KR890003086B1

KR890003086B1 - 유전자 재조합 기술에 의한 사람 알파 인터페론의 제조방법

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Publication number: KR890003086B1
Application number: KR1019860010567A
Authority: KR
Inventors: 이현환; 유리안; 김광수; 현형환; 유무영
Original assignee: 제일제당 주식회사; 손영희
Priority date: 1986-12-10
Filing date: 1986-12-10
Publication date: 1989-08-21
Also published as: KR880007720A

Abstract

내용 없음.

Description

유전자 재조합 기술에 의한 사람 알파 인터페론의 제조방법

제1도 나말바 세포로 부터 유전자 군락을 만들고 이 군락으로 부터 사람알파 인터페론 유전자를 갖는 재조합 플라스미스 pHMZ의 제조 모식도.

제2도 사람 알파 인터페론 A 유전자를 변형하여 재조합 플라스미스 pHMZI의 제조 공정도.

제3도 "trp"프로모우터 주위의 염기서열을 나타낸 그림.

제4도 제3도에서 "trp" 및 그 주위의 서열을 갖는 재조합 플라스미드 pGMZ의 제조 및 "trp"프로모우터, 오퍼레이터, 에스디시퀸스만 갖는 "trp"프로모우터의 제조 공정도.

제5도 플라스미드 pHMZI과 제4도의 "trp"프로모우터로 부터 재조합 플라스미드 pHMI의 제조 공정도.

제5도 pHMI에 있어서 사람알파 인터페론 A 유전자와 "trp"프로모우터 연결 부위의 염기서열.

제7도 사람 알파 인터페론 A 유전자를 가진 형질발현 플라스미드 pHMI의 제한 효소 지도.

제8도 "trp"프로모우터 및 사람알파 인터페론 A 유전자내의 EcoRI^*위치 및 염기서열.

제9도 재조합 플라스미드 pHMI으로 부터 EcoRI*를 사용하여 재조합 플라스미드 pT

L 918의 제조공정도.

제10도 pT

L 918에서"tac"프로모우터와 사람 알파 인터페론 A 유전자의 집합 부위의 염기서열.

제11도 재조합 플라스미드 pHMI과 pKK 233-3으로 부터 사람 알파 인터페론 A 유전자를 가진 재조합 플라스미드 pYR II의 제조 공정도.

제12도 사람 알파 인터페론 A의 아미노산 서열 및 염기서열과 3' 터미네이터의 염기서열.

본 발명은 재조합 DNA기술 (Recombinant DNA Technology)을 이용하여 사람 백혈구 인터페론을 코딩하는 유전자를 벡터에 삽입시키고, 형질 발현시켜 사람 인터페론을 대장균에서 생성하는 것에 관한 것이다. 재조합 DNA기술의 출현과 함께 매우 다양한 유용한 폴리펩타이드의 인공적 세균 생성이 가능하게 되었다. 소마토스타틴(K.Itakura, et al, Science, 198, 1956(1977)), 인간 인슐린(D.V. Goeddel et al, Proc. Nat'1. Acad. Sci. USA. 76, 106, 1979) 및 인간 성장호르몬(D. V. Goeddel, Nature, 281, 544, 1979)과 같은 목적하는 폴리펩타이드들을 재조합 DNA기술에 의하여 대장균으로 부터 생산하는 방법이 이미 연구되어져 왔으며, 이러한 기술은 각종 질병에 대항하는 호르몬, 효소, 항체 및 백신의 인공제조에 사실상 유용한 폴리펩타이드들을 대장균에서 생산할 수 있게 하였다. 상기 언급한 대표적인 예를 더욱 자세히 설명하고 있는 상기 인용물과 참고 문헌은 본 발명의 배경을 설명하기 위하여 단지 참고 자료로 서술한 것이다.

본 발명에 대한 이해를 보다 쉽게하기 위하여 본 발명에 사용된 용어의 정의에 대해 하기에 기술하였다.

"유전자(gene)"란

생명의 기본 물질로서 DNA나 혹은 RNA를 말한다. 대장균의 경우와 달리, 고등동물의 경우 인터페론이라는 염기 서열이 DNA내에 있어 차이가 있다.

"전사(transcription)"란

형질 발현 체계에서 DNA로 부터 RNA가 만들어지는 일련의 과정을 말한다.

"씨 DNA(cDNA)"란

고등동물의 유전자 DNA에서 인터페론을 제거하기 위하여 시험관에서 mRNA로 부터 DNA를 합성한 것을 말한다.

"벡터혹은 클로닝비이클(vector or cloning vehicle)"란

특정한 유전자를 대장균이나 다른 세포에서 발현 시키기 위하여 외부 유전자를 삽입시킬 수 있는 유전자 운반체를 말한다.

"형질도입(혹은 전환)(transformation)"이란

재조합 플라스미드를 미생물 내에 전이시키는 과정을 말한다.

"형질 발현기구(expression system)"란

단백질을 합성하기 위한 모든 장치를 포함하며, 틋히 프론모터, 오퍼레이터, 라이보솜 부착위치(Ribosome binding site), 에스디(SD)씨퀸스등을 총칭한다.

"제한효소(restriction enzyme)"란

유전자 내의 특정한 염기를 인지하여, 기질에 따라 특이하게 일정한 양식을 갖도록 자를 수 있는 효소를 말하며 이렇게 하여 만들어진 지도를 "제한효소 지도(restriction map)"라 한다.

"항생제 내성 유전자(antibiotics-resistant gene)"란

플라스미드내에 존재하는 특이한 염기서열로서, 항생제에 저항성을 가질 수 있도록 특정한 단백질을 합성할 수 있는 유전자를 말한다.

인체의 백혈구 인터페론(human leukocyte interferon ; Le IFN)은 이삭과 린덴만(Proc. R. Soci. Biochem147,258. 1957)에 의하여 항 바이러스 작용이 있음이 최초로 밝혀진 이래 이의 성격을 규명하고 정제하여 항암 및 항 바이러스 제제로서의 가능성을 밝히려는 연구가 현재까지 계속되고 있다.

세가지 형태의 인터페론 즉, 백혈구 인터페론(인터페론

, IFN-

), 섬유 아세포 인터페론(인터페론

, IFN-

) 및 면역 인터페론(인터페론-r, IFN-r)이 문헌에 알려져 있는데(W. E. Stewart, "The interferon system"., Springer-Verlag vienna/New York, 2nd ed, 1981)이들 인터페론은 유도제의 종류에 따라 각각 다른 기원으로 부터 유도될 수 있으며 바이러스에 의해 자극된 사람 백혈구 또는 사람 골수 아세포는 백혈구 인터페론(IFN-

)을, 바이러스 또는 적합한 핵산으로 유도된 사람 섬유 아세포는 섬유 아세포 인터페론(IFN-

)을 생성한다.

본 발명에서는 바이러스로 유도된 사람 백혈구 인터페론 생산 세포주로 부터 백혈구 인터페론 유전자를 분리하여 대장균에서 생산하는 것을 포함한다.

