WO2003070931A2 - Methods for conducting site-specific dna recombination - Google Patents

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WO2003070931A2
WO2003070931A2 PCT/EP2003/001680 EP0301680W WO03070931A2 WO 2003070931 A2 WO2003070931 A2 WO 2003070931A2 EP 0301680 W EP0301680 W EP 0301680W WO 03070931 A2 WO03070931 A2 WO 03070931A2
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cell
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Elke Will
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Hannes Klump
Bernhard Schiedlmeier
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Vision 7 Gmbh
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    • C12N2799/02Uses of viruses as vector
    • C12N2799/021Uses of viruses as vector for the expression of a heterologous nucleic acid

Definitions

  • the present invention relates to novel methods and kits for introducing a polypeptide with Cre recombinase activity into eukaryotic cells.
  • the invention further relates to polypeptides with Cre recombinase activity and a reporter system which, after introduction into a corresponding cell, provides information about successful DNA recombination.
  • the invention relates to kits for the detection of site-specific DNA recombinations. State of the art
  • Sequence-specific recombinations that lead to directional insertion, cutting or inversion of nucleic acid segments can be of great benefit for a large number of applications.
  • Some site-specific recombinases have already been found and characterized in bacteria, bacteriophages and yeasts. They belong to the family of ⁇ integrases (also known as "tyrosine recombinases"), for which over 100 members have now been identified on the basis of sequence homologies. Recombinases recognize specific DNA sequences and catalyze the reciprocal (reciprocal) exchange of the DNA sections between these recognition sequences.
  • the best investigated examples are the integrase from the bacteriophage ⁇ , the bacterial recombinases XerC and XerD, the Flp recombinase from yeast and the Cre / lox system Cre recombinase from the bacteriophage Pl.
  • the function of the Cre / lox system in the multiplication cycle of the bacteriophage Pl lies, among other things, in the cyclization of the linear genome and the dissolution of dimeric phage plasmids in order to ensure efficient division of the phage genome during bacterial cell division (Austin et al. ( 1981) Cell 25: 729-36; Abremski et al. (1983) Cell 32: 1301-11).
  • the target sequence of the Cre recombinase the so-called loxP sequence, consists of 2 recombinase binding elements of 13 bp (base pairs) which flank a central sequence of 8 bp as "inverted repeats".
  • the central 8 bp sequence determines the orientation of the 34 bp loxP sequence.
  • four Cre molecules and two loxP sequences form a cruciform intermediate structure which is resolved by the reciprocal strand exchange (Gou et al. (1997) Nature 389: 40-6). Because of its specificity, the Cre / lox system is a useful tool for many applications in genetic engineering (Sauer (1998), Methods 14: 381-392; Kilby et al. (1993) Trends Genet. 9: 413-21).
  • the loxP sequences can, for example, be integrated into vectors or into the genome of other cells and serve there as a target sequence for targeted integrations, inversions or excisions.
  • a section of DNA flanked by two loxP sequences with the same orientation is cut out by the Cre activity.
  • the addition of an excess of "floxed" DNA to a target sequence with one or two loxP sites can result in integration of this DNA at the corresponding position.
  • Lox sequences in opposite orientation allow inversion of the flanked sequence.
  • no further factors are required for the recombination process (Abremski and Hoess (1984) JBC 259: 1509-14). This facilitates the application of the Cre / lox system in the different cell types and in cell-free systems.
  • a Cre-induced inactivation of genes after the development of an organism has enabled, for example, the functional examination of genes which are essential for the embryonic development of the corresponding organism.
  • the removal of exogenous sequences is also made possible when their action is no longer desired.
  • primary hepatocytes and myogenic cells could be reversibly immortalized by expression of the floxed SV40 large T antigen and thus expanded indefinitely in vitro (Kobayashi et al. (2000) Science 287: 1258-62; Berghella et al. (1999) Hum Gene Therapy 10: 1607-17).
  • genes can also be activated, for example by placing them near an active pro motors (Lakso et al. (1992) PNAS 89: 6232-6). Cre-mediated activation of genes can also be achieved by inversion of DNA sections.
  • Cre recombinase A remarkable feature of Cre recombinase is the ability to get into the cell nucleus and thus be able to initiate the recombination process independently of the dissolution of the nuclear membrane during mitosis. This is particularly useful for use in stationary, postmitotic eukaryotic cells.
  • Cre recombinase passively diffuses through the nuclear pores due to its small size of 38 kilodaltons.
  • Some groups have merged classic nuclear localization sequences with Cre recombinase to increase the efficiency of nuclear transport (Gu et al. (1993) Cell 73: 1155-1164; Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-56) , In 1999, Le et al.
  • Cre protein has endogenous nuclear localization signals, which is unusual for a protein that performs its function in seedless bacterial cells.
  • the Cre / lox-specific recombination in intact cells was only possible in the previously established applications by introducing a Cre-coding nucleic acid into the target cells.
  • the Cre gene was introduced, for example, by transfection of an expression vector or by infection with retro or adenoviruses (Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-56; Kanegae et al. (1995) NAR 23: 3816-3821), or it was merged with the lox sequences by crossing with a Cre transgenic organism. Control of Cre expression or Cre activity was achieved in various ways with these approaches.
  • the Cre gene can be brought under the control of a promoter that is regulated in terms of time or tissue-specific (Gu et al. (1994) Science 265: 103-6).
  • Cre fusion proteins with so-called hormone binding domains (HBDs) of the progesterone or estrogen receptor (Metzger et al. (1995) PNAS 92: 6991-5; Kellendonk et al. (1996) NAR 24: 1404-11).
  • the Cre-HBD fusion protein is expressed constitutively in the cells, but it only reaches the nucleus after the corresponding steroid hormone has been added and can then initiate recombination.
  • Hormone analogues are used for the induction, which only interact with the HBD of the fusion protein, but not with the endogenous steriod receptors. Nevertheless, the application of these steroids is not harmless.
  • a further disadvantage of the system is that, on the one hand, the induced recombination is not complete even when large amounts of “inducer” are applied, and on the other hand, residual activity of the Cre recombinase could be observed even in the absence of the inducer (Kellendonk et al. (1999) J Mol Biol. 285: 175-82; Schwenk et al. (1998) NAR 26: 1427-32). This background activity is particularly noticeable in vi tro (Zhang et al. 1996 NAR 24: 543-8; Fuhrmann-Benzakein et al. 2000 NAR 28: e99; Cheng et al. 2000 NAR 28: el08).
  • Cre expression could be suppressed by the presence of tetracyclines (St-Onge et al. (1996) NAR 24: 3875-77) or induced (Saam and Gordon (1999) JBC 274: 38071-82).
  • This method bypasses the application of questionable hormone analogues and instead uses a well-studied, non-toxic drug for induction.
  • Tet system has the disadvantage, however, that in addition to the "floxed" target sequence and the Cre gene under the tTA-responsive promoter, a further transgene is required, which is for the tet-repressor-transactivator fusion protein (tTA) or its reverse Form coded rtTA.
  • tTA tet-repressor-transactivator fusion protein
  • Cre-coding nucleic acid generally carries considerable risks: On the one hand, there is a risk of insertion mutagenesis as a result of non-specific integration of the exogenous DNA into the genome of the target cell (Stocking et al. (1988) Cell 53: 869-79). Another risk factor is the permanent or prolonged expression of Cre recombinase associated with most systems. It has recently been shown in two independent studies that sustained expression of the Cre recombinase causes slowed growth and chromosomal aberrations in the cells examined (Silver and Livingston (2001) Mol Cell 8: 233-43; Loonstra et al (2001) PNAS 98: 9209-14).
  • the dependence of the Cre-mediated cytotoxicity on its endonuclease activity suggests that cryptic loxP sequences found in the genomes of mammalian, yeast and bacterial cells are recognized and recombined when the recombinase is highly expressed.
  • the object of the present invention is thus to provide methods for site-specific DNA recombination in eukaryotic cells which allow the introduction of a polypeptide with Cre recombinase activity into cells (preferably those which do not themselves have such an enzyme) and the disadvantages described of the methods established in the prior art, transfer of nucleic acids coding for Cre recombinase, do not have.
  • Cre recombinase which has no additional, heterologous protein transduction domain, is added to the culture medium when intact eukaryotic cells, which have not been pretreated either electrically or chemically, and in the cell nucleus of the cells is able to catalyze a specific DNA recombination process of DNA regions which have corresponding recognition sequences.
  • the recombination rate can be over 50% after just one application.
  • the object is thus achieved by an in-vitro method for site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which a polypeptide with Cre recombinase activity, which does not include a heterologous protein transduction domain, is added to a eukaryotic cell culture, the cells of which (or their DNA) contain at least one DNA region (DNA section) which contains at least one recognition sequence which is recognized by the polypeptide with Cre recombinase activity, and the cells are cultivated under conditions which permit DNA recombination enable.
  • a polypeptide with Cre recombinase activity which does not include a heterologous protein transduction domain
  • Some larger proteins such as the homeobox protein Antenna pedia (Antp) from the fruit fly Drosophila, the HIV proteins Tat and Vpr or the glycoprotein PreS2 from the hepatitis B virus (Ford et al. (2001) Gene Therapy 8: 1 -4; Schwarze et al. (2000) Trends in Cell Biol 10: 290-5; Oess and Hildt (2000) Gene Ther 7: 750-8), on the other hand, are able to get into intact cells through the plasma membrane. The mechanism of the so-called protein transduction is largely unclear. The amino acid sequences which mediate the presumably passive uptake could be limited to relatively short sections (11 to 16 amino acids) for Antp, Tat and PreS2. The transduction domains of
  • Tat and PreS2 can contain relatively large reporter proteins such as
  • the use according to the invention of a Cre protein without a heterologous protein transduction domain has an advantage over the use of the Cre-MTS fusion protein by Jo et al. (loc. cit.) the advantage that less heterologous peptide sequences that could possibly influence the target cell are "transduced".
  • the efficiency of the recombination when the Cre protein is applied without a heterologous protein transduction domain in a serum-containing medium is as high as when the application described by Jo et al. Cre-MTS fusion protein shown in serum-free medium.
  • cell types that are sensitive to serum deprivation such as murine bone marrow cells
  • Another advantage of the invention is the faster procedure of the polypeptide transfer (less than 4 hours according to the invention), whereas after a nucleic acid transfer the Cre recombinase first has to be synthesized ribosomally.
  • the specific DNA recombination can thus be carried out within a short and defined period of time using the method according to the invention.
  • DNA recombination generally means a physical process, which leads to an exchange of DNA regions between two different DNA molecules or two different regions of a single DNA molecule and thus to a reorganization of the genetic starting material.
  • a “site-specific DNA recombination” is a DNA recombination which is catalyzed by a polypeptide with enzymatic activity, which recognizes the DNA region to be recombined using defined DNA sequence segments (so-called recognition sequences) and one DNA strand exchange between two such recognition sequences (which can, however, be located on different DNA molecules / chromosomes) mediated.
  • the enzymatically active polypeptides which catalyze such a process can be polypeptides with Cre recombinase activity which interact with the specific recognition sequences on which they cut and religate the DNA.
  • polypeptides with Cre recombinase activity refer to polypeptides with enzymatic activity which are able to catalyze the same reaction as the Cre recombinase of bacteriophage P1 originating from the ⁇ -integrase family of recombinases.
  • the polypeptides can have the Cre recombinase activity as the main or secondary enzymatic activity.
  • polypeptides can also perform other enzymatic and non-enzymatic functions.
  • a polypeptide with Cre recombinase activity which can be used in the method according to the invention, can also be the Cre recombinase of bacteriophage PI itself.
  • the recombination process catalyzed by the Cre recombinase-activity polypeptide can result in a directed insertion, cutting, exchange or inversion of the relevant DNA region to be recombined.
  • the polypeptides with Cre recombinase activity has no heterologous protein transduction domains.
  • protein transduction domains are understood to be short amino acid sequences which can mediate the transition of a larger protein into an intact eukaryotic cell.
  • amino acid sequences which can only consist of 11-16 amino acids, can be, for example, the corresponding transduction domains from the Tat protein, the Homobox protein Antennapedia or the PreS2 protein.
  • heterologous clarifies that the amino acid region representing the protein transduction domain does not belong to the natural primary structure of the polypeptide with Cre recombinase activity.
  • the polypeptide with Cre recombinase activity has the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or is a derivative, a homolog (for example with at least about 70% identity, preferably at least about 85% identity, with a degree of homology of at least about 95% being particularly preferred) or a fragment (which preferably has a length of at least 304 amino acids and in particular at least amino acids 37 to 340 of SEQ ID NO: 2) thereof.
  • the designation "SEQ ID NO:” corresponds to the sequence code " ⁇ 400>" according to WIPO Standard St.25.
  • a “derivative” is understood to mean a polypeptide of the same primary structure which, in comparison with the respective polypeptide according to the invention, has additional modifications of the peptide side chains.
  • modifications are well known to those skilled in the art.
  • fluorescent markers eg Alexa 488
  • coenzymes such as biotin, lipoic acid or pyridoxal phosphate, or the phosphorylation of tyrosine, serine or threonine residues act.
  • a “homolog” denotes a polypeptide whose primary structure differs from the primary structure of the respective polypeptide according to the invention by a maximum of approximately 30% (preferably a maximum of approximately 15%, with a maximum of approximately 5% being particularly preferred).
  • one or more amino acids of the original sequence can be exchanged for other amino acids.
  • one or more amino acids of the original sequence can be deleted or additional amino acids can be inserted.
  • an “active fragment” is a polypeptide whose primary structure corresponds to a region of the primary structure of the respective polypeptide according to the invention, the active fragment comprising fewer amino acids than the polypeptide according to the invention.
