRNA unit of interest of the present invention was prepared to include a promoter capable of binding to the ctDdRp and any one selected from the group consisting of DNAi, ctDdRp and ctDdRp+DNAi.

상기 ctDdRp DNA 절편의 구성단위 사이에는 링커, 리보좀 스키핑 도메인을 포함할 수 있다. 여기서 구성단위는 DdRp orf, 캡핑효소 orf, poly(A) polymerase orf 및 관심 mRNA에 상응하는 DNA를 포함하였다.A linker and a ribosome skipping domain may be included between the structural units of the ctDdRp DNA fragment. Here, the structural units included DdRp orf, capping enzyme orf, poly(A) polymerase orf, and DNA corresponding to the mRNA of interest.

본 발명의 auto_ctDdRp DNA 단위, DNAi 단위 및 auto_(ctDdRp+DNAi) 단위는 플라스미드 혹은 바이러스 벡터를 사용하여 제작할 수 있다. ① auto_DdRp DNA 단위는 DdRp DNA 절편(T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - muag - (Tethering RNA)4 -A64), ② DNAi 단위는 DNAi 절편(T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 -A64) 및 ③ auto_(DdRp+DNAi) 단위는 (DdRp+DNAi) 절편을 각각 플라스미드에 삽입하여 제조하였다. The auto_ctDdRp DNA unit, DNAi unit, and auto_(ctDdRp+DNAi) unit of the present invention can be constructed using a plasmid or viral vector. ① The auto_DdRp DNA unit is a DdRp DNA segment (T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - muag - (Tethering RNA)4 -A64), ② The DNAi unit is a DNAi segment (T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 RNA)4 -A64) and ③ auto_(DdRp+DNAi) units were prepared by inserting (DdRp+DNAi) fragments into plasmids, respectively.

합성된 auto_DdRp DNA 절편, DNAi 절편 및 auto_(DdRp+DNAi) 절편을 주형으로 PCR하여 증폭하여 클로닝이 용이한 auto_DdRp DNA 절편, DNAi 절편 및 auto_(DdRp+DNAi) 절편을 대량으로 얻었다. 특정 제한효소를 처리하여 선형화된 발현벡터에 재조합하였다.The synthesized auto_DdRp DNA fragments, DNAi fragments, and auto_(DdRp+DNAi) fragments were amplified by PCR as templates to obtain large quantities of easily cloned auto_DdRp DNA fragments, DNAi fragments, and auto_(DdRp+DNAi) fragments. It was recombined into a linearized expression vector by treatment with a specific restriction enzyme.

본 실시에서 사용된 발현벡터는 포유류 발현 플라스미드 벡터 pCI-neo 벡터(Promega 사, 미국), EEV Episomal Vector(미국, System Bioscience, Catalog # EEV600A-1), AdEasy Adenoviral Vector System(Agilent Technologii, 미국)에 있는 pShuttle, ViraSafe Lentiviral Exprision System(Cell Biolabs, 미국)에 있는 pSMPUW-IRES-Blasticidin Lentiviral Exprision Vector, 셔틀 벡터 pSMPUW 및 식물발현용 binary vector(Ti plasmid) 등 이며 이에 제한하는 것은 아니다. 본 실시례에서는 플라스미드 벡터만 제한하여 기술하였으며, 바이러스성 벡터는 실시례를 참조하여 충분히 제조할 수 있다.The expression vectors used in this study were mammalian expression plasmid vector pCI-neo vector (Promega, USA), EEV Episomal Vector (US, System Bioscience, Catalog # EEV600A-1), AdEasy Adenoviral Vector System (Agilent Technologii, USA) pShuttle, pSMPUW-IRES-Blasticidin Lentiviral Exprision Vector in ViraSafe Lentiviral Exprision System (Cell Biolabs, USA), shuttle vector pSMPUW, and binary vector (Ti plasmid) for plant expression, but are not limited thereto. In this Example, only plasmid vectors were limited and described, and viral vectors can be sufficiently prepared by referring to the Examples.

본 발명에서 DNA 단위는 RNA 단위를 제조할 목적인 실시례 1.3항의 T7 프로모터를 포함하는 주형 DNA를 CAGs-MCS Enhanced Episomal Vector (EEV)(System Biosciences, USA)에서 CAG promoter[cytomegalovirus (CMV) enhancer fused to the chicken beta*?*actin promoter]를 제거하거나 또는 pCI-neo Mammalian Expression Vector (Promega 사, 미국)에서 human cytomegalovirus (CMV) immediate-early enhancer/promoter region와 Poly(A)를 제거하고 RNA 단위를 제조할 목적인 실시례 1.3항의 T7 프로모터를 포함하는 주형 DNA를 클로닝하여 제조하였다.In the present invention, the DNA unit is a CAG promoter [cytomegalovirus (CMV) enhancer fused to the chicken beta*?*actin promoter] or remove human cytomegalovirus (CMV) immediate-early enhancer/promoter region and Poly(A) from the pCI-neo Mammalian Expression Vector (Promega, USA) to prepare an RNA unit The template DNA containing the T7 promoter of Example 1.3 was cloned and prepared.

EEV는 바이러스 형질도입 시스템의 문제를 피하기 위해 Epstein-Barr Nuclear Antigen1(oriP-EBNA1)을 기반으로 한 비바이러스, 비통합 플라스미드 발현 시스템이다. 바이러스 또는 기타 플라스미드 기반 접근 방식과 EBNA 시스템의 주요 구별 기능은 숙주 염색질에 부착하고 각 세포 주기 분열과 함께 복제함으로써 숙주 게놈과 동기화하여 복제하는 능력이다. EEV is a non-viral, non-integrating plasmid expression system based on Epstein-Barr Nuclear Antigen1 (oriP-EBNA1) to avoid problems with viral transduction systems. A key distinguishing feature of the EBNA system from viral or other plasmid-based approaches is its ability to replicate in sync with the host genome by attaching to host chromatin and replicating with each cell cycle division.

EEV는 시간이 지남에 따라 이러한 에피솜 플라스미드는 플라스미드 희석, 프로모터 침묵 및 벡터 복제 오류로 인해 세포 주기 분열당 5%의 비율로 자연적으로 손실된다. 대부분의 플라스미드가 시간이 지남에 따라 손실되기 때문에 게놈 통합 또는 변경의 위험 없이 세포주가 확립될 수 있다. Over time, EEVs naturally lose these episomal plasmids at a rate of 5% per cell cycle division due to plasmid dilution, promoter silencing and vector duplication errors. Since most plasmids are lost over time, cell lines can be established without risk of genomic integration or alteration.

EEV 벡터는 세포에서 지속적인 외래 유전자 발현을 위한 비바이러스 및 비통합 시스템로 oriP-EBNA1 유전자는 이러한 플라스미드가 복제되고 딸 세포로 분할되도록 한다. 결과적으로 이 EEV 시스템은 최대 6주 동안 세포 배양 및 생체 내 동물 모델에서 발현되도록 최적화되었다. 외래 DNA를 쉽게 삽입할 수 있도록 여러 cloning site가 있다.The EEV vector is a non-viral and non-integrating system for sustained foreign gene expression in cells, and the oriP-EBNA1 gene allows these plasmids to replicate and divide into daughter cells. Consequently, this EEV system has been optimized for expression in cell culture and in vivo animal models for up to 6 weeks. Several cloning sites are available to facilitate insertion of foreign DNA.

먼저, 상기 RNA 단위를 제조할 목적으로 제조된 실시례 1.3항의 DNA 구조체를 주형으로 5‘말단에 SalI과 3’말단에 XhoI 인지부위가 있는 PCR 프라어머 쌍으로 PCR하여 그 증폭된 PCR 산물을 SalI/XhoI 효소를 사용하여 절단한 다음, SalI/XhoI 효소로 선형화된 CAGs-MCS Enhanced Episomal Vector (EEV)(Catalog Number # EEV600A-1, System Biosciences, USA)와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝을 하였다. 상기 반응용액을 대장균에 형질전환하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 SalI/XhoI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 16).First, the DNA structure of Example 1.3 prepared for the purpose of preparing the RNA unit was used as a template and PCR was performed with a PCR primer pair having a SalI recognition site at the 5' end and an XhoI recognition site at the 3' end, and the amplified PCR product was SalI After digestion with /XhoI enzyme, CAGs-MCS Enhanced Episomal Vector (EEV) (Catalog Number # EEV600A-1, System Biosciences, USA) linearized with SalI/XhoI enzyme and cloned using T4 DNA ligase. The reaction solution was transformed into Escherichia coli, and a plasmid was isolated from the selected strain, treated with SalI/XhoI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 16).

CAG promoter의 5‘말단에 있는 SalI 인식부위 MCS에 있는 제한효소 인식부위로 이용하여 CAG promoter를 제거하였다.The SalI recognition site at the 5' end of the CAG promoter was used as a restriction enzyme recognition site in MCS to remove the CAG promoter.

pCI-neo Mammalian Expression Vector(Promega 사, 미국)에서 human cytomegalovirus (CMV) immediate-early enhancer/promoter region와 SV40 Late Poly(A)을 제거하고 RNA 단위를 제조할 목적인 T7 프로모터를 포함하는 주형 DNA를 클로닝하였다. 벡터는 SV40 large T antigen을 발현하는 세포에서 에피솜으로 유지되어 훨씬 더 높은 수준의 발현을 유도한다.Human cytomegalovirus (CMV) immediate-early enhancer/promoter region and SV40 Late Poly (A) were removed from the pCI-neo Mammalian Expression Vector (Promega, USA), and template DNA containing the T7 promoter for RNA unit production was cloned. did The vector is maintained episomally in cells expressing the SV40 large T antigen, leading to much higher levels of expression.

이 벡터는 또한 포유류 세포의 안정적인 형질감염을 위한 선택 가능한 마커인 네오마이신 포스포트랜스퍼라제 유전자를 포함한다. pCI-neo Vector는 항생제 G-418로 형질감염된 세포를 선택하여 일시적 또는 안정적인 발현에 사용할 수 있다. 외래 DNA 절편을 쉽게 삽입할 수 있도록 여러 cloning site가 있다.This vector also contains a neomycin phosphotransferase gene that is a selectable marker for stable transfection of mammalian cells. The pCI-neo Vector can be used for transient or stable expression by selecting cells transfected with the antibiotic G-418. Several cloning sites are available to facilitate insertion of foreign DNA fragments.