백혈구 인터페론은 분자량이 약 17,500-21,000이며(Rubinstein et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 640-644, 1979)이들의 비 활성도는 mg당 약 2×10⁸-1×10⁹정도이나 종래의 세포 배양법에 의한 백혈구 인터페론의 회수율은 대단히 낮았다. 따라서, 이 인터페론의 생산 증강법에 대한 획기적인 방법이 요구되고 있으며 이는 재조합 DNA기술에 의하여 어느정도 해결될 수 있었다. 즉, 본 발명에서는, 회수율이 낮은 세포주로 부터 백혈구 인터페론을 코드하는 유전다를 분리하여 대장균에서 동종의 백혈구 인터페론의 생산을 시도한 것이다.

백혈병을 일으키는 백혈구로 부터 분리되는 백혈구 인터페론은 분리된 인터페론으 아미노산 서열이 단지 일부만 결정되어 질 수 있고, 또한 분리시에 많은 양의 혈액이 필요하다는 단점과, 백혈병을 일으키는 백혈구로 부터 분리하였기 때문에 임상 시험에 제한이 따르며, 치료적 용도의 인터페론을 다량으로 공급하기에는 불충분하다는 단점이 있었다. 그러나 상기한 바와같이 재조합 DNA기술은 이러한 목적의 수종의 단백질을 다량으로 공급할 수 있는 길을 열어 놓았다.

재조합 DNA의 구성은 하기의 몇가지로 이루어진다. 첫째, 목적하는 단백질을 코드하는 유전자를 공급할 수 있는 유전자의 근원과, 둘째, 이들 유전자로 부터 필요한 부분을 제할효소 또는 그외의 방법을 사용한 변형이다. 이는 고등 동물의 경우 RNA로 부터 DNA를 생성시키는 합성이나, 혹은 유전자의 양 말단을 변형하는 방법등이 포함된다. 세째, 이들 목적하는 단백질을 코드하는 유전자를 운반 할 수 있는 유전자 운반체가 필요하다. 네째, 이 재조합된 목적하는 단백질의 유전자를 포함한 재조합 플라스미드의 형질 전환에 필요한 숙주세포이다.

본 발명에서는 상기의 4가지 조건을 만족시키기 위해, 사람 백혈구 인테페론(type A)을 그 목적하는 단백질로 하고 그 유전자 공급원으로는 세포주 Namalwa를 선택하였다. Namalwa 세포주는 생산하는 인터페론의 60%가 Subtype A와 2a인 것으로 알려져 있으며, 인터페론 A가 약 60%, 인터페론 2a가 약 40%를 차지하는 것으로 알려져 있다. 이들의 분자량은 Sephadex G-75로 결정하면 약 22,000과 18,000으로 이로써 유전자 공급원은 훌륭히 그 구성 요소를 만족하게 되는 것이다.

재조합된 유전자를 표현(혹은 형질 발현)시키기 위해서는 몇가지의 요소가 필요한데, 프로모우터(promoter)와 오퍼레이트(operator) 및 에스디 위치(SD site)등이 가장 중요하다. 종래에는 프로모우터로 "trp"promoter 같은 강력한 프로모우터를 사용하는 것이 좋은 것으로 알려져 왔으나 더욱 좋은 프로모우터는 강력하면서도 그 표현을 인위적으로 조절 할 수 있어 목적하는 단백질의 생산을 용이하게 할 수 있는 것이다.

이와 같은 프로모우터로는 "trp"이나 람다 파아지로 부터 유래된 "pL"프로모우터를 사용하는 것이 통례로 되어 있으나, "trp"을 사용할 경우 배지내의 트립토판(tryptophan)의 농도를 조절하는데 어려움이 있으며 "pL"프로모우터를 사용할 경우에는 온도를 조절함으로써 그 형질의 발현을 조절 할 수는 있으나"

cI"유전자가 반듯이 관계해야 하는데 문제가 있었다. 또한 비독성 유전인자 생성물의 과량 생산은 숙주세포에 해로우므로 숙주-백터 시스템의 안정성을 감소시키고, 클로운화 유전자의 복제 및 해독 능력을 감소시키므로 박테리아 성장중에 발현을 개선하도록 조절하여야 하였으나, "tac"프로모우터의 사용함으로써 이러한 문제를 훨씬 더 용이하게 해결할 수 있었다.

따라서, 본 발명은 "tac"프로모우터를 사용한 사람 백혈구 인터페론의 대장균애의 생성에 관한 것으로 여러조절 인자의 조절 방법과 이 벡터가 소유하고 있는 cloning 부위에 맞게 클로닝 할 수 있는 방법 및 에스디 자리와 해독 개시점 간의 거리를 조절함으로써 백혈구 인터페론의 생성 능력을 향상 시킬 수 있는 것에 관한 것이다.

본 발명에서는 이러한 목적을 달성하기 위하여 Namalwa 세포로 부터 백혈구 인터페론 mRNA를 분리하여 cDNA를 합성한 후 먼저 "trp"프로모우터의 조절 하에서 발현시켜 보았다. 그리고 이를더 발전시킬 목적으로 백혈구 인터페론 유전자를 EcoRI 스타(EcoRI star, EcoRI^*)라는 제한 효소를 사용하여 다시 "tac"프로모우터의 조절하에 놓이게 한 것이다. 그러므로 본 발명은 특정하게 변형된 정상적이 아닌 제한 효소 EcoRI인지 부위를 EcoRI^*를 사용하여 절단 한 후, 다시 EcoRI 정상인지 부위에 서브클로닝(subcloning)하는 방법에 관한 것이다.

EcoRI^*는 Polisky 등(Proc. Natl. Acad. Sci 72.3310, 1975)에 의하여 밝혀진 후, 이의 인지 부위가 정상적인 EcoRI(5'-

-3')에서 변형된 것(예 5'-

-3' 혹은 5'-

-3')이기 때문에 재조합 DNA 기술에 있어서 그 사용 방법이 외면되어져 왔으며, 무용한 것으로 인시되어져 왔다. 그러나 본 발명에서는 이 EcoRI^*의 작용 최적 조건을 찾아 내어 이의 재조합 DNA의 기술에의 응용을 성공적으로 수행하였다(이 등 1986. 한국 유전학회 준비중).

본 발명에서 목적하는 사람 백혈구 인터페론 유전자를 "trp"프로모우터에 연결시켜 대장균에서 발현 가능하게 한 후 다시 EcoRI^*를 사용하여"tac"프로모우터의 조절하에서 백혈구 인터페론을 대장균에서 발현시키기 위해서는 몇가지의 구성 요소가 수반된다. 첫째, 백혈구 인터페론 유전자와 형질 발현기구 예컨데 "trp"이나 "tac"프로모우터를 사용할 경우 SD 위치와 해독 개시점의 거리가 매우 중요하다. 둘째, "tac"프로모우터를 사용할 경우 이 재조합 유전자를 가진 플라스미드를 형질 전환 시킬 수 있는 숙주를 선택해야 한다.

조금 자세히 기술하면 "tac"프로모우터는 "trp"의 -35지역 위치와 "lac"프로모우터의 "-10"지역 위치 및 오퍼레이터(operator)를 합성한 것으로 (Boer 등, Proc. Natl. Acad. Sci. USA78, 21, 1983)RAN 폴리머레이스(RNA polymerase)에 매우 강한 친화성을 갖는 것이다. 따라서, 숙주는 목적하는 유전자의 발현을 조절할 수 있는 여건을 갖추어야 하므로 숙주내의 돌연변이체, 즉 "lac"리프레스 유전자(lac repressor gene, lac I)에 변이가 일어난 숙주, 예컨대 대장균(E. coli)JM 105, 등을 사용하여야 한다.