  • An active fragment of a polypeptide according to the invention has the same enzymatic activity as the polypeptide according to the invention, ie it catalyzes the same chemical reaction as the polypeptide according to the invention.
  • the polypeptide with the amino acid sequence given in SEQ ID NO: 2 is a recombinant Cre recombinase (hereinafter referred to as "wtCre"), which is derived from the corresponding enzyme from the bacteriophage P1 by an amino acid exchange in position 1 (glycine instead of methionine). It has been shown that the polypeptide according to the invention can cross the plasma membrane of intact cells and penetrate into the cell nucleus, where, if there are corresponding recognition sequences of the genomic DNA of the cell located there, it catalyzes a DNA recombination. Surprisingly, the polypeptide was also without any heterologous domain.
  • the polypeptide indicated in SEQ ID NO: 4 and designated “nlsCre” comprises the antibody epitope 9E10 (c-myc; amino acids 360-371) in addition to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 for the purpose of better detection of the polypeptide in the cells. and an SV40 core localization sequence located at the N-terminus (amino acids 11-17). The core localization sequence is said to increase the efficiency of the transport of the polypeptide into the cell nucleus.
  • the method according to the invention is not subject to any restrictions.
  • cell cultures of isolated mammalian cells, such as mouse or pig cells, and isolated cells of human origin can serve as target cells.
  • the target cells can come from various areas of the body.
  • the cells are intact and do not require any chemical or physical pretreatment.
  • the eukaryotic cells are human or murine cells.
  • the human or murine cells are bone marrow cells or fibroblasts.
  • MEM Eagle's Minimum Essential Medium
  • the media can contain antibiotics such as penicillin, streptomycin or kanamycin in the usual concentrations, cytokines (eg 11-3, 11-6, SCF) and other additives useful for the cultivation of cells such as fetal calf serum (FCS) or bovine serum albumin (BSA), contained in different concentrations.
  • antibiotics such as penicillin, streptomycin or kanamycin in the usual concentrations
  • cytokines eg 11-3, 11-6, SCF
  • FCS fetal calf serum
  • BSA bovine serum albumin
  • the cells can be grown and cultivated in conventional culture dishes in the temperature range recommended for the respective cells.
  • the polypeptide with Cre recombinase activity can be introduced into the cells by simply adding the polypeptide to the supernatant of the cell culture.
  • the polypeptide can be in a buffered aqueous solution, e.g. in a PBS solution.
  • Cell cultivation and the choice of alternative methods of addition which are suitable for the process according to the invention are within the range of the average skill of the person skilled in the art.
  • the efficiency of the transduction depends on the one hand on the concentration of the polypeptide with Cre recombinase activity used (see Example 4), on the other hand it was surprisingly found that the addition of glycerol to the transfer medium increases the uptake of the Cre recombinase and thus the recombination rate (see example 5).
  • the Add the polypeptide with Cre recombinase activity in a concentration of 100 nM to 30 ⁇ M.
  • the preferred glycerol concentration is 0.5 to 10% (v / v) based on the transfer medium.
  • the cells can preferably be incubated further for a period of 2-12 h under the selected conditions.
  • the culture medium can then be exchanged for fresh nutrient medium.
  • the recognition sequences which are recognized by the polypeptide with Cre recombinase activity can be nucleotide sequence sections which are known to the person skilled in the art as "loxP" sequences. These are sequence sections of 34 bp, which consist of two inverted repeats of 13 bp each (cf. SEQ ID NO: 5; bp 1-13 and 22-34), which are an asymmetrical intermediate element (spacer) flank by 8 bp (see SEQ ID NO: 5; bp 14-21). The intermediate element gives the entire loxP sequence section its orientation.
  • flanked nucleotide sequence region can thus be cut out, exchanged, inserted or inverted in the course of the recombination.
  • the recombination process catalyzed by the polypeptide with Cre recombinase activity results in a cutting out (or an exchange) of the DNA located ("floxed") between the loxP recognition sequences Area.
  • identical orientation refers to an identical 5 ' ⁇ 3' base sequence of the intermediate elements of two loxP recognition sequences enclosed by the inverted repeats.
  • the DNA region to be recombined can be located both on one or more chromosomes of a eukaryotic cell and on one or more mobile genetic elements, such as, for example, a plasmid.
  • the recognition sequences are loxP sequences of identical orientation with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
  • nucleotide sequences which differ from these sequences in terms of base exchanges, deletions and insertions of individual or more nucleotides.
  • 8-10 bases of the 13 bases must match loxP in order to support Cre-mediated recombination (Abremski et al. (1988), J. Mol. Biol. 202: 59-66; Abremski and Hoess (1985), J. Mol. Biol. 184: 211-220).
  • the invention further relates to a polypeptide with Cre recombinase activity which has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or is a derivative, a homologue or a fragment thereof, the natural Cre recombinase consisting of the bacteriophage Pl is excluded.
  • the invention also relates to a method for producing a polypeptide with Cre recombinase activity.
  • the subject is therefore also a method for producing a polypeptide with the sequence given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, in which a nucleic acid sequence coding for the amino acid sequence mentioned, preferably the sequence given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, is ligated into an expression vector, this is introduced into host cells suitable for the vector and the cells are expressed under to express the Polypeptide cultivated suitable conditions. If necessary, an insulation and cleaning step follows.
  • polypeptides with Cre recombinase activity shown under SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 4 were, for example, recombinantly produced and heterologously expressed as glutathione-S-transferase (GST) fusion protein in E. coli and purified by means of affinity chromatography (cf. . Example 1) .
  • GST glutathione-S-transferase
  • the fusion proteins were each incubated in the presence of thrombin in order to separate the GST portion from the Cre recombinase polypeptides.
  • the expression of the polypeptides can of course also be carried out with the aid of other established methods or in other organisms such as in yeast or insect cells.
  • heterologous expression of polypeptides as well as suitable purification strategies of the proteins or fusion proteins are sufficiently known in the prior art and include, inter alia, the baculovirus expression system, the 6xHis-tag expression system, the maltose binding protein (MBP) expression system.
  • MBP maltose binding protein
  • the invention also relates to a nucleic acid which encodes a polypeptide with an amino acid sequence given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4.
  • the nucleic acids preferably have the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, the degeneration of the genetic code being included according to the invention.
  • the invention relates to isolated host cells which contain a polypeptide according to the invention or a nucleic acid according to the invention or which express a polypeptide according to the invention. With regard to the choice of host cells, the invention is not subject to any restrictions. kung, and in addition to bacterial cells (such as E. coli) also yeast cells (such as S. cerevisiae or P. pastoris), insect cells and (higher) Euraryonten cells such as CHO or BHK cells are included.
  • the invention relates to the use of a polypeptide with Cre recombinase activity for performing a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which cells which contain at least one DNA region which contains at least one recognition sequence which is derived from the polypeptide with Cre -Recombinase activity is detected, cultured in the presence of the polypeptide under conditions that allow recombination of DNA.
  • the invention further relates to a reporter system for the detection of DNA recombination in eukaryotic cells (for example triggered by the use of a polypeptide with recombinase activity), in which
  • a first reporter gene is flanked by two recognition sequences of identical orientation and a second reporter gene is located downstream of the first reporter gene, an initiation codon and a ribosome binding site being located upstream of the two recognition sequences, which enable translation of the first reporter gene by a stop codon between the two recognition sequences is ended and no functional initiation codon is located in the region between the two reporter genes;
  • the site of the second reporter gene is brought into a position relative to the initiation codon by a site-specific DNA recombination, which enables translation of the second reporter gene; and (c) the gene products of the two reporter genes are to be distinguished from one another.
  • the reporter system allows a quick and quantitative detection of a site-specific DNA recombination in a eukaryotic cell. It opens up the possibility to immediately check whether a sufficiently high transduction efficiency was achieved under the given test conditions when transducing a polypeptide with recombinase activity.
  • the reporter system thus allows an accompanying quality control of the Cre protein preparation and the transduction conditions (medium composition, time of incubation, temperature, etc.).
  • the recognition sequences which are recognized by a polypeptide with recombinase activity can be, for example, loxP- (cf. SEQ ID NO: 5), frt-recognition sequences or their homologous, of polypeptides with Cre or Flp recombinase. Act recognized sequences.
  • the recognition sequences of the reporter system have an identical orientation to one another, which causes the DNA region flanked (“flocked”) to be excised.
  • the excision removes the first reporter gene from the gene construct, the second reporter gene being brought into a position relative to the initiation codon and the ribosome binding site which allows translation (of the gene product) of the second reporter gene, ie the initiation codon and the second reporter gene should are present in a reading frame after DNA recombination. Since site-specific DNA recombinations run with base accuracy, an exact prediction of the expected recombination product can be made. When designing the reporter system, it is therefore possible for the person skilled in the art to select the base sequence in this regard and to ensure the functionality of the system.
  • the recognition sequences are loxP recognition sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
  • polypeptides with Cre recombinase activity which can be used in connection with the reporter system according to the invention can also include polypeptides which have the enzymatic activity of another recombinase, such as, for example, that of lambda Integrase Flp.
  • Nucleotide sequences which can be used in eukaryotic cells as initiation codons, stop codons or ribosome binding sites are part of the standard knowledge of the person skilled in the art and can be found in relevant textbooks.
  • reporter genes are genes which code for proteins which enable a qualitative and / or quantitative detection of their expression.
  • Such reporter genes are adequately described in the prior art and include, inter alia, the genes coding for ⁇ -galactosidase, luciferase or chloramphenicol acetyltransferase. Carrying out the detection of the recombination that has taken place may require the disruption of the cells and / or the addition of additional substances whose biochemical conversion can be detected by the gene product of a reporter gene.
  • the expression of the ⁇ -galactosidase can be, for example, both colorimetric (by staining the cells) by reacting the substrate o-nitrophenyl- ⁇ -D-galactoside (ONPG) or X-Gal, fluorometrically by reacting a 4-methylumbelliferyl -ß-galactopyranoside compound or by chemiluminescence using the reaction of a 1,2-dioxetane-galactopyranoside derivative.
  • sen. Genes can also be used which impart resistance to the cells to cytotoxic or other substances which inhibit or inhibit growth. The expression of these genes is detected by culturing the cells under correspondingly selective conditions.
  • At least one of the reporter genes codes for a fluorescent protein.
  • the measurement of the light emissions caused by luminescent proteins is particularly suitable for in vivo measurements, since the cells do not have to be disrupted and are therefore directly accessible for detection. For this reason, the measurement of fluorescence is associated with less time and material expenditure. Aliquots of the respective cell culture can be examined for the emission of light using a fluorescence microscope or by flow cytometry during culture growth.
  • the fluorescent protein has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7 or is a derivative, a homologue or an active fragment thereof.
  • This is the red fluorescent DsRedl protein from Discosoma sp. or the enhanced green fluorescent protein (eGFP), a variant of the GFP from Aeguorea victoria.
  • the reporter system has the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 8.
  • This reporter construct (SFr) was generated in which the DsRedl gene coding for a red fluorescent protein was flanked by loxP sequences with the same orientation. Downstream of the second loxP sequence is the open reading frame of an eGFP gene, which codes for the "enhanced green fluorescent protein" and has a deleted ATG start codon. A ribosome binding site and a potential ATG initiation codon in the reading frame of the DsRed gene are located before the first loxP sequence.
  • transitions are constructed in such a way that a loxP-specific recombination leads to excision of the DsRed gene and at the same time moves the eGFP gene into the correct reading frame for the ATG initiation codon (cf. FIG. 2).
  • a Cre-specific recombination can be detected by fluorescence microscopy or flow cytometry. Flow cytometry enables the recombination rate to be determined precisely without the cells having to be treated beforehand.
  • the invention thus also relates to a method for detecting a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, which are preferably isolated cells, using a polypeptide with recombinase activity, in which the reporter system according to the invention and a polypeptide with recombinase activity in a eukaryotic cell and cultivates the cells under conditions that allow recombination of DNA, and subsequently detects the recombination process based on the gene product encoded by the second reporter gene (ie, for example, by a change or the occurrence of fluorescence, if at least one reporter gene encodes a fluorescent protein ).
  • isolated in this context means that the cells are not in their physiological environment. In this case, the method is an in vitro method.
  • the reporter system according to the invention can also be used to detect recombination processes in which the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cell according to the methods described in the prior art.
  • the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cell by transfection or by viral infection with a vector which contains a nucleic acid coding for the polypeptide with recombinase activity, the cells being cultivated under conditions which enable expression of the polypeptide with recombinase activity.
  • the expression can be under the control of a constitutive or inducible promoter structure.
  • An inducible promoter structure denotes a promoter structure in which the addition of certain substances results in a change in the transcription rate of the nucleotide sequence to be controlled (such as, for example, a gene).
  • a Cre variant for example a fusion with a hormone binding domain
  • a site-specific recombination preferably takes place only when these inducing substances are added.
  • the reporter system makes it easier to control the inducibility of such a system.
  • the reporter system is of course also suitable for detecting recombination processes which were initiated by the method of ' site-specific DNA recombination according to the invention and in which the polypeptide with recombinase activity was added to the culture supernatant of the eukaryotic cell culture.
  • the polypeptide is a polypeptide with Cre recombinase activity, which has the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or a derivative, a homologue or an active fragment thereof.
  • the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
  • the method can be carried out in the presence of glycerol (see above) in order to achieve an increase in the recombination rate.
  • the invention further relates to the use of the reporter system described for the detection of a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells.
  • a polypeptide with Cre recombinase activity (without heterologous PTD, for example according to SEQ ID No.2 or 4) is injected, for example, into mice which either carry transgenic Cre recognition sequences and have been infected with recombinant viruses or have received a transplant (eg bone marrow) with such sequences.