먼저, 상기 RNA 단위를 제조할 목적으로 실시례 1.3항의 DNA 구조체를 주형으로 5‘말단에 BglII와 3’말단에 HpaI 인지부위가 있는 PCR 프라어머 쌍으로 PCR을 하여 그 증폭된 PCR 산물을 BglII/HpaI 효소를 사용하여 절단한 다음, BglII/HpaI 효소로 선형화된 pCI-neo Mammalian Expression Vector(Promega 사, 미국)와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝을 하였다. 상기 반응용액을 대장균에 형질전환하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 BglII/HpaI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 17).First, for the purpose of preparing the RNA unit, PCR was performed with a PCR primer pair having a BglII recognition site at the 5' end and an HpaI recognition site at the 3' end using the DNA structure of Example 1.3 as a template, and the amplified PCR product was BglII/ After digestion using HpaI enzyme, cloning was performed using pCI-neo Mammalian Expression Vector (Promega, USA) linearized with BglII/HpaI enzyme and T4 DNA ligase. The reaction solution was transformed into Escherichia coli, and a plasmid was isolated from the selected strain, treated with BglII/HpaI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 17).

<auto_ctDdRp DNA 단위> <auto_ctDdRp DNA unit>

본 실시례에서는 플라스미드를 사용하여 ctDdRp를 제공하는 DNA 절편을 포함하는 auto_ctDdRp DNA 단위를 설계하였다. In this example, an auto_ctDdRp DNA unit containing a DNA fragment providing ctDdRp was designed using a plasmid.

포유류 발현 벡터로 안정화 세포주를 구축할 수 있는 pCI-neo 벡터(Promega 사, 미국)를 BglII/HpaI 제한효소 처리로 절단하고 <T7 promoter - 5'UTR - Tethering domain - ctDdRp orf- muag - A64 - C30 - 히스톤-SL>을 포함하는 ctDdRp DNA 절편을 삽입하여 상기 auto_ctDdRp DNA 단위를 제조하였다. The pCI-neo vector (Promega, USA), which can construct a stable cell line as a mammalian expression vector, was cut with BglII/HpaI restriction enzyme treatment and <T7 promoter - 5'UTR - Tethering domain - ctDdRp orf- muag - A64 - C30 - The auto_ctDdRp DNA unit was prepared by inserting a ctDdRp DNA fragment containing histone-SL>.

본 실시례에서 합성한 ctDdRp DNA 절편을 정방향 플라이머 5'-AGATCT TAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3' (서열번호 64) 및 역방향 프라이머 5'-GTTAACTGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (서열번호 65)을 사용하여 증폭하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. 사용된 프라이머의 양 말단은 BglII/HpaI site sequence가 포함되어 있다. The ctDdRp DNA fragment synthesized in this example was synthesized using the forward primer 5'- AGATCT TAAT ACGACTCACT ATAG GGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACC AT G -3' (SEQ ID NO: 64) and the reverse primer 5'- GTTAAC TGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3' (SEQ ID NO: 64). 65) was used to amplify. Here the target sequence of T7pol is underlined. Both ends of the primers used contained the BglII/HpaI site sequence.

증폭된 ctDdRp DNA 절편를 포함하는 PCR 산물은 BglII/HpaI 효소를 사용하여 절단한 다음, BglII/HpaI 효소로 선형화된 pCI-neo 벡터와 T4 DNA ligase를 이용하여 클로닝 반응을 하였다. The PCR product containing the amplified ctDdRp DNA fragment was digested using BglII/HpaI enzymes, and then cloned using pCI-neo vector linearized with BglII/HpaI enzymes and T4 DNA ligase.

상기 반응용액을 대장균에 형질주입하고 선정된 균주에서 플라스미드를 분리하여 BglII/HpaI 제한효소를 처리한 후 전기영동을 하였다(도 18).The reaction solution was transfected into Escherichia coli, and plasmids were isolated from the selected strain, treated with BglII/HpaI restriction enzymes, and subjected to electrophoresis (FIG. 18).

<DNAi 단위><DNAi unit>

본 실시례에서는 플라스미드를 사용하여 mRNAi를 인코딩하는 DNAi를 포함하는 DNAi 단위를 설계하였다. 플라스미드는 포유류 발현 벡터로 안정화 세포주를 구축할 수 있는 pCI-neo 벡터(Promega 사, 미국)를 사용하였다. pCI-neo 벡터를 BglII/HpaI 제한효소 처리로 절단하고 <T7 프로모터 다음에 5'UTR, 선정된 mRNAi를 코딩하는 DNAi, 3'UTR, (Tethering RNA)4 및 A64>로 구성된 DNA 절편을 삽입하여 상기 DNAi 단위를 제조하였다. In this example, DNAi units containing DNAi encoding mRNAi were designed using plasmids. As a plasmid, pCI-neo vector (Promega, USA) capable of constructing a stable cell line as a mammalian expression vector was used. The pCI-neo vector was digested with BglII/HpaI restriction enzymes, and a DNA fragment consisting of <T7 promoter followed by 5'UTR, DNAi encoding the selected mRNAi, 3'UTR, (Tethering RNA)4, and A64> was inserted. The DNAi unit was prepared.

구성된 DNAi 절편은 화학합성법으로 합성하였으며(Biosynthesis, 미국) 이를 주형으로 PCR 방법으로 다시 증폭하였다. 이때 PCR 프라이머를 사용하여 양 말단에 BglII/HpaI site sequences를 부여하였다. 증폭된 PCR product는 BglII/HpaI 제한효소 처리를 한 후 T4 DNA ligase를 이용하여 pCI-neo 벡터(Promega 사, 미국)에 삽입되었다. 생성된 DNAi 단위는 DNA 시퀀싱에 의해 확인하였다. The constructed DNAi fragment was synthesized by chemical synthesis (Biosynthesis, USA) and amplified again by PCR as a template. At this time, BglII/HpaI site sequences were assigned to both ends using PCR primers. The amplified PCR product was treated with BglII/HpaI restriction enzymes and then inserted into the pCI-neo vector (Promega, USA) using T4 DNA ligase. The resulting DNAi units were confirmed by DNA sequencing.

PCR 프라이머는 정방향 플라이머 5'-AGATCTTAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3'(서열번호 66) 및 역방향 프라이머 5'-GTTAACTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT ATTAATCT-3' (서열번호 67)을 사용하였다. 여기서 T7pol의 표적 서열에 밑줄이 그어져 있다. 사용된 프라이머의 양 말단은 BglII/HpaI site sequences가 포함되어 있다. PCR primers were forward primer 5'-AGATCT TAAT ACGACTCACT ATAG GGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3' (SEQ ID NO: 66) and reverse primer 5'-GTTAACTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT ATTAATCT-3' (SEQ ID NO: 67) did Here the target sequence of T7pol is underlined. Both ends of the primers used contained BglII/HpaI site sequences.

구체적으로 살펴보면, 5 μl 10×MgCl2 반응 버퍼, 1 μl 정방향 프라이머 (20 μM), 1 μl 역방향 프라이머 (20 μM), 1μl dNTP (10mM), 1μl 제작된 DNA 절편 (10ng/μl), 0.5μl 효소 믹스 (즉, 중합 효소)을 포함하는 반응용액에 40.5 μl dH2O를 첨가하여 PCR을 하였다. Specifically, 5 μl 10 × MgCl2 reaction buffer, 1 μl forward primer (20 μM), 1 μl reverse primer (20 μM), 1 μl dNTP (10 mM), 1 μl prepared DNA fragment (10 ng / μl), 0.5 μl enzyme PCR was performed by adding 40.5 μl dH2O to the reaction solution containing the mix (i.e., polymerase).

상기 증폭 산물을 BglII/HpaI 제한효소를 처리하고, BglII/HpaI 제한효소로 선형화된 pCI-neo 벡터를 혼합하여 DNA ligase를 첨가하여 클로닝 반응을 수행하였다. 2-3 μl 상기 pCI-neo 반응용액을 대장균에 형질도입하여 암피실린 선택 플레이트에 플레이트하여 37℃에서 밤새 배양하였다. The amplification product was treated with BglII/HpaI restriction enzymes, and a pCI-neo vector linearized with BglII/HpaI restriction enzymes was mixed and DNA ligase was added to perform a cloning reaction. 2-3 μl of the pCI-neo reaction solution was transduced into E. coli, plated on an ampicillin selection plate, and incubated overnight at 37°C.

6-12 개의 콜로니를 골라 각각 50μg / ml의 암피실린이 있는 LB 성장 배지 3ml에 접종한다. 37℃에서 셰이커에서 밤새 배양한다. 표준 절차 또는 상용 Qiaprep Miniprep 키트 (Qiagen)를 사용하여 재조합 pCI-neo 벡터를 분리하였다. 재조합 pCI-neo 벡터를 BglII/HpaI으로 절단하고 겔 전기영동을 수행하여 DNAi 발현 단위 클론을 선정하였다(도 19).Pick 6-12 colonies and inoculate each in 3 ml of LB growth medium with 50 μg/ml ampicillin. Incubate overnight on a shaker at 37°C. Recombinant pCI-neo vectors were isolated using standard procedures or the commercial Qiaprep Miniprep kit (Qiagen). The recombinant pCI-neo vector was digested with BglII/HpaI, and gel electrophoresis was performed to select DNAi expression unit clones (FIG. 19).

본 실시례에서 사용된 mRNAi는 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G), 호흡기세포융합바이러스 (Ripiratory Syncytial Virus, RSV) 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질 또는 쥣과의(murine) EPO를 코딩하는 mRNA이다.The mRNAi used in this example encodes the G protein (RAV-G) of rabies virus, RSV-F protein of a long strain of respiratory syncytial virus (RSV), or murine EPO is an mRNA that

본 발명에 사용된 mRNAi의 구성 순서는 아래와 같다.The order of construction of mRNAi used in the present invention is as follows.