따라서 본 발명은 "tac"프로모우터 하에서 목적하는 유전자는 발현을 용이하게 할 수 있는 숙주의 선택에 관한 것이다.

유전자를 발현시키기 위해서는 프로모우터나 오퍼레이터 같은 엎 스트림(upstream)부위의 염기 서열이 매우 중요한 위치를 차지하지만, 한편으로는 다운 스트림(downstream)의 염기 서열도 매우 중요하다.

본 발명에 따르면 사람 백혈구 인터페론 유전자는 3' 말단 부위의 스톱코돈(stop codon)뒤쪽으로 약 330개의 자연적인 아데닌-티민의 풍부한 지역(A-T rich regiobn)이 존재하며 이것은 RAN 폴리머레스(RNA polymerase)의 DNA에 대한 친화력을 약화시켜 전사가 정지하도록 하는 것으로 밝혀졌다.

따라서 본 발명에서는 이 터니네이터(terminator) 부분을 강화시키기 위하여 강력한 터미네이터로 알려진 rrnB로서 그 종결 능력을 더욱 강화하였으며 한편으로 앰리실린에 저항성을 일으킬수 있는 락타메이스 유전자를 도입하였다.

이로서 종결 능력이 향상 되었으며 플라스미드 pYR II가 테트라사이클린과 앰피실린에 동시 내성을 가질 수 있게 되었다. 따라서, 본 발명은 강력한 터미네이터를 인공적으로 연결시켜, 목적 단백질의 형질 발현 능력을 증가시키는 동시에 테트라사이크린과 앰피실린에 내성을 가질 수 있는 플라스미드 백터의 제조에 관한 것이다.

재조합 DNA의 기술의 성공 여부는 한편으로 숙주의 선택에 달려 있다. 적당하고 적합한 숙주의 선택은 목적하는 단백질의 안정성을 높이고 숙주 내에서의 발현 체계를 원활하게 하여준다.

본 발명에 사용될 수 있는 숙주는 대장균, 바실러스, 효모, 등이며 대장균으로는 이.콜라이 JM 105 혹은 JM 103, 등이 사용될 수 있다. 백혈구 인터페론 유전자를 전술한 여러 재조합 플라스미드로 부터 재 분이하여 적당한 인공 변형을 가하면 숙주의 범위를 광범위하게 늘일 수 있게 된다.

따라서 본 발명은 사람 백혈구 인터페론 유전자를 분리하여 인공 변형을 가한 후 형질정환 시킬 수 있는 숙주에 관한 것이다.

본 발명의 목적인 인간 백혈구 인터페론 유전자를 대장균에서 발현시키기 위해서는 아래의 방법을 연속적으로 수행하여야 하며 이들은 모두 본 발명의 범위에 귀속된다.

A. 사람 백혈구 인터페론 mRNA의 공급, 분리 및 정제 사람 백혈구 인터페론을 생산하는 세포주인 나말바 세포를 센다이 바이러스를 사용하여 12-16시간 동안 인터페론의 생성을 유도시킨 후 사이클로 헥시마이드로 처리 하였다(김 동, 한국 바이러스 학회지 14, 27-33, 1984 : 김 동, 한국바이러스 학회지 14, 35-41, 1984)이렇게 하면 백혈구 인터페론의 mRNA의 생성이 유도되므로 유도된 세포를 모아 비이온화 청정제(Nonionic detergent)를 사용하여 세포를 용해시킨 후 원심분리하여 상동액을 회수한 후 수크로오스 농도 구배원심 분리법에 의해 폴리솜의 침전물을 얻었다. 이 침전물을 소량의 에스 디 에스(SDS)가 함유된 완충액에 녹인 후 올리고디티 셀룰로오스 카럼(oligod(T)-cellulose column)에 통과시켜 total mRNA를 회수하고 (Aviv and Leder, Proc. Natl. Acad. Sci. 69, 1408, 1972)스크로오스 농도구배 원심분리법에 의하여 Green등 (Green et al, Arch. Biochem. Biophys. 172,74-89, 1976)의 방법에 따라 폴리(A) mRNA12S의 분획을 회수 하였다. 분리된 폴리(A) mRNA를 마르쿠등(Marcu and Dudok, Nucleic Acid Res, 1, 1385-1397, 1974)의 방법에 따라 35S-메티오닌(35S-methionine)의 함유량 및 아크릴 아미이드 전기 영동법으로 인 비트로 해독법(in vitro translation)에 의하여 사람 인터페론의 단백질을 확인하였다.

B. 사람 알파 인터페론 유전자를 포함하는 cDNA의 합성 분리된 mDNA를 이용하여 공지의 방법을 약간 변형하여 cDNA를 합성하였다. (Goeddel et al, Nature, 281, 544-548, 1979 : Buell et al, J. Bio. Chim 253, 1471-2482, 1978 : Efstratiadis et al, Cell, 4, 367-378, 1975)분리된 mRNA를 주형으로 하여 역전사 효소 및 oligod(T)_12-18프리이머 존재하에서 외가닥 cDNA를얻고, 이를 다시 6% 아크릴아마이드 전기 영동하여 외가닥 cDNA를 회수한 다음, 다시 역전사 효소 및 DNA 중합효소 대절편(Large fragment of DNA pol I ; Klenow fragment)을 사용하여 두가닥 cDNA를 제조하였다(제1도). 이 두가닥 cDNA는 한쪽 끝이 헤어핀(hairpin)으로 연결되어 있으므로 S1 뉴클레이스(S1 nuclease)를 사용하여 헤어핀 및 균질하지 못한 양 말단을 무딘 끝(blunt-ended)으로 만들어 준다. 여기에 이 동(이 동, 한국 유전학회, 1986준비중)과 Chang동 (Chang et al, Nature, 275, 617-624,1978)의 방법에 따라 d(C)를 말단에 붙였다(제1도).

C. 재조합 프라스미드 pHMZ의 제조

사람 알파 인터페론 유전자를 포함한 유전자 군락을 만들기 위해, 본 발명에서는 공지의 프라스미드 백터인 pBR 322를 사용하였다(제1도). 플라스미드 pBR 322를 제한 효소 PstI으로 절단한 후 상기 언급된 이동의 방법에 따라 벡터 말단에 d(G) 잔기를 분였다. d(G)잔기가 부착된 플라스미스 pBR 322와 d(C) 잔기가 부착된 사람 인터페론 유전자를 포함하는 cDNA군을 T₄DNA 접합효소(T₄, DNA ligse)존재하에서 라이게이션(ligation)하였다. 이렇게 하여 만들어진 재조합 플라스미드 군락은 사람 알파 인터페론 유전자를 포함하게 되며, 동시에 테트라사이클린에 대한 내성을 갖게 되고 d(C) 및 d(G)염기 부착으로 인해 제한효소 Pst I 위치가 다시 재생하게 되는 특징을 가지게 된다. 이 재조합 플라스미드를 이 콜라이의 형질 전환에 사용하여, cDNA ng당 약 100개의 형질 전환체를 얻을 수 있었다.