  • the injection can take place directly into the corresponding organ or into the bloodstream and, depending on the position of the recognition sequences, can result in partial inactivation or activation of genes or, for example, in a chromosomal translocation.
  • the present invention thus also relates to the use of a polypeptide with Cre recombinase activity (see above) for the production of a pharmaceutical preparation for carrying out site-specific DNA recombination in eukaryotic cells in vivo.
  • the subject of the invention is also a pharmaceutical preparation containing the inventive polypeptide with Cre recombinase activity (see above), which optionally additionally contains pharmaceutically acceptable auxiliaries and carriers.
  • the invention includes host cells which contain the reporter system according to the invention, as well as host cells which contain the reporter system according to the invention and the polypeptide according to the invention with Cre recombinase activity.
  • host cells include bacterial cells (such as E. coli), insect cells and (higher) euraryotic cells, such as murine and human cell lines CHO or BHK cells, are also included.
  • the invention also relates to kits for performing site-specific recombination.
  • kits for carrying out a method for the detection of a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells using a polypeptide with recombinase activity can include contain a suitable transformation vector and various reagents which are useful in introducing the reporter system into the cells.
  • kits also contain glycerin.
  • the present invention therefore also relates to the use of glycerol for carrying out or improving protein transduction, including proteins without (additional) heterologous protein transduction domain, in cells, ie for introducing or introducing proteins into corresponding cells.
  • 'improving protein transduction' means one Increase in transduction efficiency or transduction rate.
  • the invention further relates to a method for protein transduction in which cells, in particular isolated cells, are cultivated with the protein to be reduced in the presence of glycerol, preferably in a proportion of 0.5 to 10% (v / v).
  • Fig. 1 (A) Schematic representation of the polypeptides nlsCre, PTD-nlsCre, TLM-nlsCre and wtCre after their purification as a GST fusion protein and cleavage of the GST portion with thrombin.
  • the only difference between the recombinant wtCre protein and the native Cre amino acid sequence (Accession No. P06956) is a glycine instead of methionine at position No. 1.
  • the modified protein nlsCre has an amino acid exchange compared to wtCre (threonine instead of alanine ) at position 207, the additional SV40 core localization sequence ("NLS", amino acids 11-17 in SEQ ID NO: 4) at the N-terminus and a 9E10 (c-myc) epitope ("myc-tag", amino acids 360- 371 in SEQ ID NO: 4) at the C-terminus.
  • the proteins TLM-nlsCre and PTD-nlsCre additionally contain the known protein transduction domains PreS2-TLM from HBV and Tat-PTD from HIV-1.
  • Fig. 2 Reporter system for the detection of Cre recombinase activity.
  • the DsRedl gene encoded for a red fluorescent protein
  • the eGFP gene is flanked by loxP sequences with the same orientation.
  • the open reading frame of the eGFP gene encoded for the "enhanced green fluorescent protein"
  • a Kozak consensus sequence and a potential ATG initiation codon in the reading frame of the DsRed gene are located before the first loxP sequence.
  • transitions are constructed ized that a lox-specific recombination leads to excision of the DsRed gene and at the same time moves the eGFP gene into the correct reading frame for the ATG initiation codon.
  • Cells that are stably transduced with this reporter construct show red fluorescence.
  • Cre / lox-specific recombination eGFP is expressed in place of the DsRedl gene and the cells show green fluorescence.
  • Fi ⁇ . 4 Detection of the lox-specific recombination at the chromosomal DNA level.
  • A Positions of the primers for a PCR on the reporter construct SFr. A precise, Cre-mediated excision of the DsRedl gene leads to a template that is shortened by 735 bp.
  • B Genomic DNA from untreated (-) or (+) reporter cells (clones 12 and 15) incubated with recombinant nlsCre protein was used as a "template" with the PCR primers pl and p2. In addition to the expected PCR product of 1099 bp for the non-recombined template, the product of 364 bp expected after specific recombination could be detected in the (+) samples. The identity of the visible bands was checked by sequence analysis.
  • the cells were analyzed by flow cytometry and the DsRedl expression was plotted against the eGFP expression using the "Cellquest" software (Becton Dickinson) and evaluated. While no eGFP expression could be detected in untreated cells (mock),> 50% of the nlsCre-treated cells were eGFP positive.
  • Primers p3 and p4 were able to detect the C / EBP ⁇ fl / fl locus in the genomic DNA of the bone marrow cells.
  • the second PCR primers p5 and p6
  • the 400 bp products were verified by sequence analysis.
  • Fig. 7 Specific recombination after adding unmodified Cre recombinase. Reporter cells were incubated with 1 ⁇ M of the wtCre protein for 3 hours. After two days, about 1.5% were able to express eGFP in the fluorescence microscope
  • pGEX-2T As an expression vector for the production of GST-Cre fusion proteins in J57. coli, pGEX-2T (KT) was used (SEQ ID NO: 9), a modified pGEX-2T vector with the multicloning region from pEG (KT) (Mitchell et al. (1993) Yeast 9: 715-723).
  • pGEX-2T pGEX-2T (KT) was linearized with Xhol, the overhangs were filled in with the Klenow fragment and then cut with iVcoI.
  • a modified Cre gene (Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-6) was isolated from R815 (Prassolov et al.
  • the introduced DNA fragments code for amino acid sequences from the PreS2 glycoprotein from HBV or from the tat protein from HIV-1. Both sequences were shown to be able to mediate the uptake of recombinant reporter proteins in cells (Oess and Hildt 2000 Gene Therapy 7: 750-8; Schwarze et al. 1999 Science 285: 1569-72).
  • the modified Cre gene from R815 codes for the Cre recombinase from bacteriophage P1 with an amino acid exchange (threonine instead of alanine) at position 207, which additionally contains the SV40 core localization sequence (amino acids 11-17 in SEQ ID NO: 4) on the N Contains a 9E10 (c-myc) epitope (amino acids 360-371 in SEQ ID NO: 4) at the C-terminus.
  • the modified Cre recombinase is referred to below as "nlsCre".
  • Cre-N a PCR with pGEX-nlsCre as template and the oligonucleotides Cre-N (SEQ ID NO: 14; 5'-GAAGAGGAAGGGATCCAATTTACTGACCG-3 ') and Cre-C was first used (SEQ ID NO: 15; 5'-CAGAAATAAGCTTTTGTTCCTAATCGCCATC-3 ') using Pfxl polymerase (Gibco Life Technologies).
  • the resulting 1060 bp fragment was cut with the restriction endonucleases BamHI and Hin III, and the resulting 683 bp (Bam- HI-HindIII) and 355 bp (BamHI) fragments were successively inserted into the BamHI-HindIII opened vector pGEX-2T (KT). Furthermore, the base exchange that leads to the A207T mutation in nlsCre was carried out using oligonucleotides 207+ (SEQ ID NO: 16; 5 '-GGTTAGCACCGCAGGTGTAG-3') and 207- (SEQ ID NO: 17; 5 '- CTACACCTGCGGTGCTAACC-3 ⁇ ) corrected using the "overlap extension method" (Ho et al. (1989) Gene 77: 51-59). The entire wtCre gene (SEQ ID NO: 1) in the resulting pGEX-wtCre vector was verified by sequence analysis.
  • the “wtCre” protein (SEQ ID NO: 2) is shown, which is derived from the “natural” Cre recombinase described in the Bacteriophage Pl (Accession NO: P06956) only differs at position 1 (glycine instead of methionine).
  • Transformants of the E. coli expression strain BL21-CodonPlus (DE3) -RP (Stratagene) with the expression plasmids pGEX-nlsCre, pGEX-TLM-nlsCre, pGEX-PTD-nlsCre and pGEX-wtCre were in 1 1 LB (+ 100 mg / 1 ampicillin and 50 mg / 1 chloramphenicol) cultivated up to an OD 600 of 0.7 and induced for 8 hours at 25 degrees with 0.5 mM IPTG.
  • the cells were disrupted in 40 ml PBS, 0.5% Triton-X-100, 0.5 mM Pefabloc (Röche Diagnostics GmbH) by ultrasound.
  • NlsCre, TLM-nlsCre, PTD-nlsCre and wtCre were obtained in a concentration of 100 to 500 ng / ⁇ l (2-12 ⁇ M).
  • Example 2 Representation of a reporter system for the detection of Cre activity
  • Example 2a Construction of the retroviral reporter construct SFr (FIG. 2)
  • the loxP sequence in front of the DsRed gene was obtained by hybridizing the oligonucleotides loxPl + (SEQ ID NO: 18; 5'- GGCCGCATGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATC-3 ') and loxPl- (SEQ ID NO: 19; 5' -CATGGATAACTACAT 3 '), the loxP sequence according to the DsRed gene (loxP2) by hybridization of the oligonucleotides loxP2 + (SEQ ID NO: 20; 5'- GATCTTAGTCGACGCGTATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATCAGGCCTGCAC- 3'; and loxGTGATA: 5QGGTGATA: 5QGGTGATA: 5QGGTTATA- - GCATACATTATACGAAGTTATACGCGTCGACTAA-3 ').
  • the loxP questions elements were then phosphorylated with polynucleot
  • pDsRedl-loxP2 For the construction of pDsRedl-loxP2, pDsRedl-Cl (Clontech) was cut with Xmal, the overhangs were smoothed using the Klenow fragment, then digested with BgrIII and the loxP2 fragment was inserted into the vector prepared in this way.
  • pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 resulted from a 3-fragment ligation of the loxPl fragment and the 326 bp Ncol-BamHI fragment from pDsRedl-loxP2 with the vector pBluescript (KS +) opened by Notl-BamKI (KS +) ( Stratagene). Subsequent insertion of the 423 bp-jVeol fragment from pDsRedl-Cl into the iVcoI-cut pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 in the correct orientation gave the intermediate construct pKS-loxPl-DsRedl-loxP2.
  • loxPl-DsRedl-loxP2 sequence was isolated from pKS by Notl / X al digestion and the overhangs were smoothed with mung bean nuclease (Promega).
  • pSFß91-eGFP (day) (Wahlers et al.
  • Transitions by means of sequence analysis could be isolated pSFß91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP with an "in frame” transition between loxP2 and the eGFP gene.
  • the "in frame” transition ensures the translation from eGFP to Cre-mediated excision through the correct positioning to the ATG start codon in front of loxPl.
  • the HindIII fragment was analyzed using wPRE (woodchuck HBV posttranscriptional regulatory element, Zufferey et al. (1999) J Virol. 73: 2886-92) isolated from pKS- ⁇ wPRE (Schambach et al. (2000) Mol Ther. 2: 435-45) and inserted into the HindIII site of SF ⁇ 91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP. The correct orientation was checked by restriction digestion.
  • Example 2b Cloning of mouse fibroblasts after transduction with SFr
  • the packaging cell line Phoenix-gp (http://www.stanford.edu/ group / nolan /) was included with the reporter construct SFr and with expression plasmids for MoMuLV-gag / pol (the expression plasmid for gag / pol, pSVgag / pol the gagpol gene from MoMuLV under the control of the SV40 promoter) and for the ecotrophic coat protein from MoMuLV (Morita et al. (2000) Gene Ther. 7: 1063-66).
  • the mouse fibroblast cell line SC-1 was infected with the virus-containing supernatants.
  • SC-1 cells After three days, SC-1 cells, in which the reporter construct was stably integrated, could be detected microscopically and flow-cytometrically by their red fluorescence. 5 SC-1 clones (clone 3, clone 8, clone 10, clone 12 and clone 15) could be isolated by single cell deposition, which show a stable expression of DsRedl. No spontaneous recombination could be observed in any of these clones during the observation period (weeks to months), which was manifested in the expression of eGFP.
  • DMEM Dulbeccos' modified Eagle's Medium
  • FCS 10% fetal calf serum
  • DMEM / FCS with 20 mM HEPES, pH 7.5 was used for transfection and harvesting of the supernatants after 44 hours. Have been infected
  • the SC-1 reporter cells were cultivated in Eagle's Minimum Essential Medium (MEM, Sigma) with 2 M glutamine and 10% FCS at 37 ° C in the incubator.
  • MEM Eagle's Minimum Essential Medium
  • Example 3 loxP-specific recombination after addition of purified Cre recombinase without a heterologous transduction domain
  • nlsCre protein 0.8 ⁇ M nlsCre protein to various clonal reporter cells (clones 3, 8, 10, 12 and 15).
  • microscopic examination of all the batches revealed that after only 24 h some cells with a weak green fluorescence were detected after 48 Hours became clearer (see Fig. 3).
  • the eGFP-positive cells showed no or significantly reduced red fluorescence compared to the surrounding cells.
  • the proportion of eGFP-positive cells was between 2 and 4% according to flow cytometric analysis. In contrast, no eGFP-positive cells could be detected among the control cells.
  • chromosomal DNA was isolated from the nlsCre-treated mixed populations of clones 12 (4% eGFP positive) and 15 (2.5% eGFP positive).
  • the chromosomal DNA was used as a template for a polymerase chain reaction in which the (+) primer pl (SEQ ID NO: 22; 5 '-ACGCCGAAACCGCGCCGCGCGTC-3') 173 bp before the first loxP sequence and (-) Primer p2 (SEQ ID NO: 23; 5'-GCAGATGAACTTCAGGGTCAGCTTGC-3 ') attaches 154 bp after the second lox sequence (see FIG. 4A).
  • the mixed populations show, in addition to the 1099 bp product that can be expected from the presentation of the non-recombined reporter construct, another product of 364 bp that corresponds to the length of the expected product from the recombined presentation (ie after excision of the DsRedl -Gens).
  • the 364 bp product is missing when genomic see DNA from the untreated reporter cells was used as a template (Fig. 4B).