EPOEPO

본 발명의 쥣과의(murine) EPO을 코딩하는 DNAi 발현 단위의 제조를 위하여, pCI-neo 벡터에 있는 T7 프로모터 다음에 5'UTR, RSV-F 단백질을 코딩하는 GC-풍부서열, 돌연변이된 알파 글로빈의 3'UTR(muag), (Tethering RNA)4 및 A64 폴리(A) 서열을 포함할 수 있도록 상기에 기술한 방법을 실시할 수 있도록 하기 DNA 절편을 제조하였다. 상응하는 mRNA의 서열은 서열번호 22이다.For the preparation of the DNAi expression unit encoding the murine EPO of the present invention, the 5'UTR following the T7 promoter in the pCI-neo vector, the GC-rich sequence encoding the RSV-F protein, and the mutated alpha The following DNA fragment was prepared to carry out the method described above so as to include the 3'UTR (muag), (Tethering RNA) 4 and A64 poly (A) sequences of globin. The sequence of the corresponding mRNA is SEQ ID NO: 22.

광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)G protein of rabies virus (RAV-G)

본 발명의 광견병 바이러스의 G 단백질(RAV-G)을 코딩하는 DNAi 발현 단위의 제조를 위하여, pCI-neo 벡터에 있는 T7 프로모터 다음에 5'UTR, 광견병 바이러스의 G 단백질을 코딩하는 GC-풍부서열, 돌연변이된 알파 글로빈의 3'UTR(muag), (Tethering RNA)4 및 A64 폴리(A) 서열을 포함할 수 있도록 상기에 기술한 방법을 실시할 수 있도록 하기 DNA 절편을 제조하였다. 상응하는 mRNA의 서열은 서열번호 24이다.For the preparation of the DNAi expression unit encoding the rabies virus G protein (RAV-G) of the present invention, the 5'UTR following the T7 promoter in the pCI-neo vector, the GC-rich sequence encoding the rabies virus G protein , The following DNA fragment was prepared to carry out the method described above so as to include the mutated alpha globin 3'UTR (muag), (Tethering RNA) 4 and A64 poly (A) sequences. The sequence of the corresponding mRNA is SEQ ID NO: 24.

RSV 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질RSV-F protein from RSV long strains

본 발명의 호흡기세포융합바이러스 (Ripiratory Syncytial Virus, RSV) 롱(long) 균주의 RSV-F 단백질을 코딩하는 DNAi 발현 단위의 제조를 위하여, pCI-neo 벡터에 있는 T7 프로모터 다음에 5'UTR, RSV-F 단백질을 코딩하는 GC-풍부서열, 돌연변이된 알파 글로빈의 3'UTR(muag), (Tethering RNA)4 및 A64 폴리(A) 서열을 포함할 수 있도록 상기에 기술한 방법을 실시할 수 있도록 하기 DNA 절편을 제조하였다. 상응하는 mRNA의 서열은 서열번호 25이다.For the preparation of the DNAi expression unit encoding the RSV-F protein of the long strain of the respiratory syncytial virus (RSV) of the present invention, the T7 promoter in the pCI-neo vector was followed by 5'UTR, RSV -F protein-encoding GC-rich sequence, mutated alpha globin 3'UTR (muag), (Tethering RNA) 4 and A64 poly (A) sequence to be able to carry out the method described above The following DNA fragments were prepared. The sequence of the corresponding mRNA is SEQ ID NO: 25.

<auto_(DdRp+DNAi) 단위> <auto_(DdRp+DNAi) unit>

상기 auto_(DdRp+DNAi) 단위는 pCI-neo 벡터에 DNA 절편(T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL4 -T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 - A64)을 삽입하여 제조하였다. The auto_(DdRp+DNAi) unit is a DNA fragment (T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - - muag - A64 - C30 - histone-SL4 -T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - ( Tethering RNA)4 - A64) was inserted.

상기 auto_(ctDdRp+DNAi) 단위의 제조를 위해, 먼저 실시례에서 제조한 auto_ctDdRp 단위를 주형으로 PCR을 하여 auto_ctDdRp DNA 절편(T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL4)을 제조하였다. For the preparation of the auto_(ctDdRp+DNAi) unit, first, PCR was performed using the auto_ctDdRp unit prepared in Example as a template to obtain an auto_ctDdRp DNA fragment (T7 promoter - 5'UTR - ctDdRp DNA - muag - A64 - C30 - Histone-SL4 ) was prepared.

상기 auto_ctDdRp 단위를 주형으로 정방향 프라이머 (5'-AGATCT TAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3', 서열번호 68), 역방향 프라이머(5'-GAATTCTGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3', 서열번호 69)를 사용하여 양 말단에 BglII/EcoRI site sequences가 있는 PCR 산물을 대량으로 확보하였다. Using the auto_ctDdRp unit as a template, a forward primer (5'- AGATCT TAAT ACGACTCACT ATAG GGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3', SEQ ID NO: 68) and a reverse primer (5'- GAATTC TGGTG GCTCTAAAA GAGCCTTTGG-3', SEQ ID NO: 69) were used. Thus, a large amount of PCR products having BglII/EcoRI site sequences at both ends were obtained.

실시례에서 제조한 DNAi 발현 단위를 주형으로 PCR을 하여 DNAi 절편(T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 - A64)을 대량으로 제조하였다. 상기 DNAi 발현 단위를 PCR할 때 정방향 프라이머 (5'-GAATTC TAAT ACGACTCACT ATAGGGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3', 서열번호 66) 및 역방향 프라이머 (5'-GTTAACTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT ATTAATCT-3', 서열번호 67)를 사용하여 PCR 산물의의 양 말단에 EcoRI/HpaI site sequences를 부여하였다. DNAi fragments (T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 - A64) were prepared in large quantities by PCR using the DNAi expression unit prepared in Example as a template. When PCR of the DNAi expression unit, forward primer (5'- GAATTC TAAT ACGACTCACT ATAG GGGAGA CCACAACGGT TTCCCTCTAG AAAGAACCAT G-3', SEQ ID NO: 66) and reverse primer (5'- GTTAAC TTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT TTTTTTTTTT ATTAATCT-3' , SEQ ID NO: 67) was endowed with EcoRI/HpaI site sequences at both ends of the PCR product.

상기 증폭된 PCR 산물들을 EcoRI 제한효소 처리하여 절단한 후 T4 DNA ligase를 이용하여 5‘말단에 BglII site sequences 3*?**?*말단에 가 HpaI site sequences 있는 auto_(ctDdRp+DNAi) DNA 절편을 제조하였다. 제조된 auto_(ctDdRp+DNAi) DNA 절편을 BglII/HpaI 제한효소로 절단하고 BglII/HpaI 제한효소로 선형화된 pCI-neo 벡터에 T4 DNA ligase를 이용하여 삽입하였다. After digesting the amplified PCR products by EcoRI restriction enzyme treatment, using T4 DNA ligase, the auto_(ctDdRp+DNAi) DNA fragment with HpaI site sequences was added to the 3*?**?* end of the BglII site sequences at the 5' end. manufactured. The prepared auto_(ctDdRp+DNAi) DNA fragment was digested with BglII/HpaI restriction enzyme and inserted into pCI-neo vector linearized with BglII/HpaI restriction enzyme using T4 DNA ligase.

2-3 μl 상기 pCI-neo 벡터 재조합 용액을 대장균에 형질도입하여 암피실린 선택 플레이트에 플레이트하여 37℃에서 밤새 배양하였다. 6-12 개의 콜로니를 골라 각각 50μg/ml의 암피실린이 있는 LB 성장 배지 3ml에 접종한다. 37℃에서 셰이커에서 밤새 배양한다. 표준 절차 또는 상용 Qiaprep Miniprep 키트 (Qiagen)를 사용하여 auto_(DdRp+DNAi) DNA 절편이 재조합 pCI-neo를 분리하였다. 재조합 플라스미드를 BglII/HpaI 제한효소로 절단하고 겔 전기영동을 수행하여 auto_(DdRp+DNAi) DNA 발현 단위를 포함하는 클론을 확인하였다(도 20).2-3 μl of the pCI-neo vector recombinant solution was transduced into E. coli, plated on an ampicillin selection plate, and incubated overnight at 37°C. Pick 6-12 colonies and inoculate each in 3 ml of LB growth medium with 50 μg/ml ampicillin. Incubate overnight on a shaker at 37°C. The auto_(DdRp+DNAi) DNA fragment was isolated from recombinant pCI-neo using standard procedures or the commercial Qiaprep Miniprep kit (Qiagen). The recombinant plasmid was digested with BglII/HpaI restriction enzymes and subjected to gel electrophoresis to confirm clones containing the auto_(DdRp+DNAi) DNA expression unit (FIG. 20).

제조된 auto_(ctDdRp+DNAi) DNA 절편은 pCI-neo 벡터에 위치하게 되며, auto_(DdRp+DNAi) DNA 절편의 구성은 <T7 promoter - 5'UTR - DdRp DNA - - muag - A64 - C30 - 히스톤-SL4 - T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 - A64>일 수 있다. The prepared auto_(ctDdRp+DNAi) DNA fragment is placed in the pCI-neo vector, and the composition of the auto_(DdRp+DNAi) DNA fragment is <T7 promoter - 5'UTR - DdRp DNA - - muag - A64 - C30 - histone -SL4 - T7 promoter - 5'UTR - DNAi - muag - (Tethering RNA)4 - A64>.

실시례 10. 단핵세포에서 관심 mRNA 전사 시스템 도입Example 10. Introducing the mRNA transcription system of interest in monocytes

본 발명의 관심 RNA 전사시스템을 표적 단핵세포에 도입하였다. 관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 세포에서 베지클을 얻기위해, 관심 RNA 전사시스템을 표적세포를 사용하여 형질전환하였다. The RNA transcription system of interest of the present invention was introduced into target mononuclear cells. In order to obtain vesicles from cells transfected with the RNA transcription system of interest, target cells were transformed with the RNA transcription system of interest.

본 발명에서 제조된 선형 ctDdRp RNA 발현 단위, 여러 종류의 환형의 플라스미드 DNA EKSDNL 및 이들의 조합을 Lipofectamine 2000 Transfection Reagent(ThermoFisher, 미국)로 리포좀 전달체를 제조하였다.The linear ctDdRp RNA expression unit prepared in the present invention, several types of circular plasmid DNA EKSDNL, and combinations thereof were used to prepare liposome delivery systems using Lipofectamine 2000 Transfection Reagent (ThermoFisher, USA).