사람 알파 인터페론을 포함하는 재조합 유전자 형질 전환체 군락으로 부터 사람 알파 인터페론 타입 A를 가지 재조합 플라스미드를 얻기 위하여 공지의 Grunsten과 Hogness 방법(Proc. Natl. Acad. Sci. 72, 3961, 1975)에 따라 군주의 선별을 시도하였다. 사용한 probe는 합성하여³²P-동위 원소로 방사선 표지하여 사용하였다. 나말바 세포로 부터 분비되는 사람 알파 인터페론의 아미노산 분석표(Nature, 287, 2, 1980)에 따라 본 발명에서는 두가지의 probe를 사용하였는데, 먼저 아미노산서열 145-149 사이의 ALA-GLU-ILE-MET-ARG-의 모드화 부호의 앤티코돈(anticodon)인 dCGT-CTT-ATG-TAC-TCT로써 나말바알파 A와 나말바알파 B를 찾았다. 그 다음 나말바 알파 인터페론의 특징적 염기 서열인 아미노산 서열 57-61번 사이의 -HIS-GUL-MET-ILE-GLN-의 코드화 부호의 앤티코돈인 dGTA-CTC-TAC-TAG-GTC-를 probe로 사용하여 나말바 세포에서 분비되는 사람 알파 인터페론 A를 코딩하는 유전자를 포함하는 형질 전환체 2개를 분리하는데 성공하였다. 사람 인터페론 알파 A 유전자를 포함하는 이 재조합 플라스미드를 본 발명에서는 pHMZ라 명명하였다.

pHMZ는 아래의 몇가지 특성을 가진다(제1도)

(1) 사람 알파 인터페론 A 유전자를 가지며

(2) 테트라사이클린에 대한 내성을 가지고

(3) d(G)·d(C)염기를ㄹ 부착함으로써 제한 효소 PstI자리가 다시 재생되어

(4) 사람 알파 인터페론 타입 A 유전자를제한 효소 PstI으로서 다시 분리할 수 있는 것이다.

D. 사람 알파 인터레론 A 유전자의 제한 효소 구성 재조합 플라스미드 pHMZ로 부터 사람 알파 인터페론 타입 A 유전자를 제한 효소 Pst I으로 절단하여 대량 획득한 다음 여러가지 제한 효소를 사용하여 제한 효소 지도를 작성하였다(제2도). 제2도에는 필요한 제한 효소 자리만 표시되었으며 이는 Ava II, Bg1 II, EcoR1, Hind III, Hpa I, Bam HI, Ava I등의 여러효소가 단일 절단(single cut)혹은 복합절단(double cut)등으로 사용되었다.

E. 사람 알파 인터페론 A 유전자의 변형 및 재조합 플라스미드 pHMZI의 제조

플라스미드 pHMZ로 부터 사람 알파 인터페론 A의 유전자를 Pst I으로 대량 획득한 다음 공지의 다이데옥시 체인 종결법(dideoxy chain termination)(Sanger et al, Proc. Natl. Acal. Sci. 74, 5463-5467, 1977)의 방법에 따라 유전자의 염기 서열을 분석하였다. 그 결과 유전자의 5'말단으로 부터 플랭킹 지역이 약 50bp 정도 존재하며 해독 개시 ATG 코돈으로 부터 약 23개의 사그날 펩타이드 시퀸스(signal peptide sequence)가 존재하였다(제2도). 따라서 본 발며에서는 그 시그날 시퀸스가 없는 플라스미드 pHMZ I을 건설하였다(제2도). 먼저 사람 알파 인터페론 타잎 A 유전자를 Ava II로 부분 절단하여 약 800bp의 절편을 3.5% 아크릴 아미이드 전기영동으로 회수하였다. 이렇게 하면 아파 인터페론 유전자중 시그날 시퀸스 해독 개시코돈 및 알파 인터페론 A 유전자의 약 37bp가 결핍된 유전자를 얻을 수 있다. 한편으로 결핍된 부분을 보충하면서 시그날 시퀸스가 제거된 사람 알파 인터페론 A 유전자를 제조하기 위하여 약 46개의 염기를 가진

5'dAATTCATGTGTGATCTGCCTCAAACCCACAGCCTGGGTAGCAGGAG

TACACACTCGACGGAGTTTGGGTGCGGACCCATCGTCCTCCTG 5'

으로 구성된 올리고 뉴콜레오타이드를 합성하여 T₄DNA ligase의 존재하에 라이게이션 하였다.

이 올리고 뉴콜레오타이드는 제한 효소 EcoRI 부위와 해독 개시 코돈 ATG 및 결핍된 사람 알파 인터페론 A 유전자를 제공한다. 이렇게 하여 합성된 사람 알파 인터페론 A의 유전자는 양 말단 부위가 각각 제한 효소 EcoRI과 Pst I 부위를 가지며 시그날 시퀸스가 제거된 유전자이다. 이를 pBR 322에 클로닝하기 위하여 pBR 322를 제한 효소 EcoRI과 Pst I으로 절단하고 여기에 상기의 변형된 사람 알파 인터페론 A 유전자를 삽입하여 재조합 플라스미드를 제조하여 이를 pHMZI이라 명명하였다. 이는 이 콜라이 JM 105의 형질 전환제로 다음과 같은 특징을 지닌다(제2도).

(1) 프로모우터 및 시그널 시퀸스가 없는 사람 알파 인터페론 A 유전자를 갖는다.

(2) 사람 알파 인터페론 A 유전자를 제한 효소 EcoRI과 Pst I을 다시 분리할 수 있다.

(3) 앰피실린에 저항성이 없다.

(4) 테트라사이클린에 저항성을 나타낸다.

F. 플라스미드 pHMI의 제조 및 구성

플라스미드 pHMZI는 비록 사람 알파 인터페론의 A의 유전자를 갖고 있으나 이를 형질발현 시키기 위한 아무런 장치도 가지고 있지 못하다. 다시 말하면, 프로모우터나 오퍼레이트 및 해독 개시점에서 적절한 위치에 존재해야 하는 에스디 시퀸스등, 형질 발현에 필요한 어떠한 기구도 제공하지 못한다. 따라서 적당한 발현 기구의 제공이 필요하며 이는 강력한 프로모우터를 공급하고 동시에 이의 발현을 인위적으로 저절할 수 있는 것이어야 한다. 플라스미드 pHMZI를 Pst I과 EcoRI을 사용하여 완전소화시켜 약 900bp의 사람 알파 인터페론 A 유전자를 3.5% 아크릴 아마이드 전기 영동하여 회수한다. 제5도는 플라스미드 pHMZI으로 부터 사람 알파 인터페론 A의 유전자를 변형하는 것을 도식적으로 보여준다.

분리된 사람 알파 인터페론 A의 유전자는 Pst I과 EcoRI 제한 효소 인지 부위의 코헤시브 말단(cohesive end)을 가지게 된다. 따라서, 이 유전자는 Pst I의 경우 함몰 부위가 5'말단이 되며 EcoRI의 경우 돌출 부위가 5'부분이 되는 비대칭성 말단을 가지게 된다. 여기에 T₄DNA 폴리머레이스와 1μ M 씩의 dATP와 dTTP를 혼합하여 37℃에서 약 30분 반응ㅇ시키면 EcoRI의 돌출 부위는 T₄DNA폴리머레이스의 5'→3'의 DNA의 합성 기능에 의해 무딘끝으로 변형되나 Pst I의 돌출 부위는 그대로 남게 된다.