  • the sequence analysis of the PCR products isolated from the gel confirmed the precise, Cre / lox-specific recombination.
  • reporter cells with 1.0, 1.5, 2.5 and 5.0 ⁇ M nlsCre concentrations in MEM (with 2 mM glutamine, 10% FCS, 50 U / ml penicillin and 50 mg / ml streptomycin) were used for 6 hours incubated at 37 ° C and the medium was exchanged for fresh MEM. After two days, the proportion of eGFP-positive cells was determined by flow cytometry using a FACScaliber.
  • Example 5 Increase in Cre's efficiency in SC1 reporter cells by glycerin
  • glycerin or dimethyl sulfoxide (DMSO) was added to the batches.
  • SCl reporter cells were treated with nlsCre protein in the final concentrations given in Table 2 in the transfer medium (Eagles's Minimal essential Medium (Sig a) with 10% fetal calf serum (FCS), 2 mM glutamine, 50 U / ml penicillin, 50 ⁇ g / ml of streptomycin and the amount of glycerol or DMSO given in Table 2) for 6 hours at 37 ° C.
  • FCS fetal calf serum
  • the cells were then treated with trypsin / EDTA (Gibco Life Technologies) and transferred to a new cell culture vessel. The proportion of eGFP-positive cells was determined two days later using FACS analysis.
  • Cre protein The influence of glycerol on the recombination rate in the reporter cells was also confirmed for a commercially available Cre protein (New England Biolabs, NEB). This Cre protein is supplied in 50% glycerol and was first dialyzed against transfer medium for the comparative experiments. The NEB dialyzed Cre protein was then incubated with SCI reporter cells as previously described. The dialyzed Cre protein in a concentration of 0.22 ⁇ M did not lead to any measurable recombination in the reporter cells. A concentration of 4.2% (v / v) glycerol and 0.22 ⁇ M Cre protein in the transfer medium led to eGFP expression in 62% of the cells after 2 days of incubation.
  • Cre protein of NEB which differs from the native Cre of bacteriophage P1 by only two additional amino acids, also shows that no heterologous sequences are required for efficient Cre protein transduction.
  • Example 6 Externally added nlsCre protein can initiate a loxP-specific excision in murine bone marrow cells
  • Bone marrow cells from a C57B1 / 6 mouse strain, in which the endogenous C / EBP ⁇ gene is flanked with loxP sequences were initially by rinsing out Ober - and lower leg bone prepared. Aliquots of 2 ⁇ 10 6 cells were run for 7 hours at 37 ° C. in 500 ⁇ l of a 1: 1 mixture of 2xDMDM (with doubly concentrated cytokines (see below), 100 U / ml penicillin, 100 mg / ml streptomycin) and PBS (mock) or PBS were incubated with purified, recombinant nlsCre protein.
  • 2xDMDM doubly concentrated cytokines
  • the final concentrations were 1.5 ⁇ M nlsCre and 1.5 ⁇ M PTD-nlsCre.
  • the cells were centrifuged and the medium was against IMDM (with 20% FCS, 0.1% bovine serum albumin, 2 mM glutamine, 5 ng / ml human IL-6; 10 ng / ml rough IL-3 and 50 ng / ml murine SCF; all recombinant growth factors from R&D Systems) replaced. After culturing the cells for one week at 37 ° C. in an incubator, genomic DNA from the three batches was prepared and used as a template for two different polymerase chain reactions (PCRs).
  • PCRs polymerase chain reactions
  • the first PCR using the oligonucleotides p3 (SEQ ID NO: 24, 5 ' -TGGCCTGGAGACGCAATGA-3') and p4 (SEQ ID NO: 25; 5'- CGCAGAGATTGTGCGTCTTT-3 ') serves to detect the non-recombined allele C / EBP ⁇ £ 1 / fl , which as a template results in a 269 bp fragment as a PCR product.
  • This product could not be detected in all batches containing the genomic DNA of the C / EBP ⁇ flfl mouse strain, but not in the negative control without a DNA template (FIG. 6).
  • the oligonucleotides p5 (SEQ ID NO: 26; 5 '-GCCTGGTAAGCCTAGCAATCCT-3') and p6 (SEQ ID NO: 27; 5 '-TGGAAACTTGGGTTGGGTGT-3') were used, which contain a 400 bp fragment with the recombined template (ie after excision of the C / EBP ⁇ gene) and theoretically a 6.6 kb fragment with the non-recombined template. While the 6.6 kb fragment did not arise under the chosen conditions (standard approach with Qiagen Taq polymerase; 30 sec denaturation, 45 sec annealing at 60 ° C.
  • C / EBP ⁇ gene can be used in primary cells (here mouse bone marrow).
  • the Cre recombinase from the bacteriophage PI probably has an endogenous protein transduction domain.
  • the slightly higher recombination efficiency of nlsCre under the same conditions can be attributed to the acceleration of the core transport by the SV40-NLS.

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Abstract

The invention relates to novel methods and kits for introducing a polypeptide having Cre recombinase activity into eukaryotic cells. The invention also relates to polypeptides having Cre recombinase activity and to a reporter system that, after polypeptides have been introduced into a corresponding cell, gives information about a successful DNA recombination. Lastly, the invention relates to kits for conducting and for detecting site-specific DNA recombination.

Description

Verfahren zur ortsspezifischen DNA-Rekombination Site-specific DNA recombination method
Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Verfahren und Kits zum Einbringen eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität in eukaryotische Zellen. Die Erfindung betrifft ferner Polypeptide mit Cre-Rekombinase-Aktivität sowie ein Reportersystem, welches nach Einbringen in eine entsprechende Zelle Aufschluß über eine erfolgreiche DNA-Rekombination gibt. Schließlich betrifft die Erfindung Kits zum Nachweis ortsspezifischer DNA- Rekombinationen. Stand der TechnikThe present invention relates to novel methods and kits for introducing a polypeptide with Cre recombinase activity into eukaryotic cells. The invention further relates to polypeptides with Cre recombinase activity and a reporter system which, after introduction into a corresponding cell, provides information about successful DNA recombination. Finally, the invention relates to kits for the detection of site-specific DNA recombinations. State of the art
Sequenz-spezifische Rekombinationen, die zu einem gerichteten Einfügen, Ausschneiden oder zu einer Inversion von Nukleinsäure- abschnitten führen, können für eine Vielzahl von Anwendungen von großem Nutzen sein. In Bakterien, Bakteriophagen und Hefen wurden bereits einige ortsspezifische Rekombinasen gefunden und charakterisiert. Sie gehören zur Familie der λ-Integrasen (auch bezeichnet als "Tyrosin-Rekombinasen" ) , für die inzwischen über 100 Mitglieder aufgrund von Sequenzhomologien identifiziert wurden. Rekombinasen erkennen spezifische DNA-Sequenzen und katalysieren den gegenseitigen (reziproken) Austausch der DNA- Abschnitte zwischen diesen ErkennungsSequenzen. Die am besten untersuchten Beispiele sind die Integrase aus dem Bakteriophagen λ, die bakteriellen Rekombinasen XerC und XerD, die Flp- Rekombinase aus Hefe sowie die zum Cre/lox-System gehörende Cre- Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl .Sequence-specific recombinations that lead to directional insertion, cutting or inversion of nucleic acid segments can be of great benefit for a large number of applications. Some site-specific recombinases have already been found and characterized in bacteria, bacteriophages and yeasts. They belong to the family of λ integrases (also known as "tyrosine recombinases"), for which over 100 members have now been identified on the basis of sequence homologies. Recombinases recognize specific DNA sequences and catalyze the reciprocal (reciprocal) exchange of the DNA sections between these recognition sequences. The best investigated examples are the integrase from the bacteriophage λ, the bacterial recombinases XerC and XerD, the Flp recombinase from yeast and the Cre / lox system Cre recombinase from the bacteriophage Pl.
Die Funktion des Cre/lox-Systems im Vermehrungszyklus des Bakteriophagen Pl liegt unter anderem in der Zyklisierung des linearen Genoms und der Auflösung von dimeren Phagen-Plasmiden, um damit eine effiziente Aufteilung des Phagengenoms während der bakteriellen Zellteilung zu gewährleisten (Austin et al . (1981) Cell 25:729-36; Abremski et al . (1983) Cell 32:1301-11). Die Zielsequenz der Cre-Rekombinase, die sogenannte loxP-Sequenz, besteht aus 2 Rekombinase-Bindungselementen von 13 bp (Basenpaaren) , die als "inverted repeats" eine zentrale Sequenz von 8 bp flankieren. Die zentrale 8 bp-Sequenz bestimmt die Orientierung der 34 bp loxP-Sequenz. Für ein Rekombinationsereignis formen vier Cre-Moleküle und zwei loxP-Sequenzen eine kreuzförmige Zwischenstruktur, die durch den reziproken Strangaustausch aufgelöst wird (Gou et al . (1997) Nature 389:40-6). Das Cre/lox-System ist aufgrund seiner Spezifität ein nützliches Werkzeug für viele Anwendungen in der Gentechnik (Sauer (1998) , Methods 14: 381-392; Kilby et al . (1993) Trends Genet . 9:413- 21) . Die loxP-Sequenzen können beispielsweise in Vektoren oder in das Genom von anderen Zellen integriert werden und dort als Zielsequenz für gezielte Integrationen, Inversionen oder Exzi- sionen dienen. Ein DNA-Abschnitt, der von zwei loxP-Sequenzen mit gleicher Orientierung flankiert (d.h. "gefloxt") wird, wird durch die Cre-Aktivität herausgeschnitten. Die Zugabe eines Überschusses an "gefloxter" DNA zu einer Ziel-Sequenz mit einer oder zwei loxP-Stellen kann eine Integration dieser DNA an der entsprechenden Position zur Folge haben. Lox-Sequenzen in entgegengesetzter Orientierung ermöglichen dagegen die Inversion der flankierten Sequenz. Für den RekombinationsVorgang werden außer der Cre-Rekombinase und den loxP-Sequenzen keine weiteren Faktoren benötigt (Abremski and Hoess (1984) JBC 259:1509-14). Dies erleichtert die Anwendung des Cre/lox-Systems in den verschiedenen Zelltypen und in zellfreien Systemen.The function of the Cre / lox system in the multiplication cycle of the bacteriophage Pl lies, among other things, in the cyclization of the linear genome and the dissolution of dimeric phage plasmids in order to ensure efficient division of the phage genome during bacterial cell division (Austin et al. ( 1981) Cell 25: 729-36; Abremski et al. (1983) Cell 32: 1301-11). The target sequence of the Cre recombinase, the so-called loxP sequence, consists of 2 recombinase binding elements of 13 bp (base pairs) which flank a central sequence of 8 bp as "inverted repeats". The central 8 bp sequence determines the orientation of the 34 bp loxP sequence. For a recombination event, four Cre molecules and two loxP sequences form a cruciform intermediate structure which is resolved by the reciprocal strand exchange (Gou et al. (1997) Nature 389: 40-6). Because of its specificity, the Cre / lox system is a useful tool for many applications in genetic engineering (Sauer (1998), Methods 14: 381-392; Kilby et al. (1993) Trends Genet. 9: 413-21). The loxP sequences can, for example, be integrated into vectors or into the genome of other cells and serve there as a target sequence for targeted integrations, inversions or excisions. A section of DNA flanked by two loxP sequences with the same orientation (ie "floxed") is cut out by the Cre activity. The addition of an excess of "floxed" DNA to a target sequence with one or two loxP sites can result in integration of this DNA at the corresponding position. Lox sequences in opposite orientation, however, allow inversion of the flanked sequence. Apart from the Cre recombinase and the loxP sequences, no further factors are required for the recombination process (Abremski and Hoess (1984) JBC 259: 1509-14). This facilitates the application of the Cre / lox system in the different cell types and in cell-free systems.
Durch eine Cre-induzierte Inaktivierung von Genen nach abgeschlossener Entwicklung eines Organismus wird zum Beispiel die funktioneile Untersuchung von Genen, die für die Embryonalentwicklung des entsprechenden Organismus essentiell sind, ermöglicht. Auch wird die Entfernung von exogenen Sequenzen ermöglicht, wenn deren Wirkung nicht mehr erwünscht ist. So konnten zum Beispiel primäre Hepatozyten und myogene Zellen durch Expression des gefloxten SV40-Large-T-Antigens reversibel immorta- lisiert und somit unbegrenzt in vitro expandiert werden (Koba- yashi et al . (2000) Science 287:1258-62; Berghella et al . (1999) Hum Gene Therapy 10:1607-17).A Cre-induced inactivation of genes after the development of an organism has enabled, for example, the functional examination of genes which are essential for the embryonic development of the corresponding organism. The removal of exogenous sequences is also made possible when their action is no longer desired. For example, primary hepatocytes and myogenic cells could be reversibly immortalized by expression of the floxed SV40 large T antigen and thus expanded indefinitely in vitro (Kobayashi et al. (2000) Science 287: 1258-62; Berghella et al. (1999) Hum Gene Therapy 10: 1607-17).
Durch das Ausschneiden eines DNA-Abschnittes können ebenso Gene aktiviert werden, indem sie z.B. in die Nähe eines aktiven Pro- motors gebracht werden (Lakso et al . (1992) PNAS 89:6232-6). Cre-vermittelte Aktivierung von Genen kann aber auch durch Inversion von DNA-Abschnitten erreicht werden.By cutting out a section of DNA, genes can also be activated, for example by placing them near an active pro motors (Lakso et al. (1992) PNAS 89: 6232-6). Cre-mediated activation of genes can also be achieved by inversion of DNA sections.