상기 제조된 ctDdRp RNA 발현 단위, 플라스미드 DNA 단위 및 이들의 조합(같은 몰비)의 혼합물 1 ㎍과 Opti-MEM 100 ㎕를 1.5 ㎖ 튜브에 넣어 섞고, Lipofectamin2000 5㎕와 무혈청 배지 100 ㎕를 다른 1.5 ㎖ 튜브에 넣어 혼합한 후 5분 동안 상온에 방치하였다. 이후 상기 두 튜브의 내용물을 혼합하고, 리포좀(liposome) 형태의 복합체를 이룰 수 있도록 20분 동안 상온에서 보관하였다. 20분 후 튜브를 10초 동안 원심 분리한 후 각각의 세포 위에 처리하여 형질주입(transfection)하고, 4시간 후 새로운 배지로 갈아주었다. 1 μg of the mixture of the prepared ctDdRp RNA expression unit, plasmid DNA unit, and combinations thereof (equal molar ratio) and 100 μl of Opti-MEM were mixed in a 1.5 ml tube, and 5 μl of Lipofectamin 2000 and 100 μl of serum-free medium were mixed in another 1.5 ml. After mixing in a tube, it was left at room temperature for 5 minutes. Then, the contents of the two tubes were mixed and stored at room temperature for 20 minutes to form a liposome-type complex. After 20 minutes, the tube was centrifuged for 10 seconds, treated and transfected on each cell, and then changed to a new medium after 4 hours.

상기 ctDdRp RNA 단위, DNAi 단위를 포함하는 ctDdRp RNA/DNAi 시스템과 리포좀의 복합체는 *?**?*auto(-)DNAi@LS으로 "DdRp RNA/DNAi@LS"이라고 하였다. 캡된 ctDdRp mRNA에서 반복적으로 합성되는 ctDdRp가 세포질에서 장기간 고농도로 유지할 수 있다. The complex of the ctDdRp RNA/DNAi system including the ctDdRp RNA unit and the DNAi unit and the liposome was called *?**?*auto(-)DNAi@LS and was called "DdRp RNA/DNAi@LS". ctDdRp, which is repetitively synthesized from the capped ctDdRp mRNA, can be maintained at a high concentration in the cytoplasm for a long period of time.

또한, 상기 ctDdRp RNA/auto_ctDdRp+DNAi 시스템 또는 ctDdRp RNA/auto_(ctDdRp+DNAi) 시스템과 리포좀의 복합체인 *?**?*auto_DNAi@LS*?**?*로 ctDdRp RNA 단위, auto_ctDdRp 단위, DNAi 단위와 리포좀의 복합체인 "ctDdRp RNA/auto_ctDdRp+DNAi@LS 또는 ctDdRp RNA 단위, auto_(ctDdRp+DNAi) 발현 단위와 리포좀의 복합체인 ctDdRp RNA/auto_(ctDdRp+DNAi)@LS"이라고 하였다. 초기에 캡된 ctDdRp mRNA에서 합성되는 ctDdRp에 의한 auto_ctDdRp DNA 단위 또는 auto_(ctDdRp+DNAi) 발현 단위의 T7 promoter에 결합함으로써 ctDdRp는 자가전사 결과로 세포질에서 장기간 고농도로 유지할 수 있다. In addition, *?**?*auto_DNAi@LS*?**?*, which is a complex of the ctDdRp RNA/auto_ctDdRp+DNAi system or the ctDdRp RNA/auto_(ctDdRp+DNAi) system and liposomes, is used to obtain ctDdRp RNA units, auto_ctDdRp units, DNAi The complex of unit and liposome is called "ctDdRp RNA/auto_ctDdRp+DNAi@LS or ctDdRp RNA unit, auto_(ctDdRp+DNAi) expression unit and liposome complex ctDdRp RNA/auto_(ctDdRp+DNAi)@LS". By binding to the T7 promoter of the auto_ctDdRp DNA unit or the auto_(ctDdRp+DNAi) expression unit by ctDdRp synthesized from the initially capped ctDdRp mRNA, ctDdRp can be maintained at high concentrations in the cytoplasm for a long period of time as a result of autotranscription.

대조군으로 pCI-neo_DNAi를 탑재한 DOPC 리포좀 나조입자를 제조하였으며 pCI-neo_DNAi와 리포좀의 복합체인 *?**?*pCI-neo_DNAi@LS*?**?*라고 하였다. As a control, DOPC liposomal Nazo particles loaded with pCI-neo_DNAi were prepared and called *?**?*pCI-neo_DNAi@LS*?**?*, which is a complex of pCI-neo_DNAi and liposomes.

세포는 250 μg/ml의 hygromycin B(Invitrogen No.10687010) 항생제 조건에서 배양하였다. 하기와 같은 방법에 따라 VEGF 수용체를 로딩한 세포에서 베지클을 제조하였다.Cells were cultured under antibiotic conditions with 250 μg/ml of hygromycin B (Invitrogen No.10687010). Vesicles were prepared from cells loaded with VEGF receptors according to the following method.

실시례 11. 단핵세포에서 베지클의 제조Example 11. Preparation of Vesicles from Mononuclear Cells

11.1. 단핵구 유래 베지클에서 압출법을 통한 베지클의 제조11.1. Preparation of vesicles from monocyte-derived vesicles through extrusion

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구인 U937 세포(ATCC No.CRL-1593.2) 또는 대식 세포인 Raw264.7 세포(ATCC No.TIB-71)를 5 × 106 cells/ml의 농도로 PBS(phosphate buffered saline) 용액 3 ml에 현탁(resuspension)하였다. 상기 현탁 용액을 구멍 크기가 10 μm인 멤브레인 필터(membrane filter)에 3회 통과시킨 후, 구멍 크기가 5 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시키고, 이어서 구멍 크기가 1 μm인 멤브레인 필터를 3회 통과시켜 베지클 현탁액을 얻었다. Monocyte U937 cells (ATCC No.CRL-1593.2) or macrophage Raw264.7 cells (ATCC No.TIB-71) transfected with the RNA transcription system of interest were transfected with PBS (phosphate phosphate) at a concentration of 5 × 10 6 cells/ml. It was suspended in 3 ml of buffered saline) solution. The suspension solution was passed through a membrane filter with a pore size of 10 μm 3 times, then passed through a membrane filter with a pore size of 5 μm 3 times, and then passed through a membrane filter with a pore size of 1 μm 3 times. to obtain a vesicle suspension.

세포 압출기를 통해 생산한 단핵구 유래 베지클 현탁액을 상기 7.1항의 방법으로 분리 및 정제하였다.The monocyte-derived vesicle suspension produced through the cell extruder was isolated and purified by the method of Section 7.1 above.

11.2. 단핵구 유래 베지클에서 초음파 분해법을 통한 베지클의 제조11.2. Preparation of vesicles from monocyte-derived vesicles through sonication

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구 또는 대식 세포에서 베지클을 제조하였다. 초음파 분해와 밀도 구배의 방법을 사용하였다.Vesicles were prepared from monocytes or macrophages transfected with the RNA transcription system of interest. Methods of sonication and density gradient were used.

단핵구 또는 대식 세포를 2 × 107 cells/ml의 농도로 PBS용액 3 ml에 현탁하였다. Cycle 0.5와 amplitute 50의 조건에서 초음파 발생기(UP400s, Heilscher)로 30회 초음파 분해를 한 후, 다시 물통 초음파 발생기(water bath sonicator)에서 30 분간 초음파 분해를 하였다. 5 ml 용량의 초원심분리 튜브에 각각 50% 옵티프렙 1 ml, 5% 옵티프렙 1 ml, 초음파 분해한 세포 현탁액 3 ml을 차례로 담았다. Monocytes or macrophages were suspended in 3 ml of PBS solution at a concentration of 2 × 10 7 cells/ml. After ultrasonic disintegration was performed 30 times with an ultrasonic generator (UP400s, Heilscher) under the conditions of Cycle 0.5 and amplitute 50, ultrasonic disintegration was performed again in a water bath sonicator for 30 minutes. 1 ml of 50% OptiPrep, 1 ml of 5% OptiPrep, and 3 ml of the sonicated cell suspension were sequentially placed in a 5 ml ultracentrifugation tube.

상기 초음파로 분해한 세포 유래 베지클 현탁액을 상기 7.1 항의 정제방법으로 분리 및 정제하였다. The cell-derived vesicle suspension disaggregated by ultrasonication was separated and purified by the purification method of Section 7.1 above.

11.3. 중간엽 줄기세포 유래 베지클의 제조11.3. Preparation of mesenchymal stem cell-derived vesicles

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 제대혈 중간엽 줄기세포(UC MSC)로부터 압출법을 통하여 베지클 현탁액을 제조하였다. 줄기세포 complete growth medium에서 배양된 중간엽 줄기세포를 인산완충식염수(phosphate buffered saline; PBS)로 세척하고, 세척한 줄기세포를 0.25 내지 1 x 106 cells/ml의 농도로 하여 PBS에 재부유(resuspension)시켰다. 세포 압출기(extruder)로 상기 현탁 용액을 미세공극의 크기가 10μm인 멤브레인 필터(membrane filter)에 통과시킨 후, 미세공극의 크기가 3μm인 멤브레인 필터에 통과시키고, 이어서 미세공극의 크기가 0.4μm인 멤브레인 필터에 통과시켜, 중간엽 줄기세포 유래 베지클(Crude UCMSC-CDV) 현탁액을 제조하였다.A vesicle suspension was prepared from umbilical cord blood mesenchymal stem cells (UC MSC) transfected with the RNA transcription system of interest through an extrusion method. Mesenchymal stem cells cultured in stem cell complete growth medium were washed with phosphate buffered saline (PBS), and the washed stem cells were resuspended in PBS at a concentration of 0.25 to 1 x 10 6 cells/ml ( resuspension). After passing the suspension solution through a membrane filter with a micropore size of 10 μm using a cell extruder, it is passed through a membrane filter with a micropore size of 3 μm, and then through a membrane filter with a micropore size of 0.4 μm. By passing through a membrane filter, a mesenchymal stem cell-derived vesicle (Crude UCMSC-CDV) suspension was prepared.