형질 발현 기구인 프로모우터, 오퍼레이터 및 에스디 시퀸스 등을 제공하기 위해 본 발명에서는 플라스미드 pGMI(Miozari et al, J. of Bacteriology133, 1457-1466, 1978)을 사용하였다.

플라스미드 pGMI(제3도, 제4도)은 Pvu II위치를 경계로 하여 "trp"프로모우터, 오퍼레이터, 에스디, "trp"리더 및 "trp D", "trp E"등의 코딩암호를 지니고 있다.

제3도는 이들의 위치 및 절단 가능한 제하 효소 부위를 보여준다. 제3도에서보는 바와 같이 에스디 뒷부분의 제한효소 "Taq I"만이 가능한 위치에 서게되며 따라서 본 발명에서는 "Taq I"을 부분 소화시켜 사용하였다.

제4도는 이 과정을 좀더 구체적으로 설명하고 있다. 플라스미드 pGMI을 제한 효소 Pvu II로 소화시켜 "trp"의 발현 기구가 들어 있는 절편을 3.5% 아크릴 아마이드 겔로부터 회수하고 여기에 합성된 올리고 뉴클레오타이드

를 T₄DNA 라이게이스 존재하에 반응시켜 접착시킨 다음, 이를 다시 약 20unit의 EcoRI을 사용하여 37℃에서 하룻밤 방치하면 제한 효소 Pvu II의 양 말단이 제한 효소 EcoRI의 양 말단으로 변형되어 돌출 부위를 보이게 된다.

이 절편을 EcoRI으로 소화된 플라스미드 pBR 322에 클로닝하여 형질 전환체를 얻고 이를 재조합 벡터 pGMZ라 명명하였다.

플라스미드 pGMZ로 부터 제한 효소 Bzm HI과 Taq I의 부분 소화에 의해 제3도의 에스디 시퀸스 바로뒷 부분에서 부분 절단된 "trp"프로모우터와 오퍼레이터, 그리고 에스디 및 pBR 322의 Bzm HI까지의 시퀸스 일부가 포함된 절편을 4% 폴리 아크릴 아마이드 겔로 부터 회수하였다. 이 절편의 돌출된 5' 말단의 부위를 소화시키기 위해 1unit의 S1 뉴클레에이스를 37℃에서 약 10분간 방치시켰다. 무딘 끝으로 변형된 이 절편을 다시 제한 효소 Pst I과 EcoRI으로 완전 소화 시킨 후, 10 unit의 박테리아 알칼라인 포스퍼레이스(Bacterial AlKaline Phosphatase, BAP)와 37℃에서 약 30분간 반응시킨 다음 큰 절편을 3% 아크릴 아마이드겔로 부터 회수하였다.

제5도는 양 말단이 변형된 사람 알파 인터페론 A 유전자와 형질 발현기구인 "trp"프로모우터, 오퍼레이터 및 에스디 시퀸스를 제공하는 절편 및 제한 효소 Pst I과 EcoRI으로 소화된 벡터를 T₄DNA 라이게이스 하에서 16℃에서 반응시켜 재조합 플라스미드 pHMI을 제조하는 것을 보여준다.

제6도는 "trp"프로모우터 부위와 사람 알파 인터페론 A 유저자의 접합부위(junction region)를 나타낸것이다. 이 결과 "trp"프로모우터 부위에서는 발현 기구를제공하며 몇개의 "trp"리더 시퀸스를 거친 후 에스디 시퀸스를 제공하게 된다. 접합 부위에서는 무딘 끝으로 변형된 제한 효소 EcoRI 부위와 Taq I부위가 합쳐져서 새로운 제한 효소 인지 부위인 EcoRI 스타(EcoRI star, EcoRI^*)가 생겨나게 된다.

이러한 pHMI 재조합 플라스미드는 비로소 형질 발현 기구를 갖추게되며 이 콜라이 JM 105 형질 전환 매개체로서 사용된다(제7도). 이 pHMI은 아래의 몇가지 특징을 나타낸다.

(1) 사람 알파 인터페론 A 유전자는 "trp"프로모우터 및 오퍼레이터의 조절을 받게되며

(2) 테트라 사이클린에 저항성을 지니게 되고

(3) "trp"절편과 사람 알파 인터페론 A 유전자 절편 사이에 새로운 제한 효소 부위인 EcoRI^*가 생기며

(4) 따라서 제한 효소 EcoRI으로는 "trp"과 사람 알파 인터페론 A 유전자 사이를 분리할 수 없고

(5) 제한 효소 PstI과 EcoRI을 사용하여 형질 발현 기구가 부착된 양 1.2^kb의 유전자를 분리할 수 있게 되며

(6) 배지내의 트립토판의 양을 조절함으로써 형질 발현의 정도를 조절할 수 있게 된다.

G. 플라스미드 pT

L 918의 제조 및 구성

플라스미드 pHMI로 이 콜라이 K-12균주를 형질 전환시켜 형질 전환체를 얻었다. 그러나 배지내의 "트립토판"의 양을 조절하기가 힘들고 "tap"프로모우터가 일정하게 소량의 인터페론 폴리펩타이드를 합성하게 되므로 대장균 내에서의 과다한 생산이 폴리펩타이드의 안정성을 흐트러뜨리게 된다. 따라서 화학적 조성물로서 발현을 조정할 수 있게 된다면 상기한 단점들을 보완할 수 있는 것이다. 따라서, 본 발명에서는 "tac"프로모우터와 오퍼레이터 및 에스디 시퀸스를 사용하여 사람 알파 인터페론 A의 유전자를 발현시켰다. "tac"프로모우터는 "trp"프로모우터의 "-35 부위"와"lac"프로모오터의 "-10 부위" 및 "lac"오퍼레이터를 합성하여 만든 것으로 IPTG를 사용하여 폴리펩타이드를 유도할 수 있는 것이다.

본 발명에서는 사람 알파 인터페론 A 유전자를 "tac"프로모우터의 조절하에 발현시키기 위해 제한효소 EcoRI^*를 사용하였다.

제한효소 EcoRI^*는 Polisky등 (Proc. Natl. Acad. Sci. 72, 3310, 1975)에 의하여 밝혀진 이래 작용의 일관성이 없다는 이유로 유전자 재조합 기술에서 거의 사용되지 않았으나 본 발명에서는 EcoRI^*의 최적 조건에 관한 실험을 행하였고(이 동, 한국 생화학회 준비중, 1986), 이에 따라 pHMI으로 부터 제한효소 EcoRI^*를 사용하여 사람 알파 인터페론 A 유전자를 분리하였다.

제8도는 pHMI에서의 사람 알파 인터페론 A의 유전자와 "trp"프로모우터 역의 제한효소 EcoRI^*의 작용 위치를 나타낸다.

본 발명에서는 C위치에서 절단된 사람 알파 인터페론 A 유전자를 원하므로 2mM MgCL₂존재하에서 20unit의 EcoRI을 사용하여 37℃에서 하룻밤 방치시켰다. 그 후 제한효소 Pst I으로 완전절단하여 약 865bp의 사람 알파 인터페론 A 유전자를 3.5% 아크릴 아마이드 겔로 부터 회수하였다. 이 절편은 한쪽끝이 정상적인 제한효소 EcoRI의 돌출 부위와 동일하게 되며, 나머지 한쪽 말단은 Pst I의 인지 부위이다(제9도).