Eine weitere Anwendung, die zunehmend an Bedeutung gewinnt, ist die gezielte Integration von Transgenen (Gorman and Bullock (2000) Current opinion in Biotechnology 11:455-60). Ferner wurden mit Hilfe des Cre/lox-Systems bereits synthetische Antikörper-Bibliotheken (Tsurushita et al . (1996) Gene 172:59-63), gerichtete Chromosomen-Translokationen (Qin et al . (1994) PNAS 91:1706-10) und Mosaik-Genome (Betz et al . (1996) Curr Biol 6:1307-16) konstruiert oder humanisierte Tiermodelle durch gerichteten Gen-austausch (Zou et al . (1994) Curr Biol 4:1099-103) generiert .Another application that is becoming increasingly important is the targeted integration of transgenes (Gorman and Bullock (2000) Current opinion in Biotechnology 11: 455-60). Furthermore, with the help of the Cre / lox system, synthetic antibody libraries (Tsurushita et al. (1996) Gene 172: 59-63), directed chromosome translocations (Qin et al. (1994) PNAS 91: 1706-10) and mosaic genomes (Betz et al. (1996) Curr Biol 6: 1307-16) or generated humanized animal models by directed gene exchange (Zou et al. (1994) Curr Biol 4: 1099-103).
Die Verwendung des Cre/lox-Systems bei der ortsgerichteten Rekombination von DNA in eukaryotischen Zellen wurde auch in der U.S. -Patentschrift 4,959,317 offenbart.The use of the Cre / lox system in site-directed recombination of DNA in eukaryotic cells has also been described in the U.S. - Patent 4,959,317.
Ein bemerkenswertes Merkmal der Cre-Rekombinase ist die Fähigkeit, in den Zellkern zu gelangen und somit den Rekombinations- vorgang unabhängig von der Auflösung der Kernmembran während der Mitose einleiten zu können. Dieses ist besonders für eine Anwendung in stationären, postmitotischen Eukaryontenzellen nützlich. Zunächst wurde vermutet, daß die Cre-Rekombinase aufgrund ihrer geringen Größe von 38 Kilodalton passiv durch die Kernporen diffundiert. Einige Gruppen haben klassische Kernlokalisationsse- quenzen mit der Cre-Rekombinase fusioniert, um die Effizienz des Kerntransportes zu erhöhen (Gu et al . (1993) Cell 73:1155-1164; Bergemann et al . (1995) NAR 23:4451-56). 1999 wurde von Le et al . (NAR 27:4703-9) jedoch gezeigt, daß das Cre-Protein endogene Kernlokalisationssignale aufweist, was ungewöhnlich ist für ein Protein, das seine Funktion in kernlosen Bakterienzellen ausübt. Die Cre/lox-spezifische Rekombination in intakten Zellen wurde bei den bislang etablierten Anwendungen nur durch das Einbringen einer Cre-kodierenden Nukleinsäure in die Zielzellen ermöglicht. Das Cre-Gen wurde z.B. mittels Transfektion eines Expressionsvektors oder durch Infektion mit Retro- oder Adenoviren (Bergemann et al . (1995) NAR 23:4451-56; Kanegae et al . (1995) NAR 23:3816-3821) eingeschleust, oder es wurde durch Kreuzung mit einem Cre-transgenen Organismus mit den lox-Sequenzen zusammengeführt. Eine Kontrolle der Cre-Expression bzw. der Cre- Aktivität wurde bei diesen Ansätzen auf verschiedene Art erreicht. Das Cre-Gen kann z.B. unter die Kontrolle eines Promotors gebracht werden, der zeitlich bzw. gewebespezifisch reguliert wird (Gu et al . (1994) Science 265:103-6).A remarkable feature of Cre recombinase is the ability to get into the cell nucleus and thus be able to initiate the recombination process independently of the dissolution of the nuclear membrane during mitosis. This is particularly useful for use in stationary, postmitotic eukaryotic cells. At first it was assumed that the Cre recombinase passively diffuses through the nuclear pores due to its small size of 38 kilodaltons. Some groups have merged classic nuclear localization sequences with Cre recombinase to increase the efficiency of nuclear transport (Gu et al. (1993) Cell 73: 1155-1164; Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-56) , In 1999, Le et al. (NAR 27: 4703-9), however, showed that the Cre protein has endogenous nuclear localization signals, which is unusual for a protein that performs its function in seedless bacterial cells. The Cre / lox-specific recombination in intact cells was only possible in the previously established applications by introducing a Cre-coding nucleic acid into the target cells. The Cre gene was introduced, for example, by transfection of an expression vector or by infection with retro or adenoviruses (Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-56; Kanegae et al. (1995) NAR 23: 3816-3821), or it was merged with the lox sequences by crossing with a Cre transgenic organism. Control of Cre expression or Cre activity was achieved in various ways with these approaches. For example, the Cre gene can be brought under the control of a promoter that is regulated in terms of time or tissue-specific (Gu et al. (1994) Science 265: 103-6).
Eine Induzierbarkeit der Cre-Aktivität kann durch die Expression von Cre-Fusionsproteinen mit sogenannten Hormon-Bindungsdomänen (HBDs) des Progesteron- oder Östrogen-Rezeptors erreicht werden (Metzger et al . (1995) PNAS 92:6991-5; Kellendonk et al . (1996) NAR 24:1404-11). Das Cre-HBD-Fusionsprotein wird in den Zellen konstitutiv exprimiert, es gelangt aber erst nach Zugabe des entsprechenden Steroid-Hormons in den Zellkern und kann daraufhin die Rekombination einleiten. Für die Induktion werden Hormon-Analoga benutzt, die nur mit der HBD des Fusionsproteins, aber nicht mit den endogenen Steriod-Rezeptoren interagieren. Trotzdem ist die Applikation dieser Steroide nicht unbedenklich. Ein weiterer Nachteil des Systems ist, daß einerseits die induzierte Rekombination auch bei der Applikation von hohen "Indu- cer" -Mengen nicht komplett ist und daß andererseits auch in Abwesenheit des Inducers eine Restaktivität der Cre-Rekombinase beobachtet werden konnte (Kellendonk et al . (1999) J Mol Biol. 285:175-82; Schwenk et al . (1998) NAR 26:1427-32). Diese Hintergrund-Aktivität macht sich besonders in vi tro bemerkbar (Zhang et al . 1996 NAR 24:543-8; Fuhrmann-Benzakein et al . 2000 NAR 28:e99; Cheng et al . 2000 NAR 28:el08).An inducibility of Cre activity can be achieved by the expression of Cre fusion proteins with so-called hormone binding domains (HBDs) of the progesterone or estrogen receptor (Metzger et al. (1995) PNAS 92: 6991-5; Kellendonk et al. (1996) NAR 24: 1404-11). The Cre-HBD fusion protein is expressed constitutively in the cells, but it only reaches the nucleus after the corresponding steroid hormone has been added and can then initiate recombination. Hormone analogues are used for the induction, which only interact with the HBD of the fusion protein, but not with the endogenous steriod receptors. Nevertheless, the application of these steroids is not harmless. A further disadvantage of the system is that, on the one hand, the induced recombination is not complete even when large amounts of “inducer” are applied, and on the other hand, residual activity of the Cre recombinase could be observed even in the absence of the inducer (Kellendonk et al. (1999) J Mol Biol. 285: 175-82; Schwenk et al. (1998) NAR 26: 1427-32). This background activity is particularly noticeable in vi tro (Zhang et al. 1996 NAR 24: 543-8; Fuhrmann-Benzakein et al. 2000 NAR 28: e99; Cheng et al. 2000 NAR 28: el08).
Mit Hilfe des Tet-Systems (Gossen and Bujard (1992) PNAS 89: 5547-51) konnte die Cre-Expression durch die Anwesenheit von Te- trazyklinen unterdrückt (St-Onge et al . (1996) NAR 24:3875-77) oder induziert werden (Saam and Gordon (1999) JBC 274:38071-82). Diese Methode umgeht die Applikation der bedenklichen Hormon- Analoga und benutzt statt dessen ein gut untersuchtes, nichttoxisches Medikament für die Induktion. Das Tet-System hat aber den Nachteil, daß neben der "gefloxten" Zielsequenz und dem Cre- Gen unter dem tTA-responsiven Promotor ein weiteres Transgen nötig ist, das für das tet-Repressor-Transaktivator-Fusionsprotein (tTA) bzw. dessen reverse Form rtTA kodiert.With the help of the Tet system (Gossen and Bujard (1992) PNAS 89: 5547-51), Cre expression could be suppressed by the presence of tetracyclines (St-Onge et al. (1996) NAR 24: 3875-77) or induced (Saam and Gordon (1999) JBC 274: 38071-82). This method bypasses the application of questionable hormone analogues and instead uses a well-studied, non-toxic drug for induction. The Tet system has the disadvantage, however, that in addition to the "floxed" target sequence and the Cre gene under the tTA-responsive promoter, a further transgene is required, which is for the tet-repressor-transactivator fusion protein (tTA) or its reverse Form coded rtTA.
Die Einführung einer Cre-kodierenden Nukleinsäure birgt generell beachtliche Risiken: Zum Einen besteht die Gefahr einer Inserti- onsmutagenese infolge von unspezifischer Integration der exogenen DNA in das Genom der Zielzelle (Stocking et al . (1988) Cell 53:869-79). Ein weiterer Risikofaktor ist die mit den meisten Systemen verbundene permanente bzw. für einen längeren Zeitraum anhaltende Expression der Cre-Rekombinase. So wurde kürzlich in zwei unabhängigen Arbeiten gezeigt, daß eine anhaltende Expression der Cre-Rekombinase ein verlangsamtes Wachstum und chromo- somale Aberrationen in den untersuchten Zellen hervorruft (Sil- ver and Livingston (2001) Mol Cell 8:233-43; Loonstra et al . (2001) PNAS 98:9209-14). Die Abhängigkeit der Cre-vermittelten Zytotoxizität von ihrer Endonukleaseaktivität läßt vermuten, daß kryptische loxP-Sequenzen, die in den Genomen von Säugetier-, Hefe- und Bakterienzellen gefunden wurden, bei einer hohen Expression der Rekombinase erkannt und rekombiniert werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit die Bereitstellung von Verfahren zur ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen, welche das Einbringen eines Polypeptids mit Cre- Rekombinase-Aktivität in Zellen (vorzugsweise solche, die selbst nicht über ein solches Enzym verfügen) erlauben und die beschriebenen Nachteile der im Stand der Technik etablierten Verfahren, Transfer von für Cre-Rekombinase kodierenden Nukleinsäuren, nicht aufweisen.The introduction of a Cre-coding nucleic acid generally carries considerable risks: On the one hand, there is a risk of insertion mutagenesis as a result of non-specific integration of the exogenous DNA into the genome of the target cell (Stocking et al. (1988) Cell 53: 869-79). Another risk factor is the permanent or prolonged expression of Cre recombinase associated with most systems. It has recently been shown in two independent studies that sustained expression of the Cre recombinase causes slowed growth and chromosomal aberrations in the cells examined (Silver and Livingston (2001) Mol Cell 8: 233-43; Loonstra et al (2001) PNAS 98: 9209-14). The dependence of the Cre-mediated cytotoxicity on its endonuclease activity suggests that cryptic loxP sequences found in the genomes of mammalian, yeast and bacterial cells are recognized and recombined when the recombinase is highly expressed. The object of the present invention is thus to provide methods for site-specific DNA recombination in eukaryotic cells which allow the introduction of a polypeptide with Cre recombinase activity into cells (preferably those which do not themselves have such an enzyme) and the disadvantages described of the methods established in the prior art, transfer of nucleic acids coding for Cre recombinase, do not have.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Es wurde nunmehr überraschenderweise festgestellt, daß eine (z.B. rekombinant hergestellte) Cre-Rekombinase, die keine zusätzliche, heterologe Proteintransduktionsdomäne besitzt, bei Zugabe zum Kulturmedium intakter eukaryotischer Zellen, die weder elektrisch noch chemisch vorbehandelt wurden, von diesen aufgenommen wird und im Zellkern der Zellen einen spezifischen DNA-Rekombinationsvorgang von DNA-Bereichen, die über entsprechende ErkennungsSequenzen verfügen, zu katalysieren vermag. Die Rekombinationsrate kann dabei bereits nach einmaliger Applikation über 50 % betragen.It has now surprisingly been found that a (for example recombinantly produced) Cre recombinase, which has no additional, heterologous protein transduction domain, is added to the culture medium when intact eukaryotic cells, which have not been pretreated either electrically or chemically, and in the cell nucleus of the cells is able to catalyze a specific DNA recombination process of DNA regions which have corresponding recognition sequences. The recombination rate can be over 50% after just one application.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe somit durch ein in-vi tro Verfahren zur ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen gelöst, bei dem man ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität, das keine heterologe Proteintransduktionsdomäne um- fasst, zu einer eukaryotischen Zellkultur hinzufügt, deren Zellen (bzw. deren DNA) mindestens einen DNA-Bereich (DNA- Abschnitt) enthalten, der mindestens eine Erkennungssequenz enthält, die von dem Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität erkannt wird, und man die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA-Rekombination ermöglichen. In der Regel können selbst lipophile Proteine mit einer molekularen Masse von mehr als 0,5 kD die Zellmembran nicht passieren. Einige größere Proteine, wie z.B. das Homeobox-Protein Antenna- pedia (Antp) aus der Fruchtfliege Drosophila, die HIV-Proteine Tat und Vpr oder das Glykoprotein PreS2 aus dem Hepatitis B Virus (Ford et al . (2001) Gene Therapy 8:1-4; Schwarze et al . (2000) Trends in Cell Biol 10:290-5; Oess and Hildt (2000) Gene Ther 7:750-8) sind hingegen in der Lage, durch die Plasmamembran in intakte Zellen zu gelangen. Der Mechanismus der sogenannten Proteintransduktion ist weitgehend ungeklärt. Die Aminosäuresequenzen, die die vermutlich passive Aufnahme vermitteln, konnten für Antp, Tat und PreS2 auf relativ kurze Abschnitte (11 bis 16 Aminosäuren) eingegrenzt werden. Die Transduktionsdomänen vonAccording to the invention, the object is thus achieved by an in-vitro method for site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which a polypeptide with Cre recombinase activity, which does not include a heterologous protein transduction domain, is added to a eukaryotic cell culture, the cells of which (or their DNA) contain at least one DNA region (DNA section) which contains at least one recognition sequence which is recognized by the polypeptide with Cre recombinase activity, and the cells are cultivated under conditions which permit DNA recombination enable. As a rule, even lipophilic proteins with a molecular mass of more than 0.5 kD cannot pass through the cell membrane. Some larger proteins, such as the homeobox protein Antenna pedia (Antp) from the fruit fly Drosophila, the HIV proteins Tat and Vpr or the glycoprotein PreS2 from the hepatitis B virus (Ford et al. (2001) Gene Therapy 8: 1 -4; Schwarze et al. (2000) Trends in Cell Biol 10: 290-5; Oess and Hildt (2000) Gene Ther 7: 750-8), on the other hand, are able to get into intact cells through the plasma membrane. The mechanism of the so-called protein transduction is largely unclear. The amino acid sequences which mediate the presumably passive uptake could be limited to relatively short sections (11 to 16 amino acids) for Antp, Tat and PreS2. The transduction domains of
Tat und PreS2 können relativ große Reporterproteine wie ß-Tat and PreS2 can contain relatively large reporter proteins such as
Galaktosidase (ß-Gal, 120 kD) oder das grüne fluoreszierende Protein aus der Qualle Aeguorea victoria (GFP, 27 kD) in intakte Zellen einführen (Schwarze et al . (1999) Science 285:1569-72; Oess and Hildt (2000) Gene Ther 7:750-8).Introduce galactosidase (ß-Gal, 120 kD) or the green fluorescent protein from the jellyfish Aeguorea victoria (GFP, 27 kD) into intact cells (Schwarze et al. (1999) Science 285: 1569-72; Oess and Hildt (2000) Gene Ther 7: 750-8).