세포 압출기를 통해 생산한 중간엽 줄기세포 유래 베지클(Crude UCMSC-CDV) 현탁을 상기 7.1항의 방법으로 분리 및 정제하였다.The mesenchymal stem cell-derived vesicle (Crude UCMSC-CDV) suspension produced through the cell extruder was isolated and purified by the method of Section 7.1 above.

11.4. 단핵구 유래 베지클의 특성 분석11.4. Characterization of monocyte-derived vesicles

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구에서 제조한 베지클을 글로방전 탄소 코팅 구리 그리드(glow-discharged carbon-coated copper grid)에서 3 분간 흡착 시켰다. 상기 그리드를 증류수로 세척한 후, 2% 우라닐아세테이트(uranylacetate)로 1 분 동안 염색(staining)하였다. JEM101(Jeol, Japan) 전자현미경으로 관찰한 결과를 도 21에 나타내었다.Vesicles prepared from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest were adsorbed on a glow-discharged carbon-coated copper grid for 3 minutes. After washing the grid with distilled water, it was stained with 2% uranylacetate for 1 minute. The results observed with a JEM101 (Jeol, Japan) electron microscope are shown in FIG. 21 .

도 2의 투과전자현미경 이미지에 나타난 바와 같이, 관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구로부터 압출법으로 제조한 베지클이 지질 이중층으로 이루어져 있으며, 크기가 100 ~ 200 nm이고 대체로 구형을 이루고 있음을 알 수 있다.As shown in the transmission electron microscope image of FIG. 2, it can be seen that the vesicles prepared by the extrusion method from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest are composed of a lipid bilayer, have a size of 100 to 200 nm, and are generally spherical. can

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구에서 제조한 베지클을 5 μg/ml의 농도로 PBS 1ml에 희석(dilution)하였다. 베지클이 들어있는 PBS 1 ml을 큐벳(cuvette)에 넣고 동적 광산란 입도 분석기로 분석하여 그 결과를 도 3에 나타내었다. 도 22에 나타난 바와 같이, 베지클의 크기는 200 ~ 300 nm이며, 평균 크기는 250 nm 로 확인되었다.Vesicles prepared from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest were diluted in 1 ml of PBS at a concentration of 5 μg/ml. 1 ml of PBS containing vesicles was placed in a cuvette and analyzed with a dynamic light scattering particle size analyzer, and the results are shown in FIG. 3 . As shown in FIG. 22, the size of the vesicles was 200 to 300 nm, and the average size was confirmed to be 250 nm.

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구로부터 압출법으로 제조한 베지클과 단핵구로부터 초음파 분해 방법으로 제조한 베지클과 단핵구 세포를 각각 5 μg을 준비한 후, 트립신 0.5 μg을 37℃에서 20분간 처리하였다. 트립신을 처리한 것과 처리하지 않는 것에 각각 5 x 로딩 염색제(loading dye, 250 mM Tris-HCl, 10% SDS, 0.5% bromophenol blue, 50% glycerol)을 최종적으로 1 x가 되도록 넣고, 100℃에서 5분간 처리하였다. 8% 폴리아크릴아마이드 겔(polyacrylamide gel)을 준비하고, 샘플을 로딩하였다. 80V에서 2시간 전기영동 한 후, 400 mA에서 2시간 동안 단백질을 PVDF(polyvinylidene fluoride) 멤브레인으로 트랜스퍼(transfer)하였다. Skim milk를 PBS에 3%가 되도록 녹인 후, 멤브레인을 이 용액에서 2시간 블로킹(blocking)하였다. LFA-1과 베타-액틴 항체를 4℃에서 12시간 처리하였다. PBS로 2번 세척한 후, 각각 페록시다아제(peroxidase)가 붙어있는 이차 항체를 실온에서 1 시간 처리하였다. PBS로 30분 세척한 후, ECL(enhanced chemiluminescence, Amersham Co.No.RPN2106) 기질(substrate)로 확인하여 도 23에 나타내었다.After preparing 5 μg of each of vesicles prepared by extrusion from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest and vesicles prepared by ultrasonic dissociation from monocytes and monocyte cells, 0.5 μg of trypsin was treated at 37° C. for 20 minutes. . 5 x loading dye (250 mM Tris-HCl, 10% SDS, 0.5% bromophenol blue, 50% glycerol) was finally added to each of the trypsin-treated and untreated cells to 1 x, and 5 at 100 ° C. processed for minutes. An 8% polyacrylamide gel was prepared and the sample was loaded. After electrophoresis at 80V for 2 hours, the protein was transferred to a PVDF (polyvinylidene fluoride) membrane for 2 hours at 400 mA. After dissolving skim milk to 3% in PBS, the membrane was blocked in this solution for 2 hours. LFA-1 and beta-actin antibodies were treated at 4°C for 12 hours. After washing twice with PBS, each secondary antibody attached to peroxidase was treated at room temperature for 1 hour. After washing with PBS for 30 minutes, the ECL (enhanced chemiluminescence, Amersham Co. No. RPN2106) substrate was identified and shown in FIG. 23 .

‘+’로 표시한 것은 트립신을 처리한 결과를, ‘-‘로 표시한 것은 트립신을 처리하지 않은 결과를 나타낸다.'+' indicates the result of treatment with trypsin, and '-' indicates the result of not treating trypsin.

도 23에 나타난 바와 같이, 압출법으로 제조한 후 트립신으로 처리한 베지클과 세포에서는 세포막 단백질인 LFA-1의 세포외 영역은 사라지지만 베타 액틴의 양은 줄어들지 않는 것으로 확인되었다. 만약 세포막이 일부라도 안팎이 바뀌어 일부 LFA-1의 세포외 영역이 베지클 내부를 향한다면 이것은 트립신에 의해 분해되지 않기 때문에 항체반응을 유발해야 한다. 하지만, 트립신을 처리한 베지클과 세포에서는 LFA-1 항체 반응이 나타나지 않았기 때문에 존재하던 LFA-1의 세포외 영역은 베지클 외부를 향하고 있었음을 알 수 있다.As shown in FIG. 23, it was confirmed that the extracellular region of LFA-1, a cell membrane protein, disappeared in vesicles and cells prepared by extrusion and then treated with trypsin, but the amount of beta actin did not decrease. If even part of the cell membrane is inverted so that some of the extracellular domain of LFA-1 is directed inside the vesicle, it should elicit an antibody response because it is not degraded by trypsin. However, since the LFA-1 antibody reaction did not appear in the trypsin-treated vesicles and cells, it can be seen that the extracellular region of the existing LFA-1 was facing the outside of the vesicles.

상기 결과로부터 압출법으로 제조한 베지클의 경우, LFA-1 이외의 다른 세포막 단백질도 마찬가지로 원래 세포막에서 세포 외부를 향하던 부분이 모두 베지클 외부를 향하고 있음을 추론할 수 있고 이것은 베지클 막이 세포의 세포막과 동일한 토폴로지를 유지하고 있다는 것을 의미한다.From the above results, in the case of vesicles prepared by the extrusion method, it can be inferred that all the parts of the original cell membrane facing the outside of the cell face the outside of the vesicle as well for other cell membrane proteins other than LFA-1, which indicates that the vesicle membrane is the cell's This means that it maintains the same topology as the cell membrane.

또한 도 23에서 알 수 있는 바와 같이, 압출법으로 제조한 베지클과 달리 초음파 분해 방법으로 제조한 베지클의 경우는 트립신으로 분해한 후에 LFA-1 항체 반응 신호가 나타났다. 상기 결과로부터, 초음파 분해 방법으로 베지클을 제조하는 경우에는 세포막 단백질의 토폴로지가 바뀐 베지클도 일부 존재하는 것을 알 수 있다.Also, as can be seen in FIG. 23 , unlike the vesicles prepared by the extrusion method, in the case of the vesicles prepared by the sonication method, the LFA-1 antibody reaction signal was shown after digestion with trypsin. From the above results, it can be seen that some vesicles in which the topology of cell membrane proteins is changed exist when vesicles are prepared by the sonication method.

11.5. VEGF 수용체가 로딩된 세포 유래 베지클을 이용한 VEGF 결합11.5. VEGF binding using cell-derived vesicles loaded with VEGF receptors

관심 RNA 전사시스템와 VEGF 수용체를 형질전환한 혈관 내피세포인 HUVEC에서 베지클을 제조하였다. 혈관 내피세포인 HUVEC은 VEGF 수용체를 표면에 발현하고 있으므로, HUVEC에서 유래한 베지클 또한 VEGF 수용체를 가질 것으로 예상하였다.Vesicles were prepared from HUVECs, vascular endothelial cells transfected with the RNA transcription system of interest and the VEGF receptor. Since HUVECs, which are vascular endothelial cells, express VEGF receptors on their surface, vesicles derived from HUVECs were also expected to have VEGF receptors.

VEGF 수용체를 형질전환한 세포에서 베지클을 얻기위해, VEGF 수용체 cDNA가 들어있는 pCEP4 벡터와 관심 RNA 전사시스템을 생쥐 세포인 PT67 세포(ATCC No. CRL-12284)에 Lipofectamin을 사용하여 형질전환하였다. 세포는 250 μg/ml의 hygromycin B(Invitrogen No.10687010) 항생제 조건에서 배양하였다. 실시예 1의 방법에 따라 VEGF 수용체를 로딩한 세포에서 베지클을 제조하였다.To obtain vesicles from VEGF receptor-transfected cells, the pCEP4 vector containing the VEGF receptor cDNA and the RNA transcription system of interest were transfected into mouse PT67 cells (ATCC No. CRL-12284) using Lipofectamin. Cells were cultured under antibiotic conditions with 250 μg/ml of hygromycin B (Invitrogen No.10687010). Vesicles were prepared from cells loaded with VEGF receptors according to the method of Example 1.

96 웰 플레이트를 준비하고, 웰 플레이트에 각각 0, 12.5, 25 ng이 되도록 각각의 베지클을 넣고, 4℃에서12시간 이상 보관하여 코팅하였다. 1% BSA/PBS를 100 μl를 넣어 1시간 동안 고정하였다. 1시간 후, 바이오틴이 붙어있는 VEGF를 100 ng/ml이 되도록 넣고 2시간 배양하였다. 1% BSA/PBS로 세척한 후, 스트렙타비딘-POD로 20 분간 배양하고 BM-POD 기질을 넣어 발색을 유도하였다.A 96-well plate was prepared, and each vesicle was put into the well plate to be 0, 12.5, and 25 ng, respectively, and stored at 4° C. for 12 hours or more to coat. 100 μl of 1% BSA/PBS was added and fixed for 1 hour. After 1 hour, VEGF with biotin was added to 100 ng/ml and incubated for 2 hours. After washing with 1% BSA/PBS, incubation with streptavidin-POD for 20 minutes, and BM-POD substrate was added to induce color development.