한편 "tac"프로모우터, 오퍼레이터, 에스디 시퀸스를 함유한 벡터 pkk 223-3을 제한효소 EcoRI과 Pst I으로 소화시켜, 큰 절편을 회수한 후 이를 말단이 변형된 사람 알파 인터페론 A 유전자와 T₄DNA 라이게이스 존재하에 접합시켰다. 이를 플라스미드 pT

L 918이라 명명하였으며(제9도) 이는 숙주 대장균 JM 105의 형질 전환 매개체가 된다. "tac"프로모우터를 사용할 경우 숙주로는 "tac"프로모우터의 오퍼레이트에 결합할 수 있는 "리프레서(repressor)"의 생성이 활발한 것을 선택하여야 하는데, 이는 숙주내의 lacI^q돌연변이체를 사용함으로써 해결될 수 있었다.

본 발명에서는 이 콜라이 JM 103나 JM 105를 사용하였으며, 이들은 lacI^q돌연변이 체로서 약 100-1, 000배의 "리프세서"를 생산하는 것으로 알려져 있다. 플라스미드 pT

L 918을 사용하여 형질전환제를 얻었으며 이들의 발현은 1-3mM의 IPTG(Isopropyl-Thio-

-Galactoside)로써 유도될 수 있었다. 플라스미드 pT

L 918은 다음 몇가지의 특성을 가진다.

(1) 사람 알파 인터페론 A의 유전자를 "tac"프로모우터, 오퍼레이터 및 에스디 등에 의해 조절되며(제10도)

(2) 앰피실린에 저항성을 가지며 테트라사이클린에 민감하고

(3) 강력한 터미네이터인 rrn B를 가지며

(4) 숙주로는 lac I^q인 것을 사용해야 하며

(5) 사람 알파 인터페론 A 유전자의 발현은 화학 물질은 IPTG를 사용하여 유도할 수 있다.

H. 플라스미드 pYR II의 제조 및 구성

재조합 플라스미드 pHMI은 사람 알파 인터페론 A 유전자 내에 약 350개 누클레오티드의 A-T가 풍부한 지역이 3'플랭킹 부위에 존재하며 이는 일종의 터미네이터로서 여할을 수행한다(제12도). 터미네이터는 RAN polymerase의 DNA에 대한 친화력을 둔화시켜 목적하지 않는 폴리펩타이드를, 스톱코돈을 시그널로하여 더 이상 만들지 못하게 하는 수단을 제공하는 염기 시퀸스이다. 프로모우터나 에스디 같은 엎 스트림의 형질 발현 기구처럼 터미네이터 역시 매우 중요하다.

본 발명에서는 강력한 터미네이터를 가진 pKK 233-3벡터로 부터 제한효소 Pst I과 Nde I로 처리하여 분리한 pHM I의 사람 알파 인터페론 A 유전자 절편과 결합하였다(제11도).

본 발명에서는 이 재조합 플라스미드를 pYR II라 명명하고 이 콜라이 JM 105의 형질전환 매개체로 사용하였다. 이 재조합 플라스미드 pYR II는 아래의 몇 가지 특징을 지닌다.

(1) "trp"프로모우터, 오퍼레이터 및 에스디의 조절을 받고

(2) 앰피실린, 테트라사이클린에 동시 내성을 지니고

(3) 강력한 터미네이터 rrnB를 가짐으로써 원래의 A-T rich 터미네이터 및 rrnB 터미네이터의 이중의 터미네이터를 갖게 되며

(4) 앰피실린 내의 Pst I 부위가 변형된 것이다.

I. 사람 알파 인터페론의 대장균에서의 역가 측정

상기한 사람 알파 인터페론의 A 유전자를 함유하는 재조합 플라스미드 pHMI, pT

L 918, pYR II를 각각의 조건에서 각각의 숙주에 형질 전환시켜 배양한 후, 이들의 특수한 형질 발현 조건하에서 사람 알파 인터페론 A를 유도하고 원심 분리하여 세포를 수득하여 사람 알파 인터페론의 역가를 측정하였다.

[표 1]

세포를 용해시켜 생물학적 활성 측정시 세포 및 바이러스의 영향을 줄이기 위해 충분하게 희석하였다. 따라서 본 발명에서는 사람 백혈구 인터페론의 대장균에서 발현시키는 것을 목적으로 하여, "trp"프로모우터 및 "tac"프로모우터와 강력한 터미네이터를 사용하여 그 형질발현을 조절 할 수 있게 하였다.

또한 본 발명은 각각의 프로모우터 및 오퍼레이트를 사용하는 특징적인 방법에 있어서 선택할 수 있는 숙주에 관한 것으로서 다음의 실시예에서 본 발명에 관하여 좀 더 구체적으로 설명한다.

[실시예 1]

나말바 세포로 부터 사람 알파 인테페론 mRNA를 함유하는 폴리(A)RNA 분리 및 cDNA의 합성

공지의 방법에 따라 나말바 세포를 배양하고 (Method in Enzymology, 78A, 69-75, 1981, Academic Press, New York), 김 동(J. of Kor. Soc of Virology, 14, 27-33, 1984)과 김 동(ibid, 35-41)의 방법에 따라 센다이 바리러스를 사용하여 알파 인터페론을 12-16시간 동안 유도한 후 사이클로 헥시마이드를 최종 농도 2.5μ g/ml이 되게 첨가 하였다. 2L의 세포를 모아 원심분리(2,000g 10분 4℃)하여 세포를침전시킨 후 20배의 완충 용액(0.14M NaC1, 0.001M MgC1₂, 0.01M Tris-HC1, pH8.5, 2.5μ g/ml Cyclohximide)으로 세척한다. 그후 10배의 용해 완충액 (0.5% NP-40, 2.5μ g/ml heparin)에서 세포를 파괴시켜 12,000g에서 10분간 원심분리한다. 상등액을 회수하여 0.14 M NaC1, 1mM MgC1₂, 0.01M Tris-HC1(pH 8.5) 및 100/ml의 heparin으로 구성된 완충액에 녹인 1M 수크로오스에 얹어 200,000g에서 2.5시간 동안 초고속 원심분리하였다(4℃).

생성된 침전물은 폴리솜(polysome)으로 이를 0.5 M NaC1, 0.5% SDS 완충요액에 260nm에서 흡광도가 20이하로 되도록 녹인다. 이를 Aviv와 Leder(Proc. Natl. Acad. Sci. 69, 1408, 1972)의 방법에 따라 올리고 d(T)-셀룰로오스 칼럼을 통과시켜 포리(A)RNA를 분리하였다. 분리된 폴리(A)RNA를 에탄올 침전 시킨후 소량의 증류수에 녹인다. 이를 다시 수크로오스 농도 구배 원심분리법(Green et al. Arch. Biochem. Biophys. 172, 74-89, 1976)에 따라 12S의 mRNA를 분리하였다. 분리된 mRNA를 주형으로 하여 인 비트로 해독법을 사용하여 아크릴 아마이드 전기 영동으로 확인하였다.