Nach einer vor kurzem veröffentlichten Arbeit (Jo et al. (2001) Nature Biotechnology 19:929-33) wurde ein Cre-Fusionsprotein mit der Membran-Translokationssequenz des Kaposi-Fibroblasten-Wachstumsfaktor ("MTS" aus FGF-4) verwendet, um eine spezifische Rekombination in vi tro und in vivo zu erreichen.According to a recently published work (Jo et al. (2001) Nature Biotechnology 19: 929-33), a Cre fusion protein with the membrane translocation sequence of the Kaposi fibroblast growth factor ("MTS" from FGF-4) was used to to achieve a specific recombination in vi tro and in vivo.
Umso überraschender ist die der Erfindung zugrunde liegende Erkenntnis, daß eine Cre-Rekombinase ohne heterologe Transdukti- onsdomäne ebenfalls in der Lage ist, die Plasmamembran der Zelle zu überwinden und in das Zellinnere zu gelangen (vgl. Beispiel 3) .It is all the more surprising that the knowledge on which the invention is based is that a Cre recombinase without a heterologous transduction domain is also able to overcome the plasma membrane of the cell and to get into the cell interior (cf. Example 3).
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Cre-Proteins ohne heterologe Proteintransduktionsdomäne hat gegenüber der Verwendung des Cre-MTS-Fusionsproteins von Jo et al. (loc. cit.) den Vorteil, daß weniger heterologe Peptidsequenzen, die unter Umständen die Zielzelle beeinflussen könnten, "transduziert" werden. Die Effizienz der Rekombination bei Applikation des Cre-Proteins ohne heterologe Proteintransduktionsdomäne in serumhaltigem Medium ist ebenso hoch wie bei Applikation des von Jo et al . dargestellten Cre-MTS-Fusionsproteins in serumfreiem Medium. Somit können auch Zelltypen, die empfindlich auf Serumentzug reagieren (wie zum Beispiel murine Knochenmarkszellen) , bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in serumhaltigem Medium effizient transduziert werden.The use according to the invention of a Cre protein without a heterologous protein transduction domain has an advantage over the use of the Cre-MTS fusion protein by Jo et al. (loc. cit.) the advantage that less heterologous peptide sequences that could possibly influence the target cell are "transduced". The efficiency of the recombination when the Cre protein is applied without a heterologous protein transduction domain in a serum-containing medium is as high as when the application described by Jo et al. Cre-MTS fusion protein shown in serum-free medium. Thus, cell types that are sensitive to serum deprivation (such as murine bone marrow cells) can also be efficiently transduced in serum-containing medium in the method according to the invention.
Die Verwendung einer solchen membrandurchgängigen Cre- Rekombinase eröffnet die Möglichkeit, gerichtete Rekombinations- vorgänge durchzuführen, wobei auf das Einbringen einer Cre- Rekombinase kodierenden Nukleinsäure in die Wirtszellen verzichtet werden kann, und die oben genannten Nachteile somit vermieden werden können. Das Polypeptid wird ferner in den Wirtszellen relativ schnell degradiert und nicht - wie bei Einführung einer für das Polypeptid kodierenden Nukleinsäure - über einen längeren Zeitraum permanent nachproduziert. Dadurch wird die Gefahr von zytotoxischen Effekten minimiert. Es besteht ferner nicht die Möglichkeit einer unspezifischen Integration von DNA in das Genom der verwendeten Wirtszellen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die schnellere Prozedur des Polypeptidtransfers (erfindungsgemäß weniger als 4 Stunden) , wohingegen nach einem Nu- kleinsäuretransfer die Cre-Rekombinase erst ribosomal synthetisiert werden muß. Die spezifische DNA-Rekombination kann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren somit innerhalb eines kurzen und definierten Zeitabschnittes durchgeführt werden.The use of such a membrane-permeable Cre recombinase opens up the possibility of carrying out directional recombination processes, it being possible to dispense with the introduction of a nucleic acid coding for Cre recombinase into the host cells, and the abovementioned disadvantages can thus be avoided. The polypeptide is also degraded relatively quickly in the host cells and is not - as with the introduction of a nucleic acid coding for the polypeptide - permanently reproduced over a longer period of time. This minimizes the risk of cytotoxic effects. There is also no possibility of non-specific integration of DNA into the genome of the host cells used. Another advantage of the invention is the faster procedure of the polypeptide transfer (less than 4 hours according to the invention), whereas after a nucleic acid transfer the Cre recombinase first has to be synthesized ribosomally. The specific DNA recombination can thus be carried out within a short and defined period of time using the method according to the invention.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung versteht man unter dem Begriff "DNA-Rekombination" generell einen physikalischen Vorgang, der zu einem Austausch von DNA-Bereichen zwischen zwei verschiedenen DNA-Molekülen oder zwei verschiedenen Bereichen eines einzelnen DNA-Moleküls und somit zu einer Neuordnung des genetischen Ausgangsmaterials führt. Bei einer "ortsspezifischen DNA- Rekombination" handelt es sich in diesem Zusammenhang um eine DNA-Rekombination, die von einem Polypeptid mit enzymatischer Aktivität katalysiert wird, welches den zu rekombinierenden DNA- Bereich anhand definierter DNA-Sequenzabschnitte (sog. Erkennungssequenzen) erkennt und einen DNA-Strangaustausch zwischen zwei solchen ErkennungsSequenzen (die aber auf unterschiedlichen DNA-Molekülen/Chromosomen lokalisiert sein können) vermittelt.In the context of the present invention, the term “DNA recombination” generally means a physical process, which leads to an exchange of DNA regions between two different DNA molecules or two different regions of a single DNA molecule and thus to a reorganization of the genetic starting material. In this context, a “site-specific DNA recombination” is a DNA recombination which is catalyzed by a polypeptide with enzymatic activity, which recognizes the DNA region to be recombined using defined DNA sequence segments (so-called recognition sequences) and one DNA strand exchange between two such recognition sequences (which can, however, be located on different DNA molecules / chromosomes) mediated.
Bei den enzymatisch aktiven Polypeptiden, die einen solchen Vorgang katalysieren, kann es sich erfindungsgemäß um Polypeptide mit einer Cre-Rekombinase-Aktivität handeln, die mit den spezifischen Erkennungssequenzen interagieren, an denen sie die DNA schneiden und religieren. Als "Polypeptide mit Cre-Rekombinase- Aktivität" werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Polypeptide mit enzymatischer Aktivität bezeichnet, die die gleiche Reaktion zu katalysieren vermögen wie die aus der λ-Integrase- Familie der Rekombinasen stammende Cre-Rekombinase des Bakteriophagen Pl. Die Polypeptide können dabei die Cre-Rekombinase- Aktivität als enzymatische Haupt- oder Nebenaktivität aufweisen. Die Polypeptide können darüber hinaus auch andere enzymatische und nicht-enzymatische Funktionen erfüllen. Natürlich kann es sich bei einem Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität, welches in dem erfindungsgemäßen Verfahren Anwendung finden kann, auch um die Cre-Rekombinase des Bakteriophagen Pl selbst handeln. Der von dem Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität katalysierte RekombinationsVorgang kann zu einem gerichteten Einfügen, Ausschneiden, Austausch oder zu einer Inversion des betreffenden, zu rekombinierenden DNA-Bereiches führen. Die Polypeptide mit Cre-Rekombinase-Aktivität weisen dabei keine heterologen Proteintransduktiondomänen auf.According to the invention, the enzymatically active polypeptides which catalyze such a process can be polypeptides with Cre recombinase activity which interact with the specific recognition sequences on which they cut and religate the DNA. In the context of the present invention, "polypeptides with Cre recombinase activity" refer to polypeptides with enzymatic activity which are able to catalyze the same reaction as the Cre recombinase of bacteriophage P1 originating from the λ-integrase family of recombinases. The polypeptides can have the Cre recombinase activity as the main or secondary enzymatic activity. The polypeptides can also perform other enzymatic and non-enzymatic functions. Of course, a polypeptide with Cre recombinase activity, which can be used in the method according to the invention, can also be the Cre recombinase of bacteriophage PI itself. The recombination process catalyzed by the Cre recombinase-activity polypeptide can result in a directed insertion, cutting, exchange or inversion of the relevant DNA region to be recombined. The polypeptides with Cre recombinase activity has no heterologous protein transduction domains.
Als Proteintransduktionsdomänen werden im Rahmen der Erfindung kurze Aminosäuresequenzen verstanden, die den Übergang eines größeren Proteins in eine intakte eukaryotische Zelle vermitteln können. Bei diesen Aminosäuresequenzen, die lediglich aus 11-16 Aminosäuren bestehen können, kann es sich beispielsweise um die entsprechenden Transduktionsdomänen aus dem Tat-Protein, dem Ho- meobox-Protein Antennapedia oder dem PreS2-Protein handeln. Der Begriff "heterolog" verdeutlicht, daß der die Proteintransduktionsdomäne darstellende Aminosäurebereich nicht zur natürlichen Primärstruktur des Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität zählt.In the context of the invention, protein transduction domains are understood to be short amino acid sequences which can mediate the transition of a larger protein into an intact eukaryotic cell. These amino acid sequences, which can only consist of 11-16 amino acids, can be, for example, the corresponding transduction domains from the Tat protein, the Homobox protein Antennapedia or the PreS2 protein. The term "heterologous" clarifies that the amino acid region representing the protein transduction domain does not belong to the natural primary structure of the polypeptide with Cre recombinase activity.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität die in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebene Aminosäuresequenzen auf oder ist ein Derivat, ein Homolog (beispielsweise mit mindestens etwa 70% Identität, vorzugsweise mindestens etwa 85% Identität, wobei ein Homologiegrad von mindestens etwa 95% besonders bevorzugt ist) oder ein Fragment (das vorzugsweise eine Länge von mindestens 304 Aminosäuren und insbesondere mindestens die Aminosäuren 37 bis 340 der SEQ ID NO: 2 aufweist) derselben. Die Bezeichnung "SEQ ID NO:" entspricht der Sequenzkennzahl "<400>" nach WIPO Standard St.25.According to a preferred embodiment of the present invention, the polypeptide with Cre recombinase activity has the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or is a derivative, a homolog (for example with at least about 70% identity, preferably at least about 85% identity, with a degree of homology of at least about 95% being particularly preferred) or a fragment (which preferably has a length of at least 304 amino acids and in particular at least amino acids 37 to 340 of SEQ ID NO: 2) thereof. The designation "SEQ ID NO:" corresponds to the sequence code "<400>" according to WIPO Standard St.25.