도 24과 도 25는 발색 후에 RLU 값들을 표시한 것이다. 도 24은 혈관 내피세포 유래 베지클의 결과이고, 도 25는 VEGF 수용체가 형질전환되어 로딩된 세포 유래 베지클의 결과이다. RLU 값은 베지클에 붙은 VEGF의 상대적인 값을 나타낸다. 도 8에 나타난 바와 같이, 혈관 내피세포에서 유래한 베지클은 VEGF와 결합(binding)하여 높은 RLU 값을 나타냄을 확인하였다. 또한, 도 25에 나타난 바와 같이, VEGF수용체를 형질전환하여 로딩한 세포 유래 베지클도 VEGF와 결합하여 높은 RLU 값을 나타냄을 확인하였다.24 and 25 show RLU values after color development. 24 is a result of vascular endothelial cell-derived vesicles, and FIG. 25 is a result of cell-derived vesicles loaded with VEGF receptors transfected thereon. The RLU value represents the relative value of VEGF attached to the vesicle. As shown in FIG. 8 , it was confirmed that the vesicle derived from vascular endothelial cells exhibited a high RLU value by binding to VEGF. In addition, as shown in FIG. 25 , it was confirmed that the cell-derived vesicle loaded by transforming the VEGF receptor also binds to VEGF and exhibits a high RLU value.

상기 결과를 통해 VEGF 수용체는 베지클 표면에 로딩되어 수용액에 존재하는 VEGF와 결합할 수 있고 VEGF 수용체가 로딩된 베지클을 VEGF 기능 저해제로 사용할 수 있음을 시사하고 있다.The above results suggest that the VEGF receptor can be loaded on the surface of the vesicle and bind to VEGF present in an aqueous solution, and that the VEGF receptor-loaded vesicle can be used as a VEGF function inhibitor.

11.6. 항암 약물이 로딩된 베지클의 제조11.6. Preparation of vesicles loaded with anti-cancer drugs

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구 또는 대식 세포에서 베지클을 제조하였다. 압출법과 밀도 구배의 방법을 사용하였으며, 압출 단계에서 항암 약물을 투여하여 약물을 로딩하였다.Vesicles were prepared from monocytes or macrophages transfected with the RNA transcription system of interest. The extrusion method and the density gradient method were used, and the drug was loaded by administering an anticancer drug in the extrusion step.

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구 또는 대식 세포를 5 × 106 cells/ml의 농도로 PBS 용액 3 ml에 현탁하였다. 상기 현탁 용액에 항암약물인 독소루비신(Sigma, No.D1515)을 각각 0, 100, 200, 400 μg/ml의 농도로 첨가하고 잘 섞었다. 상기용액을 구멍 크기가 10 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시킨 후, 구멍 크기가 5 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시키고, 이어서 구멍 크기가 1 μm인 멤브레인 필터에 3회 통과시켰다. 5 ml 용량의 초원심분리 튜브에 각각 50% 옵티프렙 1 ml, 5% 옵티프렙 1 ml, 멤브레인 필터를 통과한 세포 현탁액 3 ml을 차례로 담았다. 이후 100,000 × g에서 2 시간 동안 초원심분리하였다. 50% 옵티프렙과 5% 옵티프렙 사이의 층에서 독소루비신이 로딩된 베지클을 얻었다.Monocytes or macrophages transfected with the RNA transcription system of interest were suspended in 3 ml of PBS solution at a concentration of 5 × 10 6 cells/ml. Doxorubicin (Sigma, No.D1515), an anti-cancer drug, was added to the suspension solution at concentrations of 0, 100, 200, and 400 μg/ml, respectively, and mixed well. The solution was passed through a membrane filter with a pore size of 10 μm three times, then through a membrane filter with a pore size of 5 μm three times, and then through a membrane filter with a pore size of 1 μm three times. 1 ml of 50% OptiPrep, 1 ml of 5% OptiPrep, and 3 ml of the cell suspension passed through the membrane filter were sequentially placed in a 5 ml ultracentrifugation tube. It was then ultracentrifuged at 100,000 × g for 2 hours. Doxorubicin-loaded vesicles were obtained in the layer between 50% Optiprep and 5% Optiprep.

PBS를 이용해 각각 0, 5, 10, 20, 40 μg/ml의 농도로 희석한 독소루비신 용액 300 μl 를 준비하였으며, 각각 다른 농도의 독소루비신을 사용해 압출법을 통해 제조된 독소루비신이 로딩된 베지클을 100 μg/ml의 농도로 각각 300 μl 준비하였다. 96 웰 플레이트에 각 샘플을 100 μl씩 3개의 웰에 넣었다. Wallac 1420 VICTOR plate-reader(Perkin-Elmer Life Sciences) 기계에서 excitation 파장 488 nm, emission 파장 530 nm에서의 값을 얻었다. 독소루비신 용액의 값을 이용해 스탠다드 커브(standard curve)를 그린 후, 베지클에 들어간 독소루비신의 양을 정량하여 도 26에 나타내었다.300 μl of doxorubicin solution diluted with PBS to concentrations of 0, 5, 10, 20, and 40 μg/ml, respectively, was prepared, and doxorubicin-loaded vesicles prepared by extrusion using different concentrations of doxorubicin were 300 μl each was prepared at a concentration of μg/ml. In a 96-well plate, 100 μl of each sample was placed in 3 wells. Values were obtained at an excitation wavelength of 488 nm and an emission wavelength of 530 nm in a Wallac 1420 VICTOR plate-reader (Perkin-Elmer Life Sciences) instrument. After drawing a standard curve using the value of the doxorubicin solution, the amount of doxorubicin entering the vesicle was quantified and shown in FIG. 26 .

도 26은 단백질 양 1 μg의 베지클에 로딩된 독소루비신의 양을 나타내는 그래프이다. 100, 200, 400 μg/ml의 독소루비신을 사용할 경우, 각각 약 50 ng, 200 ng, 300 ng의 독소루비신이 베지클에 로딩됨을 확인하였다.26 is a graph showing the amount of doxorubicin loaded in vesicles with a protein amount of 1 μg. When using 100, 200, and 400 μg/ml of doxorubicin, it was confirmed that about 50 ng, 200 ng, and 300 ng of doxorubicin were loaded into the vesicle, respectively.

아래의 모든 실시예에서 독소루비신이 로딩된 베지클은 400 μg /ml의 독소루비신을 사용해 제조하였다.In all examples below, vesicles loaded with doxorubicin were prepared using 400 μg/ml doxorubicin.

11.7. 항암 약물이 로딩된 베지클의 특성 분11.7. Characteristics of vesicles loaded with anti-cancer drugs three

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구에서 제조한 베지클을 글로방전 탄소 코팅 구리 그리드에서 3 분간 흡착시켰다. 상기 그리드를 증류수로 세척한 후, 2% 우라닐아세테이트로 1 분 동안 염색하였다. JEM101 전자현미경으로 관찰하여 그 결과를 도 27에 나타내었다.Vesicles prepared from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest were adsorbed on a glow-discharged carbon-coated copper grid for 3 minutes. After washing the grid with distilled water, it was stained with 2% uranyl acetate for 1 minute. It was observed with a JEM101 electron microscope and the results are shown in FIG. 27 .

도 27의 투과전자현미경 이미지에 나타난 바와 같이, 단핵구로부터 압출법으로 제조한 베지클이 지질이중층으로 이루어져 있으며, 크기가 100 ~ 200 nm이고 대체로 구형을 이루고 있음을 알 수 있다.As shown in the transmission electron microscope image of FIG. 27, it can be seen that the vesicles prepared by the extrusion method from monocytes are composed of a lipid bilayer, have a size of 100 to 200 nm, and are generally spherical.

관심 RNA 전사시스템을 형질전환한 단핵구에서 제조한 베지클을 5 μg/ml의 농도로 PBS 1ml에 희석하였다. 베지클이 들어있는 PBS 1 ml을 큐벳에 넣고 동적 광산란 입도 분석기로 분석한 결과, 베지클의 크기는 100 ~ 300 nm이며, 평균 크기는 250 nm로 확인되었다. 상기 결과로부터, 항암 약물이 로딩되지 않은 베지클과 크기적으로 동일함을 알 수 있다.Vesicles prepared from monocytes transfected with the RNA transcription system of interest were diluted in 1 ml of PBS at a concentration of 5 μg/ml. As a result of putting 1 ml of PBS containing vesicles into a cuvette and analyzing with a dynamic light scattering particle size analyzer, the size of the vesicles was 100 to 300 nm, and the average size was confirmed to be 250 nm. From the above results, it can be seen that the anti-cancer drug is the same size as the non-loaded vesicle.

독소루비신이 로딩된 베지클 및 로딩되지 않은 베지클을 각각 5 μM의 DiO(Invitrogen, No.V22886)와 30 분간 배양하였다. DiO는 지질에 붙을 수 있으며, 녹색 형광을 나타내는 물질이다. DiO로 표지한 베지클을 20 μg/ml이 되도록 한 후, 커버 글라스(cover glass)에 50 μl를 점적하였다. 4℃에서 12시간 보관하여, 베지클이 커버 글라스에 코팅되도록 하였다. 커버 글라스를 슬라이드 글라스(slide glass)에 붙인 후, 형광 현미경에서 관찰하였다. 베지클은 DiO의 녹색 형광으로 관찰하였으며, 독소루비신은 자체의 빨간색 형광으로 관찰하여 그 결과를 도 28에 나타내었다.Doxorubicin-loaded and unloaded vesicles were incubated with 5 μM DiO (Invitrogen, No.V22886) for 30 minutes, respectively. DiO can attach to lipids and is a substance that exhibits green fluorescence. After adjusting the vesicles labeled with DiO to 20 μg/ml, 50 μl was spotted on a cover glass. Stored at 4° C. for 12 hours, the vesicles were coated on the cover glass. After attaching the cover glass to a slide glass, it was observed under a fluorescence microscope. Vesicles were observed with green fluorescence of DiO, and doxorubicin was observed with its own red fluorescence, and the results are shown in FIG. 28 .