분리된 폴리(A) mRNA 5-10μ g을 50-100μ 1의 외가닥 cDNA 합성 완충용액(50μ M 4 dNTPs, 25-50μ Ci³H DCTP(19 Ci/mmole), 40mM Tris-HC1(pH 8.3), 10mM MgC1₂, 0.5mM DTT, 4mM NaPPi, 100μ g/ml oligo-d(T)_12-18)에 녹인 후 20-50단위의 역전사 효소를 가하여 420℃에서 30-60분간 반응 시킨후 EDTA를 최종농도 10mM되게 넣어 주어 반응을 정지 시켰다. cDNA의 합성수율은 10% TCA에 비용해성 물질의 cpm을 측정하여 계산하였다. 반응 말기에 0.3M NaOH를 첨가하여 37℃에서 하룻밤 방치함으로써 mRNA주형을 가수분해 시킨 후 1M Tris-HC1(pH8.0) 및 1.0N HC1을 반응액 50μ 1당 25μ 1 씩 넣어 중화시켰다. 이 외가닥 cDNA용액을 페놀/클로로포름 추출한 후, 세파댁스 G 50스펀칼럼을 통과시킨 다음 에탄올 침전시키고 이를 소량의 증류수에 녹였다. 두가닥 cDNA는 클레나우 절편(Klenow fragment : large fragment of DNA pol I)과 역전사 효소를 병행하여 사용하였다. 즉 0.1M HEPES (pH6.9) 10mM MgC1₂, 5mM DTT, 0.7M KC1, 1mM 4dNTP로 구성된 100μ 1의 완충용액에 외가닥 cDNA를 녹인후 20-50 unit의 클레나우 절편을 첨가하여 15℃에서 20시간 반응시켰다. 반응후 EDTA를 첨가시켜 반응을 중지시키고 페놀/클로로포름 추출을 한 다음 세파댁스 G-50 칼럼을 통과시켜 에탄올 침전시켰다.

이 DNA를 다시 20μ 1의 물에 녹인후 여기에 1M Tris0HC1(pH 8.3) 용액 5μ 1, 1M KC1 용액 7μ 1, 250mM MgC1₂2μ 1, 20mM 3dNTP 용액 2.5μ 1 700mM

-mercaptoethanol 2μ 1를 각각 넣은 후 최종부피 48μ 1이 되게 증류수로 조절한 다음 역전사 효소 40단위를 다시 넣어 42℃에서 1시간 반응 시켰다. 이렇게 제조된 두가닥 cDNA를 세파덱스 G 50 칼럼을 통과시키고 상기의 외가닥 cDNA 합성과 같은 과정을 거친후 에탄올 침전하여 S1 뉴클리에이스 완충액(0.3M NaC1, 0.3mM ZnC2₃, 0.03M Na Acetate(pH4.5), (40μ g/ml tRNA)에 녹인후 S1 뉴클리에이스 1단위를 넣고 30분 동안 37℃에 방치하였다.

이 용액을 페놀/클로로포름을 넣어 3번 추출하고, 에테르로 2번 추출하여 에탄올 침전을 시켰다.

[실시예 2]

나말바 cDNA군락으로 부터 사람 알파 인터페론 유전자를 포함하는 유전자 군락의 제조

합성된 두 가닥 cDNA를 공지의 클로닝 벡터 pBR 322에 삽입시켜, 유전자 군락을 만들었다. 두 가닥 cDNA 2×^-8M을 20μ 1의 테일링 완충요액(100mM potassium cacodylic acid, pH7.2, 2mM CoC1₂, 0.2mM DTT)에 놓고 1mM의 dCTP를 첨가한 후 13단위의 터미널 데옥시뉴클레오티딜 트랜스퍼레이스(terminal deoxynucleotidyl transferase, TdT)를 넣어 37℃에서 35분간 반응시켰다. (이 동, 한국 유전학회지 준비중, 1986)한편 5μ g의 콜로닝 벡터 pBR 322를 대한효소 Pst I으로 완전 절단한 후 상기의 조건에서 d(G)를 Pst I 부위 말단에 첨가하였다. 두 반응물을 페놀/클로포름으로 2번 추출한 후 에탄올 침전시켜 소량의 물에 녹였다.

용액으로 부터 두가닥 cDNA 약 0.5μ g을 pBR 3221μ g과 함께 DNA 라이게이션 완충용액(40mM Tris-HC1, pH7.6, 10mM MgC1₂, 10mM NaC1, 1mM ATP, 20mM DTT)에서 2단위의 T₄DNA 라이게이스를 첨가한 후 16℃에서 하룻밤 방치하였다 . 이 재조합 DNA를 Mandel과 Higa(J. Mol, Biol. 53, 154, 1970)의 방법을 따라 이 콜라이 JM 105에 형질전환 시켰다. 이로부터 약 20,000개의 형질 전환체를 얻고 사람 알파 인터페론 A 유전자를 가진 플라스미드 형질 전환체를 찾기 위히여 스크리닝 하였다.

[실시예 3]

콜로니 하이브리다이제이션(colony hybridization)법에 의한 재조합 플라스미드의 선별

여기서 기술하는 방법은 15개의 합성된 올리고머를 사용하여 형질 전환체로 부터 얻은 각각의 재조합 플라스미드상에서 보족적인 DNA염기서열을 인식하게 함으로써, 형질 전환체로부터 특정한 재조합 플라스미드를 선별하는 데 사용된다.

본 발명에서는 원칙적으로 Grunstein과 Hogness(Proc. Natl. Acad. Sci USA, 72, 3961-3965, 1975)방법에 따랐으며, 2가지의 프로브(5'dCGTCTTTAGTACTCT 및 5'dGTACTCTACTAGGTC)를 합성하여 사용하였다. 합성된 올리고 뉴콜레오티드 프로브를 50mM Tris-HC1(pH7.5), 10mM MgC1₂, 5mM DTT, 0.1mM spermidine 및 1mole³²p-ATP가 함유된 용액에서 T₄DNA 카이네이스(T₄DNA kinase)60단위/ml와 함께 37℃에서 30분간 반응시켜 분자의 5' 말단이 5-00Ci/mmole의 비활성(specific activity)를 갖도록 라벨시켰다.

한편 개별적으로 클로운화된 각각의 형질 전환체를 0.45μ m 구경의 나이트로 셀룰로오스 필터에 옮기고 성장시켜 약 2mm 정도의 콜로니를 형성케한 다음 Grunstein과 Hogness등의 방법대로 하이브리다이제이션을 수행하였다. 먼저 probe·5'³²p CGTCTTTAGTACTCT를 사용하여 하이브리 다이제이션을 수행한 다음 이들 콜로니로 부터 다시 5'³²p GTACTCTACTCGGTC를 사용하여 최종적으로 selection하였다. 하이브리 다이제이션은 50% formamide, 4X SET=0.15 NaC1, 5mM Tris-HC1, pH8.0), 1X Denhatr용액(0.02% BSA, 0.02% picoll, 0.02% polyvinylpyrrolidone), 변성, 분할된 Salmon Sperm DNA(0.5mg/ml), 0.1% Na-pyrophosphate 및 0.1% SDS 용액에서 37℃에서 48시간 행하였다.