Unter einem "Derivat" wird dabei vorliegend ein Polypeptid gleicher PrimärStruktur verstanden, welches im Vergleich mit dem jeweiligen erfindungsgemäßen Polypeptid zusätzliche Modifikationen der Peptidseitenketten aufweist. Derartige Modifikationen sind dem Fachmann hinreichend bekannt. Dabei kann es sich beispielsweise um die Glykosylierung von Asparagin-, Serin- oder Threo- nin-Resten, um die Bildung von Disulfidbrücken zwischen Cystein- resten, um die kovalente Anheftung von Fluoreszenz-Markern (z.B. Alexa 488) oder von Coenzymen wie Biotin, Liponsäure oder Pyri- doxalphosphat, oder um die Phosphorylierung von Tyrosin, Serin- oder Threoninresten handeln. Ein "Homolog" bezeichnet ein Polypeptid, dessen Primärstruktur sich zu maximal etwa 30% (vorzugsweise zu maximal etwa 15%, wobei maximal etwa 5% besonders bevorzugt sind) von der Primärstruktur des jeweiligen erfindungsgemäßen Polypeptids unterscheidet . Bei einem homologen Protein können eine oder mehrere Aminosäuren der Originalsequenz gegen andere Aminosäuren ausgetauscht sein. Ferner können eine oder mehrere Aminosäuren der Originalsequenz deletiert oder zusätzliche Aminosäuren inseriert sein. Als "aktives Fragment" wird vorliegend ein Polypeptid bezeichnet, dessen Primärstruktur mit einem Bereich der Primärstruktur des jeweiligen erfindungsgemäßen Polypeptids übereinstimmt, wobei das aktive Fragment weniger Aminosäuren umfasst als das erfindungsgemäße Polypeptid. Ein aktives Fragment eines erfindungsgemäßen Polypeptids weist die gleiche enzymatische Aktivität wie das erfindungsgemäße Polypeptid auf, d.h. es katalysiert die gleiche chemische Reaktion wie das erfindungsgemäße Polypeptid.In this case, a “derivative” is understood to mean a polypeptide of the same primary structure which, in comparison with the respective polypeptide according to the invention, has additional modifications of the peptide side chains. Such modifications are well known to those skilled in the art. For example, the glycosylation of asparagine, serine or threo- nin residues, the formation of disulfide bridges between cysteine residues, the covalent attachment of fluorescent markers (eg Alexa 488) or coenzymes such as biotin, lipoic acid or pyridoxal phosphate, or the phosphorylation of tyrosine, serine or threonine residues act. A "homolog" denotes a polypeptide whose primary structure differs from the primary structure of the respective polypeptide according to the invention by a maximum of approximately 30% (preferably a maximum of approximately 15%, with a maximum of approximately 5% being particularly preferred). In the case of a homologous protein, one or more amino acids of the original sequence can be exchanged for other amino acids. Furthermore, one or more amino acids of the original sequence can be deleted or additional amino acids can be inserted. In the present case, an “active fragment” is a polypeptide whose primary structure corresponds to a region of the primary structure of the respective polypeptide according to the invention, the active fragment comprising fewer amino acids than the polypeptide according to the invention. An active fragment of a polypeptide according to the invention has the same enzymatic activity as the polypeptide according to the invention, ie it catalyzes the same chemical reaction as the polypeptide according to the invention.
Bei dem Polypeptid mit der in SEQ ID NO: 2 angegebenen Aminosäuresequenz handelt es sich um eine rekombinante Cre-Rekombinase (nachfolgend als "wtCre" bezeichnet) , die sich von dem entsprechenden Enzym aus dem Bakteriophagen Pl durch einen Aminosäureaustausch in der Position 1 (Glycin anstelle von Methionin) unterscheidet. Es hat sich gezeigt, daß das erfindungsgemäße Polypeptid die Plasmamembran von intakten Zellen durchqueren und in den Zellkern eindringen kann, wo es bei Vorliegen entsprechender ErkennungsSequenzen der dort lokalisierten genomischen DNA der Zelle eine DNA-Rekombination katalysiert. Überraschenderweise war das Polypeptid auch ohne jegliche heterologe Domä- nen in der Lage, nach externer Zugabe zu einer Kultur von Maus- Fibroblasten eine loxP-spezifische DNA-Rekombination zu katalysieren (Beispiel 7) . Das in SEQ ID NO: 4 angegebene und mit "nlsCre" bezeichnete Polypeptid umfasst zu Zwecken der besseren Nachweisbarkeit des Polypeptids in den Zellen zusätzlich zu der in SEQ ID NO: 2 dargestellten Aminosäuresequenz das Antikörperepitop 9E10 (c-myc; Aminosäuren 360-371) sowie eine am N-Terminus lokalisierte SV40-Kernlokalisationssequenz (Aminosäuren 11-17) . Die Kernlokalisationssequenz soll dabei die Effizienz des Transports des Polypeptids in den Zellkern erhöhen.The polypeptide with the amino acid sequence given in SEQ ID NO: 2 is a recombinant Cre recombinase (hereinafter referred to as "wtCre"), which is derived from the corresponding enzyme from the bacteriophage P1 by an amino acid exchange in position 1 (glycine instead of methionine). It has been shown that the polypeptide according to the invention can cross the plasma membrane of intact cells and penetrate into the cell nucleus, where, if there are corresponding recognition sequences of the genomic DNA of the cell located there, it catalyzes a DNA recombination. Surprisingly, the polypeptide was also without any heterologous domain. After external addition to a culture of mouse fibroblasts, they are able to catalyze a loxP-specific DNA recombination (Example 7). The polypeptide indicated in SEQ ID NO: 4 and designated "nlsCre" comprises the antibody epitope 9E10 (c-myc; amino acids 360-371) in addition to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 for the purpose of better detection of the polypeptide in the cells. and an SV40 core localization sequence located at the N-terminus (amino acids 11-17). The core localization sequence is said to increase the efficiency of the transport of the polypeptide into the cell nucleus.
Im Hinblick auf die eukaryontischen Zellen, in denen die DNA- Rekombination durchgeführt werden kann, unterliegt das erfindungsgemäße Verfahren keinen Einschränkungen. So können beispielsweise Zellkulturen von isolierten Säugetier-Zellen, wie Zellen der Maus oder des Schweins, sowie isolierte Zellen humanen Ursprungs als Zielzellen dienen. Die Zielzellen können dabei aus den verschiedensten Bereichen des Körpers stammen. Die Zellen sind erfindungsgemäß intakt und bedürfen weder einer chemischen noch physikalischen Vorbehandlung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt es sich bei den eukaryotischen Zellen um humane oder murine Zellen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei den humanen oder murinen Zellen um Knochenmarkszellen oder Fi- broblasten.With regard to the eukaryotic cells in which the DNA recombination can be carried out, the method according to the invention is not subject to any restrictions. For example, cell cultures of isolated mammalian cells, such as mouse or pig cells, and isolated cells of human origin can serve as target cells. The target cells can come from various areas of the body. According to the invention, the cells are intact and do not require any chemical or physical pretreatment. According to a preferred embodiment of the present invention, the eukaryotic cells are human or murine cells. According to a particularly preferred embodiment, the human or murine cells are bone marrow cells or fibroblasts.
Die Kultivierungsbedingungen, die ein erfolgreiches Einbringen eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität in die eukaryotischen Zellen (in das Zellinnere) sowie eine nachfolgende DNA- Rekombination erlauben, sind abhängig von den jeweils gewählten Zellen, in denen die DNA-Rekombination durchgeführt werden soll. Sie entsprechen generell den Kultivierungsbedingungen, die der Fachmann bei einer Zellkultur der entsprechenden Zellen anwenden würde, und sind demnach im Stand der Technik ausführlichst beschrieben. Sie umfassen u. a. die Anzucht und Vermehrung der isolierten Zellen in verschiedenen herkömmlichen Medien. Als Medien kommen u.a. Dulbeccos modifiziertes Eagle's Medium (DMEM) oder Eagle's Minimum Essential Medium (MEM) in Betracht. Für den Fachmann versteht es sich, daß auch andere Medien und Cytokine Verwendung finden können, um den Cre-Transfer in die Zielzellen zu erlauben. Die Medien können Antibiotika wie beispielsweise Penicillin, Streptomycin oder Kanamycin in den gebräuchlichen Konzentrationen, Cytokine (z.B. 11-3, 11-6, SCF) und andere für die Kultivierung von Zellen nützliche Zusätze, wie beispielsweise fötales Kälberserum (FCS) oder Rinder-Serumalbumin (BSA) , in verschiedenen Konzentrationen enthalten.The cultivation conditions which allow a polypeptide with Cre recombinase activity to be successfully introduced into the eukaryotic cells (into the cell interior) and subsequent DNA recombination are dependent on the respectively selected cells in which the DNA recombination is to be carried out. They generally correspond to the cultivation conditions that the person skilled in the art applies to a cell culture of the corresponding cells would, and are therefore described in detail in the prior art. They include, among other things, the cultivation and propagation of the isolated cells in various conventional media. Dulbecco's modified Eagle's Medium (DMEM) or Eagle's Minimum Essential Medium (MEM) can be used as media. Those skilled in the art will understand that other media and cytokines can also be used to allow Cre transfer to the target cells. The media can contain antibiotics such as penicillin, streptomycin or kanamycin in the usual concentrations, cytokines (eg 11-3, 11-6, SCF) and other additives useful for the cultivation of cells such as fetal calf serum (FCS) or bovine serum albumin (BSA), contained in different concentrations.
Anzucht und Kultivierung der Zellen können jeweils in dem für die jeweiligen Zellen empfohlenen Temperaturbereich in herkömmlichen Kulturschalen durchgeführt werden. Das Einbringen des Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität in die Zellen kann erfindungsgemäß durch eine einfache Zugabe des Polypeptids zum Überstand der Zellkultur erfolgen. Dabei kann das Polypeptid in einer gepufferten wässrigen Lösung vorliegen, wie z.B. in einer PBS-Lösung. Die Zellanzucht sowie die Wahl alternativer Methoden der Zugabe, die sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignen, liegen im Bereich des durchschnittlichen Könnens des Fachmanns .The cells can be grown and cultivated in conventional culture dishes in the temperature range recommended for the respective cells. According to the invention, the polypeptide with Cre recombinase activity can be introduced into the cells by simply adding the polypeptide to the supernatant of the cell culture. The polypeptide can be in a buffered aqueous solution, e.g. in a PBS solution. Cell cultivation and the choice of alternative methods of addition which are suitable for the process according to the invention are within the range of the average skill of the person skilled in the art.
Die Effizienz der Transduktion ist einerseits von der eingesetzten Konzentration des Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität abhängig (siehe Beispiel 4) , andererseits wurde überraschenderweise festgestellt, daß durch den Zusatz von Glycerin zum Transfermedium die Aufnahme der Cre-Rekombinase und damit die Rekombinationsrate erhöht wird (siehe Beispiel 5) . Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erfolgt die Zugabe des Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität in einer Konzentration von 100 nM bis 30 μM. Die bevorzugte Glycerinkon- zentration liegt bei 0,5 bis 10 % (v/v) bezogen auf das Transfermedium. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden 0,66 bis 1,66 μM Cre-Rekombinase (nlsCre) und 1,7 bis 4,2 % (v/v) Glycerin eingesetzt, wodurch Rekombinations- raten von über 80%, mit 1,66 μM Cre-Rekombinase (nlsCre) und 4,2 % (v/v) Glycerin etwa 94%, erzielt werden. Nach Zugabe des Polypeptids können die Zellen vorzugsweise für einen Zeitraum von 2- 12 h weiter bei den gewählten Bedingungen inkubiert werden. Anschließend kann das Kulturmedium gegen frisches Nährmedium ausgetauscht werden.The efficiency of the transduction depends on the one hand on the concentration of the polypeptide with Cre recombinase activity used (see Example 4), on the other hand it was surprisingly found that the addition of glycerol to the transfer medium increases the uptake of the Cre recombinase and thus the recombination rate (see example 5). According to a preferred embodiment of the present invention, the Add the polypeptide with Cre recombinase activity in a concentration of 100 nM to 30 μM. The preferred glycerol concentration is 0.5 to 10% (v / v) based on the transfer medium. According to a particularly preferred embodiment of the invention, 0.66 to 1.66 μM Cre recombinase (nlsCre) and 1.7 to 4.2% (v / v) glycerol are used, as a result of which recombination rates of over 80%, with 1 , 66 μM Cre recombinase (nlsCre) and 4.2% (v / v) glycerol about 94%. After the addition of the polypeptide, the cells can preferably be incubated further for a period of 2-12 h under the selected conditions. The culture medium can then be exchanged for fresh nutrient medium.