도 28은 독소루비신이 로딩되지 않은 베지클 및 독소루비신이 로딩된 베지클의 형광 이미지이다. 도 28에 나타난 바와 같이, 독소루비신이 로딩되지 않은 베지클은 DiO로 표지되어 녹색 형광을 나타내지만, 독소루비신의 빨간색 형광은 보이지 않음을 알 수 있다. 반면, 독소루비신이 로딩된 베지클은 녹색 형광뿐만 아니라, 독소루비신의 빨간색 형광까지 나타남을 확인하였으며, 녹색 형광과 빨간색 형광이 같은 위치에 있음을 통해 독소루비신이 베지클에 로딩되었음을 확인하였다.28 is a fluorescence image of a vesicle not loaded with doxorubicin and a vesicle loaded with doxorubicin. As shown in FIG. 28 , the vesicles not loaded with doxorubicin were labeled with DiO and showed green fluorescence, but the red fluorescence of doxorubicin was not seen. On the other hand, it was confirmed that the doxorubicin-loaded vesicle showed not only green fluorescence but also red fluorescence of doxorubicin, and it was confirmed that doxorubicin was loaded into the vesicle through the presence of the green fluorescence and the red fluorescence at the same location.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변형하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변형 또는 화학적 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be embodied in other specific forms without modifying its technical spirit or essential features. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not limiting. The scope of the present invention should be construed as including all modifications or chemically modified forms derived from the meaning and scope of the claims to be described later and equivalent concepts rather than the detailed description above are included in the scope of the present invention.

Claims (31)