다음에 나이트로 셀룰로오스 필터를 20-25℃의 50% formamide 및 0.2 X SSC(1 X SSC=0.15M NaC1, 0.015M Na-Citrate)의 용액에서 6-8시간 세척한 후 1 X SSC로 씻어준다. 필터를 건조시킨 후 방사선 X-ray 필림에 노출시켰다. 첫번째의 프로브인 5' pdCGRCTTTAGTACTCT를사용하여 나말바인터페론에서 나오는 알파 A 및 B 인터페론을 코딩하는 유전자를 가진 재조합 플라스미드 형질 전환체 약 90개를 선별하였으며, 나말바 인터페론 A 특이적인 두번째 프로브 5' pdGTACTCTACTAGGTC를 사용하여 2개의 균주를 선별하였다. 이를 pHMZ라 명명하였다(제1도).

[실시예 4]

플라스미드 pHMZ로 부터 플라스미드의 대량 수획 및 사람 알파 인터페론 A 유전자의 제한효소지도 작성

선별된 균주 pHMZ를 LB 배지100ml에서 하룻밤동안 종배양한 후 3L위 본배양에서 테트라사이클린 15μg/ml을 첨가하여 하룻밤 교반하여 배양하였다. 플라스미드 DNA는 Birmboim과 Doly(Nucleic Acid Res. 7.1513, 1979)의 방법에 의해 분리하고 Clewell 등 (J. Bacteriology, 110, 667, 1972)의 방법에 따라 더욱 정제하였다. 이들 순수 분리된 pHMZ로 부터 제한효소 Pst I으로 사람 알파 인페페론 유전자를 대량 분리하여 제한 효소지도를 작성하였다(제2도).

[실시예 5]

사람 알파 인터페론 유전자의 염기서열 분석

실시예 4의 대량 회수된 사람 알파 인터페론 유전자를 Sanger 등(Proc. Natl. Acad. Sci, 74, 5463-5467, 1979)의 사슬 종결법(chain-termination)에 의해 결정하였다. 또한 사람 알파 인터페론 유전자 A의 M13파아지의 클로닝은 Dale등 (plasmid, 13, 31-40, 1950)의 방법에 따랐다.

먼저 사람 알파 인터페론 A 유전자를 M13mp18에 크로닝 시켰다. 형질 전환체로 부터 하얀 군락(white-plaque)를 분리하여 배양한 후, 실시예 4의 방법으로 mp 19-사람 알파 인터페론 유전자 재조합 RF형을 다량 분리한 후 T4DNA 폴리머레스로서 연쇄 소화시켜 각각의 clone을 얻어 Sanger등의 방법에 따라 다이데옥시(dideoxy)뉴클레오티드를 사용하여 염기서열을 분석하였다.(참조, IBI Guide line, The Cyclone System, 12.11.85 일자)

[실시예 6]

EcoRI^*에 의한 재조합 플라스미드의 제조

제8도와 제9도는 EcoRI^*에 의한 재조합 플라스미드의 제조에 관한 것이다. EcoRI^*는 정상적인 EcoRI에서 유도되는 역가로서 반응조건을 변형시킴으로써 정상적인 EcoRI과 다른 역가를 유도할 수 있다. 대부분의 EcoRI을 NaC1 속에 저장되어 있는데, 본 발명에서는 NEB 사제품을 사용하였으며 이는 300mM NaC1, 5mM KH₂PO₄(pH7.4), 0.1mM EDTA, 5mM

-mercaptoethanlo, 0.15% TX-100, 200μ g/ml BSA와 50%의 글리세롤 속에 포함되어 있다.

이중 NaC1 농도는 EcoRI^*의 반응에 영향을 주게 되므로(이동, 한국 생화학회, 준비중, 1986) 본 발명에서는 최종 농도가 7.5mM을 넘지 않도록 하였다. EcoRI^*는 25mM Tris-HC1(pH8.0), 2mM MgC12, 완충용액에 정상적인 EcoRI 20단위를 첨가하고 효소 20단위당 DNA 40μ g을 첨가하여 37℃에서 하룻밤 동안 방치하였다. 소화된 DNA를 3.5% 아크릴 아미이드 전기 영동한 다음, 0.5% 메틸렌 불루를 사용하여 10분간 염색하여, 목적하는 유전자를 회수하였다. 절단된 아크릴 아마이드 절편을 잘게 부순 후, 0.5M NaC1, 0.01M Tris-HC1(pH 8.0) 및 0.01M EDTA로 구성된 용액과 10mM TRIS-HC1(pH 8.0), 1mM EDTA로 포화된 동량의 페놀/클로로포름을 넣어 37℃에서 하룻밤 방치한 후 원심분리 및 G-50 스펀칼럼, 에탄올 침전등으로 순수분리 및 정제하였다. 절단된 EcoRI^*의 경우 EcoRI과 같은 돌출 부위를 갖게 되므로 제9도 및 실시예 2의 라이게이션 조건하에서 정상적인 EcoRI 인지부위를 가진 재조합 플라스미드가 만들어진다.

사람 알파 인터페론 유전자를 가진 플라스미드 pHMI으로 부터 제한효소 EcoRI^*를 사용하여 사람 알파 인터페론 유전자의 구조 유전자만을 분획하여 "tac"프로모우터의 조절을 받은 재조합 플라스미드 pT

L 918을 제조하였다(제9도).

[실시예 7]

사람 알파 인터페론 유전자를 가진 재조합 플라스미드 pHMI, pT

L 918 pYR II의 대장균 내에서의 발현 및 역가의 측정

재조합 플라스미드 pHMI, pYR II 및 pT

L 918은 숙주로서 대장균(E. coli) JM 103(

lac, pro, thi, strA, endA, sbcB15, hsdR4, SupE, F'traD36, proAB, lacI^q,Z

M15)나 JM105(

lac, pro, thi, strA, endA, sbcB15, hsdR4, SupE, F'traD36, proAB, lacI^q Z

M15)를 사용하였다.

JM 103나 JM 105는 YT 배지(8g 트립톤, 5g 이스트 익스트랙트, 2.5g 염화나트륨)에서 하룻밤 종배양 한 후 본 배양은 상기 배지에 적절한 항생제를 첨가하여 배양하다가, 600nm에서 흡광도가 0.6일때 IPTG 1-3mM을 첨가하여 2-3시간 배양하여 인터페론의 생성을 유발시켰다.

유도된 대장균을 원심분리(4,000 rpm, 4℃, 1분)하여 세포를 수확한 후 7M 구아니딘 염산염으로 얼음속에서 10분간 방치하여 세포를 용해하고, 12,000rpm에서 10분간 (4℃)원심분리하여 상등액을 취하였다. 이 상등액을 역가 측정시 목표세포로 사용되는 세포주의 배양 배지와 동일한 배지로 적절하게 희석한 후 생물학적 역가를 측정하였다.

Claims

사람의 성숙한 백혈구 인터페론의 아미노산 서열을 함유하며 비해독성 서열을 수반하지 않는 사람 백혈구 인터페론의 폴리펩타이드를 표현할 수 있는 복제성 미생물 벡터의 제조에 있어서, 프로모터로 "tac"을 사용하고 터미네이터로 rrnB를 사용하여 제조하고, 이를 미생물에 형질전환시키고 발현시킴을 특징으로 하는 유전자 제조합에 의한 사람 백혈구 인터페론의 제조방법.