관심 RNA를 증폭하는 숙주세포에서 유래하는 베지클을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도. An RNA transcription system of interest characterized by a vesicle derived from a host cell that amplifies the RNA of interest, a cell comprising the same and a use thereof. 제1항에 있어서, 상기 관심 RNA는
mRNA(메신저 RNA), rRNA(리보솜 RNA), tRNA(트랜스퍼 RNA), miRNA(마이크로 RNA), siRNA(작은 간섭 RNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, Circular RNA, 리보자임 및 RNA 압타머를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템 및 이를 포함하는 세포주.
The method of claim 1, wherein the RNA of interest is
Includes messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), transfer RNA (tRNA), microRNA (miRNA), small interfering RNA (siRNA), shRNA, trans-activating crispr RNA, circular RNA, ribozymes and RNA aptamers An RNA transcription system of interest characterized by any one or more selected from the group and a cell line comprising the same.
제1항에 내지 제2항 있어서, 상기 숙주세포는
세포벽이 있는 원핵생물, 효모 및 식물세포를 포함하는 숙주세포; 및
세포벽이 없는 동물세포를 포함하는 숙주세포;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 1 to claim 2, wherein the host cell
host cells including cell-walled prokaryotes, yeast and plant cells; and
A host cell including an animal cell without a cell wall; RNA transcription system of interest characterized by any one selected from the group comprising, a cell comprising the same, and a use thereof.
제3항에 있어서, 상기 숙주 세포는
동물, 식물, 효모 및 박테리아를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나이며,
여기서, 박테리아는 Corynebacterium glutamicum (코리네박테리움 글루타미쿰), 대장균 BE42, 대장균 HB101, 대장균 JM101, 대장균 LE392, 대장균 MC1061, 대장균 Y1088 및 대장균 W3110을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나에 상기 리보뉴클레아제 III를 코딩하는 유전자의 발현을 약화시키거나 유전자를 파괴함으로써 리보뉴클레아제 III의 활성을 감소시키는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 3, wherein the host cell
Any one selected from the group containing animals, plants, yeasts and bacteria,
Here, the bacteria are Corynebacterium glutamicum (Corynebacterium glutamicum), Escherichia coli BE42, Escherichia coli HB101, Escherichia coli JM101, Escherichia coli LE392, Escherichia coli MC1061, Escherichia coli Y1088 and Escherichia coli W3110. An RNA transcription system of interest characterized in that it reduces the activity of ribonuclease III by attenuating the expression of the gene encoding III or disrupting the gene, a cell comprising the same and a use thereof.
제1항 내지 제4항에 있어서, 상기 숙주 세포는
대장균 균주 HT115(DE3)를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 1 to 4, wherein the host cell
An RNA transcription system of interest characterized by E. coli strain HT115 (DE3), cells comprising same and uses thereof.
제1항 내지 제5항에 있어서, 상기 RNA 전사 시스템은
a) RNA Polymerase(중합효소) 발현 단위; 및
b) 관심 RNA 단위;를 포함하는 시스템을 포함하며,
여기서, 이들의 작동을 가능하게 연결되는 구성을 하는 것을 특징으로 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 1 to 5, wherein the RNA transcription system
a) RNA Polymerase (polymerase) expression unit; and
b) a system comprising an RNA unit of interest;
Here, the RNA transcription system of interest, characterized in that it has a configuration capable of being linked to their operation, a cell comprising the same, and a use thereof.
제6항에 있어서, 상기 관심 RNA 단위에서 제조되는 mRNA의 우리딘을 슈도우리딜화하기 위해서, 상기 RNA 전사 시스템은
H/ACA sRNP 또는 eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes)의 발현 단위를 추가하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 6, wherein in order to pseudouridine the uridine of the mRNA produced from the RNA unit of interest, the RNA transcription system
An RNA transcription system of interest characterized by adding an expression unit of H/ACA sRNP or eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes), a cell comprising same and a use thereof.
제7항에 있어서, 상기 eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes)은
대장균, 효모 및 사람을 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나에서 기원하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 7, wherein the eukaryotic stand-alone pseudouridine synthases (Pus enzymes)
An RNA transcription system of interest, characterized in that it originates from any one selected from the group consisting of Escherichia coli, yeast and human, a cell comprising the same, and a use thereof.
제6항 내지 제8항에 있어서, 상기 RNA 중합효소 발현 단위; 및
관심 RNA 단위;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 운반하는 벡터를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 6 to 8, wherein the RNA polymerase expression unit; and
An RNA transcription system of interest characterized by a vector carrying any one or more selected from the group comprising; an RNA unit of interest, a cell comprising the same, and a use thereof.
제9항에 있어서, 상기 벡터는
대장균 플라스미드, 박테리오파지(λ, M13, P1), 바이러스(동물 바이러스-레트로바이러스, 아데노바이러스, 아데노 관련 바이러스, 단순 헤르페스 바이러스, 백시니아 바이러스 등; 곤충 바이러스 - 배큘로 바이러스, 식물 바이러스 - 콜리플라워 모자이크 바이러스, 감자 바이러스 X, 쌍둥이자리 바이러스 등), 아그로박테리움 투메파시엔스 기반 벡터, 키메라 플라스미드(코스미드, 파지미드, 파스미드 및 포스미드), 인공 염색체(YAC, BAC, PAC, MAC 및 HAC) 및 비 대장균 벡터(예: 바실러스 및 슈도모나스 벡터 등) 기반 벡터를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
10. The method of claim 9, wherein the vector is
Escherichia coli plasmid, bacteriophage (λ, M13, P1), virus (animal virus - retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes simplex virus, vaccinia virus, etc.; insect virus - baculovirus, plant virus - cauliflower mosaic virus , potato virus X, Gemini virus, etc.), Agrobacterium tumefaciens based vectors, chimeric plasmids (cosmids, phagemids, phsmids and fosmids), artificial chromosomes (YAC, BAC, PAC, MAC and HAC) and An RNA transcription system of interest characterized by at least one selected from the group containing vectors based on non-E. coli vectors (eg, Bacillus and Pseudomonas vectors, etc.), cells comprising the same, and uses thereof.
제6항 내지 제10항에 있어서, 상기 숙주세포가 진핵세포인 경우는 RNA 중합효소 발현 단위는
a) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 숙주세포에서 번역할 수 있는 mRNA 구조체이며,
여기서, 또는 상기 mRNA 구조체에 캡핑효소의 촉매단위를 번역할 수 있는 mRNA를 추가할 수 있으며; 및
(b-1) 상기 DdRp에서 작동하는 프로모터;
(b-2) 5‘UTR;
(b-3) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) ORF 또는 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나; 및
(b-4) 3'UTR;을 포함하는 DNA 구조체를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 6 to claim 10, wherein when the host cell is a eukaryotic cell, the RNA polymerase expression unit is
a) an mRNA structure capable of translating any one selected from the group containing DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof in a host cell,
Alternatively, mRNA capable of translating the catalytic unit of the capping enzyme may be added to the mRNA structure; and
(b-1) a promoter operating on the DdRp;
(b-2) 5'UTR;
(b-3) any one selected from the group containing DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof, or any one selected from the group containing RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) ORF and variants thereof; and
(b-4) 3'UTR; a RNA transcription system of interest comprising a DNA structure comprising the same, a cell comprising the same, and a use thereof.
제6항 내지 제11항에 있어서, 상기 숙주세포가 원핵세포인 경우는 상기 RNA 중합효소 발현 단위는
a) 숙주세포에서 작동하는 프로모터;
b) 리보솜 결합 부위(ribosome binding site, RBS)
c) DNA dependent RNA Polymerase(DdRp) ORF 및 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 또는 RNA dependent RNA Polymerase(RdRp) ORF 또는 그의 변이체를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나; 및
(d) 전사 종결서열;을 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 6 to claim 11, when the host cell is a prokaryotic cell, the RNA polymerase expression unit
a) a promoter that operates in the host cell;
b) ribosome binding site (RBS)
c) any one selected from the group containing DNA dependent RNA Polymerase (DdRp) ORF and variants thereof, or any one selected from the group containing RNA dependent RNA Polymerase (RdRp) ORF or variants thereof; and
(d) a transcription termination sequence; an RNA transcription system of interest comprising the same, a cell comprising the same, and a use thereof.
제12항에 있어서, 상기 프로모터는
아세트산, 에탄올, 피루브산 등으로 유도될 수 있는 pta, aceA, aceB, adh 및 amyE 프로모터;
cspB, SOD 및 tuf 프로모터를 포함하는 군;
lac 프로모터, tac 프로모터, trc 프로모터를 포함하는 군;
F1 프로모터, T7 프로모터, T5 프로모터, T3 프로모터 및 SP6 프로모터와 같은 파지 유래의 프로모터를 포함하는 군;를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 12, wherein the promoter
pta, aceA, aceB, adh and amyE promoters inducible with acetic acid, ethanol, pyruvic acid, and the like;
a group containing the cspB, SOD and tuf promoters;
a group containing a lac promoter, a tac promoter, and a trc promoter;
A group comprising phage-derived promoters such as F1 promoter, T7 promoter, T5 promoter, T3 promoter and SP6 promoter; an RNA transcription system of interest characterized in that any one selected from the group comprising, a cell comprising the same, and their Usage.
제11항 내지 제12항에 있어서, 상기 DdRp는
a) DdRp 또는 그 변이체;
b) 캡핑효소;
c) 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인; 및
d) 링커;를 포함하는 ctDdRp이며,
여기서, 또는 추가적으로 Poly(A) 중합효소를 포함시키는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 11 to 12, wherein the DdRp is
a) DdRp or a variant thereof;
b) a capping enzyme;
c) the RNA binding domain of the tethering system; and
d) ctDdRp comprising a linker;
Here, or additionally, the RNA transcription system of interest, characterized in that it comprises a Poly (A) polymerase, a cell comprising the same and a use thereof.
제14항에 있어서, 상기 테더링 시스템의 RNA 결합 도메인과 특이적으로 결합하는 RNA 염기서열은
상기 관심 RNA 단위에 위치하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 14, wherein the RNA sequence that specifically binds to the RNA binding domain of the tethering system
The RNA transcription system of interest, characterized in that located in the RNA unit of interest, a cell comprising the same and a use thereof.
제11항 내지 제12항에 있어서, 상기 RdRp는
알파바이러스 RdRp를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 11 to 12, wherein the RdRp is
An RNA transcription system of interest characterized by alphavirus RdRp, cells comprising same and uses thereof.
제11항에 있어서, 상기 전사 종결서열은
Rho 의존 종결서열 또는 Rho 독립 종결서열을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 11, wherein the transcription termination sequence
An RNA transcription system of interest characterized by a Rho-dependent termination sequence or a Rho-independent termination sequence, a cell comprising the same and a use thereof.
제6항에 있어서, 상기 관심 RNA 단위는
상기 DdRp를 포함하는 상기 RNA 중합효소 발현 단위인 경우에
a) 상기 DdRp에 의해 작동하는 프로모터;
b) 관심 RNA를 인코딩하는 DNA; 및
c) 전사 종결서열;를 포함하는 것을 하는 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 6, wherein the RNA unit of interest is
In the case of the RNA polymerase expression unit containing the DdRp
a) a promoter driven by the DdRp;
b) DNA encoding the RNA of interest; and
c) a transcription termination sequence; an RNA transcription system of interest characterized in that it comprises, a cell comprising the same and a use thereof.
제18항에 있어서, 상기 프로모터는
T7 프로모터, T3 프로모터 및 SP6 프로모터를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나 이상을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 18, wherein the promoter
An RNA transcription system of interest characterized by at least one selected from the group consisting of a T7 promoter, a T3 promoter and an SP6 promoter, a cell comprising the same, and a use thereof.
제6항 또는 제18항에 있어서, 상기 관심 RNA 단위는
상기 RdRp를 포함하는 상기 RNA 중합효소 발현 단위인 경우에
a) 숙주세포에서 작동하는 프로모터;
b) 상기 RdRp에 의해 복제되고 관심 RNA를 포함하는 레플리콘 RNA를 인코딩하는 DNA; 및
c) 전사 종결서열;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
19. The method of claim 6 or 18, wherein the RNA unit of interest is
In the case of the RNA polymerase expression unit containing the RdRp
a) a promoter that operates in the host cell;
b) DNA that is copied by said RdRp and encodes a replicon RNA comprising the RNA of interest; and
c) a transcription termination sequence; an RNA transcription system of interest comprising the same, a cell comprising the same and a use thereof.
제20항에 있어서, 상기 레플리콘 RNA는
알파바이러스에서 기원하는 SGP를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
21. The method of claim 20, wherein the replicon RNA is
An RNA transcription system of interest comprising an SGP originating from an alphavirus, a cell comprising the same and a use thereof.
제1항에 있어서, 상기 관심 RNA 증폭은,
a) 상기 관심 RNA 전사 시스템을 갖는 숙주세포를 배양하고 관심 RNA를 전사하고, 숙주세포에 관심 RNA 축적; 및
b) 변형되지 않은 균주에 비해 리보뉴클레아제 III의 활성이 감소되도록 변형된 숙주세포로부터 관심 RNA를 수집하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 1, wherein the amplification of the RNA of interest,
a) culturing a host cell having the RNA transcription system of interest, transcribing the RNA of interest, and accumulating the RNA of interest in the host cell; and
b) collecting an RNA of interest from a host cell modified to have reduced activity of ribonuclease III compared to an unmodified strain; a RNA transcription system comprising the same, a cell comprising the same, and a use thereof .
제22항에 있어서, 상기 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포에서 세포유래 베지클(CDV)의 제조 방법으로,
(a) 상기 세포를 포함하는 현탁액에서 CDV를 제조하는 단계; 및
(b) 상기 현탁액으로부터 제조된 CDV를 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
23. The method of claim 22, wherein the method for producing a cell-derived vesicle (CDV) in a host cell containing the RNA transcription system of interest,
(a) preparing CDV from a suspension containing the cells; and
(b) separating the prepared CDV from the suspension; an RNA transcription system of interest comprising the, a cell comprising the same, and a use thereof.
제23항에 있어서, 관심 RNA 전사 시스템을 포함된 숙주 세포 원형질체 유래 베지클의 제조 방법으로,
(a) 상기 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주세포에서 세포벽을 제거하여 원형질체를 수득하는 단계;
(b) 상기 원형질체를 포함하는 현탁액에서 CDV를 제조하는 단계; 및
(c) 상기 현탁액으로부터 제조된 CDV를 분리하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
24. The method of claim 23, wherein the method for producing a host cell protoplast-derived vesicle containing the RNA transcription system of interest,
(a) obtaining protoplasts by removing cell walls from host cells containing the RNA transcription system of interest;
(b) preparing a CDV from a suspension containing the protoplasts; and
(c) isolating the prepared CDV from the suspension; an RNA transcription system of interest comprising a, a cell comprising the same, and a use thereof.
제23항 내지 제24항에 있어서, 상기 분리 단계는
밀도 구배, 초원심분리, 여과, 투석, 및 자유 유동 전기이동법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법을 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
25. The method of claim 23-24, wherein the separation step
An RNA transcription system of interest characterized in that it is performed using a method selected from the group consisting of density gradient, ultracentrifugation, filtration, dialysis, and free flow electrophoresis, a cell comprising the same, and a use thereof.
제23항 내지 제25항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주세포는
세포막융합 물질을 발현하도록 형질전환된 세포인 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 23 to 25, wherein the transformed host cell
An RNA transcription system of interest, characterized in that it is a cell transformed to express a cell membrane fusion material, a cell comprising the same, and a use thereof.
제 23항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주 세포는
질병 치료용, 진단용 또는 백신용 물질을 탑재하는 것을 특징으로 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
27. The method of any one of claims 23 to 26, wherein the transformed host cell is
An RNA transcription system of interest, characterized in that it is equipped with a substance for treating, diagnosing or vaccinating a disease, a cell comprising the same, and a use thereof.
제27항에 있어서, 상기 질병 치료용, 진단용 또는 백신용 물질은
항암제, 항염증제, 혈관신생 저해제, 펩타이드, 단백질, 독소, 핵산, 비드, 마이크로입자, 및 나노 입자로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
28. The method of claim 27, wherein the disease treatment, diagnosis or vaccine material
An RNA transcription system of interest, characterized in that at least one selected from the group consisting of anticancer agents, anti-inflammatory agents, angiogenesis inhibitors, peptides, proteins, toxins, nucleic acids, beads, microparticles, and nanoparticles, cells comprising the same, and uses thereof.
제1항에 있어서, 상기 관심 RNA는 mRNA,trans-activating crispr RNA, Circular RNA, 리보자임 및 RNA 압타머를 포함하는 군에서 선택되어진 어느 하나인 경우,
상기 관심 RNA 전사시스템을 포함하는 숙주세포에서 증폭된 선정된 RNA를 분리 및 정제된 선정된 RNA를 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
The method of claim 1, wherein the RNA of interest is any one selected from the group consisting of mRNA, trans-activating crispr RNA, circular RNA, ribozyme and RNA aptamer,
The RNA transcription system of interest characterized by the selected RNA obtained by isolating and purifying the selected RNA amplified from the host cell containing the RNA transcription system of interest, a cell comprising the same and a use thereof.
제29항에 있어서, 상기 관심 RNA의 정제 방법은
a) 융해된 숙주세포를 포함하는 불순한 제제로부터 관심 RNA를 침전시키는 단계;
b) 침전된 관심 RNA를 포함하는 상기 불순한 제제를, 막여과를 포함하는 정제공정을 처리하여 상기 침전된 관심 RNA를 막으로 포집하는 단계; 및
c) 관심 RNA를 재가용화시킴으로써 상기 막으로부터 상기 포집된 침전 관심 RNA를 용출시키고, 이로써 정제된 관심 RNA 용액을 수확하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도.
30. The method of claim 29, wherein the method of purifying the RNA of interest
a) precipitating the RNA of interest from an impure preparation comprising lysed host cells;
b) subjecting the impure preparation containing the precipitated RNA of interest to a purification process including membrane filtration to capture the precipitated RNA of interest with a membrane; and
c) eluting the captured precipitated RNA of interest from the membrane by resolubilizing the RNA of interest, thereby harvesting the purified RNA of interest solution, a cell comprising the same, and their Usage.
제1항에 있어서, 상기 관심 RNA 전사 시스템을 포함하는 숙주 세포에서 분비하는 엑소좀(exosome)을 특징으로 하는 관심 RNA 전사 시스템, 이를 포함하는 세포 및 이들의 용도. The RNA transcription system of interest according to claim 1, characterized by an exosome secreted from a host cell comprising the RNA transcription system of interest, a cell comprising the same, and a use thereof.
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