Bei den Erkennungssequenzen, die von dem Polypeptid mit Cre- Rekombinase-Aktivität erkannt werden, kann es sich vorliegend um Nukleotidsequenzabschnitte handeln, die dem auf diesem Gebiet tätigen Fachmann als "loxP" -Sequenzen bekannt sind. Dabei handelt es sich um Sequenzeabschnitte von 34 bp, die aus zwei umgekehrten Sequenzwiederholungen (inverted repeats) von jeweils 13 bp bestehen (vgl. SEQ ID NO: 5; bp 1-13 und 22-34), welche ein asymetrisches Zwischenelement (spacer) von 8 bp flankieren (vgl. SEQ ID NO: 5; bp 14-21) . Das Zwischenelement verleiht dem gesamten loxP-Sequenzabschnitt seine Orientierung. Je nach Lokalisation und Orientierung der loxP-Sequenzabschnitte zueinander resultiert die Rekombination in verschiedene DNA-Anordnungen; so kann der flankierte Nukleotidsequenzbereich im Zuge der Rekombination ausgeschnitten, ausgetauscht, eingefügt oder invertiert werden. Flankieren beispielsweise zwei loxP-Erkennungssequenzen mit identischer Orientierung einen bestimmten DNA-Bereich, so resultiert der durch das Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität katalysierte Rekombinationsvorgang in einem Ausschneiden (oder einem Austausch) des zwischen den loxP- Erkennungssequenzen lokalisierten ( "gefloxten") DNA-Bereichs . Der Begriff "identische Orientierung" bezieht sich dabei auf eine gleiche 5'→3' Basenabfolge der von den inverted repeats eingeschlossenen Zwischenelemente zweier loxP-ErkennungsSequenzen. Alle Basen des Zwischenelementes mit Ausnahme einer Position (Position 18 in SEQ ID NO: 5) können variieren, wobei nur Rekombinationen zwischen zwei loxP-Sequenzen mit homologen Zwischenelementen effizient sind (Hoess et al. (1986) NAR 14: 2287- 2300) . Der zu rekombinierende DNA-Bereich kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung sowohl auf einem oder mehreren Chromosomen einer eukaryotischen Zelle, als auch auf einem oder mehreren mobilen genetischen Elementen, wie beispielsweise einem Plasmid, lokalisiert sein. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Erkennungssequenzen loxP- Sequenzen identischer Orientierung mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz . Erfindungsgemäß einbezogen sind dabei Nukleotidsequenzen, die sich in Bezug auf Basenaustausche, Dele- tionen und Insertionen einzelner oder mehrerer Nukleotide von diesen Sequenzen unterscheiden. In jedem der "inverted repeats" müssen 8-10 Basen der 13 Basen mit loxP übereinstimmen, um eine Cre-vermittelte Rekombination zu unterstützen (Abremski et al. (1988), J. Mol. Biol. 202: 59-66; Abremski and Hoess (1985), J. Mol. Biol. 184: 211-220).In the present case, the recognition sequences which are recognized by the polypeptide with Cre recombinase activity can be nucleotide sequence sections which are known to the person skilled in the art as "loxP" sequences. These are sequence sections of 34 bp, which consist of two inverted repeats of 13 bp each (cf. SEQ ID NO: 5; bp 1-13 and 22-34), which are an asymmetrical intermediate element (spacer) flank by 8 bp (see SEQ ID NO: 5; bp 14-21). The intermediate element gives the entire loxP sequence section its orientation. Depending on the location and orientation of the loxP sequence sections to one another, the recombination results in different DNA arrangements; the flanked nucleotide sequence region can thus be cut out, exchanged, inserted or inverted in the course of the recombination. For example, if two loxP recognition sequences with identical orientation flank a certain DNA region, the recombination process catalyzed by the polypeptide with Cre recombinase activity results in a cutting out (or an exchange) of the DNA located ("floxed") between the loxP recognition sequences Area. The term "identical orientation" refers to an identical 5 '→ 3' base sequence of the intermediate elements of two loxP recognition sequences enclosed by the inverted repeats. All bases of the intermediate element with the exception of one position (position 18 in SEQ ID NO: 5) can vary, only recombinations between two loxP sequences with homologous intermediate elements being efficient (Hoess et al. (1986) NAR 14: 2287-2300). In the context of the present invention, the DNA region to be recombined can be located both on one or more chromosomes of a eukaryotic cell and on one or more mobile genetic elements, such as, for example, a plasmid. According to a preferred embodiment of the present invention, the recognition sequences are loxP sequences of identical orientation with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5. Included according to the invention are nucleotide sequences which differ from these sequences in terms of base exchanges, deletions and insertions of individual or more nucleotides. In each of the "inverted repeats", 8-10 bases of the 13 bases must match loxP in order to support Cre-mediated recombination (Abremski et al. (1988), J. Mol. Biol. 202: 59-66; Abremski and Hoess (1985), J. Mol. Biol. 184: 211-220).
Die Erfindung betrifft ferner ein Polypeptid mit Cre- Rekombinase-Aktivität, das eine der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebene Aminosäuresequenz aufweist oder ein Derivat, ein Homolog oder ein Fragment derselben ist, wobei die natürliche Cre-Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl ausgenommen ist.The invention further relates to a polypeptide with Cre recombinase activity which has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or is a derivative, a homologue or a fragment thereof, the natural Cre recombinase consisting of the bacteriophage Pl is excluded.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität. Gegenstand ist daher auch ein Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids mit der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebenen Sequenz, bei dem man eine für die genannte Aminosäuresequenz kodierende Nukleinsäuresequenz, vorzugsweise die in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 angegebene Sequenz, in einen Expressionsvektor ligiert, man diesen in für den Vektor geeignete Wirtszellen einbringt und man die Zellen unter zur Expression des Polypeptids geeigneten Bedingungen kultiviert. Gegebenenfalls schließt sich ein Isolie- rungs- und Reinigungschritt an. Die unter SEQ ID NO: 2 und SEQ ID NO: 4 dargestellten Polypeptide mit Cre-Rekombinase-Aktivität wurden z.B. reko binant hergestellt und als Glutathion-S- Transferase (GST) -Fusionsprotein heterolog in E. coli exprimiert und mittels Affinitätschromatographie gereinigt (vgl. Beispiel 1) . Die Fusionsproteine wurden jeweils in Gegenwart von Thrombin inkubiert, um den GST-Anteil von den Cre-Rekombinase- Polypeptiden abzutrennen. Die Expression der Polypeptide kann selbstverständlich auch mit Hilfe anderer etablierter Verfahren oder in anderen Organismen wie z.B. in Hefe- oder Insektenzellen erfolgen. Entsprechende Verfahren der heterologen Expression von Polypeptiden sowie geeignete Aufreinigungsstrategien der Proteine oder Fusionsproteine sind im Stand der Technik hinreichend bekannt und umfassen u.a. das Baculovirus-Expressionsystem, das 6xHis-tag-Expressionssystem, das Maltose-Bindeprotein (MBP) - Expressionssystem.The invention also relates to a method for producing a polypeptide with Cre recombinase activity. The subject is therefore also a method for producing a polypeptide with the sequence given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, in which a nucleic acid sequence coding for the amino acid sequence mentioned, preferably the sequence given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, is ligated into an expression vector, this is introduced into host cells suitable for the vector and the cells are expressed under to express the Polypeptide cultivated suitable conditions. If necessary, an insulation and cleaning step follows. The polypeptides with Cre recombinase activity shown under SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 4 were, for example, recombinantly produced and heterologously expressed as glutathione-S-transferase (GST) fusion protein in E. coli and purified by means of affinity chromatography (cf. . Example 1) . The fusion proteins were each incubated in the presence of thrombin in order to separate the GST portion from the Cre recombinase polypeptides. The expression of the polypeptides can of course also be carried out with the aid of other established methods or in other organisms such as in yeast or insect cells. Corresponding methods of heterologous expression of polypeptides as well as suitable purification strategies of the proteins or fusion proteins are sufficiently known in the prior art and include, inter alia, the baculovirus expression system, the 6xHis-tag expression system, the maltose binding protein (MBP) expression system.
Die Erfindung betrifft auch eine Nukleinsäure, die ein Polypeptid mit einer der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebenen Aminosäuresequenz kodiert. Die Nukleinsäuren weisen vorzugsweise die in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 angegebene Nukleotidse- quenz auf, wobei die Degenerierung des genetischen Codes erfindungsgemäß eingeschlossen ist. Darüber hinaus betrifft die Erfindung isolierte Wirtszellen, die ein erfindungsgemäßes Polypeptid oder eine erfindungsgemäße Nukleinsäure enthalten bzw. ein erfindungsgemäßes Polypeptid exprimieren. Hinsichtlich der Wahl der Wirtszellen unterliegt die Erfindung keinen Einschrän- kungen, und es sind neben bakteriellen Zellen (wie E. coli) auch Hefezellen (wie z.B. S. cerevisiae oder P. pastoris) , Insektenzellen und (höhere) Euraryontenzellen, wie z.B. CHO- oder BHK- Zellen, eingeschlossen.The invention also relates to a nucleic acid which encodes a polypeptide with an amino acid sequence given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4. The nucleic acids preferably have the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3, the degeneration of the genetic code being included according to the invention. Furthermore, the invention relates to isolated host cells which contain a polypeptide according to the invention or a nucleic acid according to the invention or which express a polypeptide according to the invention. With regard to the choice of host cells, the invention is not subject to any restrictions. kung, and in addition to bacterial cells (such as E. coli) also yeast cells (such as S. cerevisiae or P. pastoris), insect cells and (higher) Euraryonten cells such as CHO or BHK cells are included.
Daneben betrifft die Erfindung die Verwendung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität zur Durchführung einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen, bei der man Zellen, die mindestens einen DNA-Bereich enthalten, der mindestens eine Erkennungssequenz enthält, die von dem Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität erkannt wird, in Gegenwart des Polypeptids unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA-Rekombination erlauben.In addition, the invention relates to the use of a polypeptide with Cre recombinase activity for performing a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which cells which contain at least one DNA region which contains at least one recognition sequence which is derived from the polypeptide with Cre -Recombinase activity is detected, cultured in the presence of the polypeptide under conditions that allow recombination of DNA.
Gemäß eines weiteren Aspektes betrifft die Erfindung ferner ein Reportersystem zum Nachweis einer DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen (beispielsweise ausgelöst durch Verwendung eines Polypeptids mit Rekombinase-Aktivität) , bei demAccording to a further aspect, the invention further relates to a reporter system for the detection of DNA recombination in eukaryotic cells (for example triggered by the use of a polypeptide with recombinase activity), in which
(a) ein erstes Reportergen von zwei ErkennungsSequenzen identischer Orientierung flankiert und ein zweites Reportergen stromabwärts des ersten Reportergens lokalisiert ist, wobei stromaufwärts der beiden ErkennungsSequenzen ein Initiationsko- don und eine Ribosomen-Bindungsstelle lokalisiert sind, die eine Translation des ersten Reportergens ermöglichen, die durch ein Stopkodon zwischen den beiden ErkennungsSequenzen beendet wird, und im Bereich zwischen den beiden Reportergenen kein funktionstüchtiges Initiationskodon lokalisiert ist; und(a) a first reporter gene is flanked by two recognition sequences of identical orientation and a second reporter gene is located downstream of the first reporter gene, an initiation codon and a ribosome binding site being located upstream of the two recognition sequences, which enable translation of the first reporter gene by a stop codon between the two recognition sequences is ended and no functional initiation codon is located in the region between the two reporter genes; and
(b) durch eine ortsspezifische DNA-Rekombination das zweite Reportergen in eine Position zu dem Initiationskodon gebracht wird, die eine Translation des zweiten Reportergens ermöglicht; und (c) die Genprodukte der beiden Reportergene voneinander zu unterscheiden sind.(b) the site of the second reporter gene is brought into a position relative to the initiation codon by a site-specific DNA recombination, which enables translation of the second reporter gene; and (c) the gene products of the two reporter genes are to be distinguished from one another.
Das Reportersystem erlaubt eine schnelle und quantitative Detek- tion einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in einer eukaryotischen Zelle. Es eröffnet die Möglichkeit, umgehend zu überprüfen, ob unter gegebenen Versuchsbedingungen bei der Transduktion eines Polypeptids mit Rekombinase-Aktivität eine ausreichend hohe Transduktionseffizienz erzielt wurde. Das Reportersystem erlaubt somit eine begleitende Qualitätskontrolle der Cre- Proteinpräparation und der Transduktionsbedingungen (Medium- Zusammensetzung, Zeit der Inkubation, Temperatur etc) .The reporter system allows a quick and quantitative detection of a site-specific DNA recombination in a eukaryotic cell. It opens up the possibility to immediately check whether a sufficiently high transduction efficiency was achieved under the given test conditions when transducing a polypeptide with recombinase activity. The reporter system thus allows an accompanying quality control of the Cre protein preparation and the transduction conditions (medium composition, time of incubation, temperature, etc.).
Bei den Erkennungssequenzen, die von einem Polypeptid mit Rekombinase-Aktivität erkannt werden, kann es sich beispielsweise um loxP- (vgl SEQ ID NO: 5) , um frt- Erkennungssequenzen oder um deren homologe, von Polypeptiden mit Cre- oder Flp-Rekombinase- Aktivität erkannten Sequenzen handeln. Die Erkennungssequenzen des Reportersystems weisen eine identische Orientierung zueinander auf, was eine Exzision des von ihnen flankierten ("geflox- ten") DNA-Bereiches bewirkt. Durch die Exzision wird das erste Reportergen aus dem Genkonstrukt entfernt, wobei das zweite Reportergen in eine Position zu dem Initiationskodon und der Ribo- somenbindungsstelle gebracht wird, die eine Translation (des Genprodukts) des zweiten Reportergens erlaubt, d.h. das Initiationskodon und das zweite Reportergen sollten nach der DNA- Rekombination in einem Leserahmen vorliegen. Da ortsspezifische DNA-Rekombinationen basengenau verlaufen, läßt sich eine genaue Vorhersage des zu erwartenden Rekombinationsproduktes treffen. Dem Fachmann ist es somit bei Konstruktion des Reportersystems möglich, die Basenabfolge diesbezüglich auszuwählen und die Funktionstüchtigkeit des Systems zu gewährleisten. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Erkennungssequenzen loxP-Erkennungssequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz . Erfindungsgemäß eingeschlossen sind Erkennungssequenzen, die sich von den o.g. Sequenzen herleiten und sich durch einzeln ausgetauschte Nukleotide von diesen unterscheiden. Die Polypeptide mit Rekom- binase-Aktivität, die sich in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen ReporterSystem verwenden lassen, können neben den Polypepti- den mit Cre-Rekombinase-Aktivität auch Polypeptide umfassen, die die enzymatische Aktivität einer anderen Rekombinase, wie beispielsweise die der lambda-Integrase Flp, aufweisen. Nukleo- tidsequenzen, die in eukaryotischen Zellen als Initiationskodon, Stopkodon oder Ribosomenbindungsstelle genutzt werden können, zählen zum Standardwissen des Fachmanns und können einschlägigen Lehrbüchern entnommen werden.The recognition sequences which are recognized by a polypeptide with recombinase activity can be, for example, loxP- (cf. SEQ ID NO: 5), frt-recognition sequences or their homologous, of polypeptides with Cre or Flp recombinase. Act recognized sequences. The recognition sequences of the reporter system have an identical orientation to one another, which causes the DNA region flanked (“flocked”) to be excised. The excision removes the first reporter gene from the gene construct, the second reporter gene being brought into a position relative to the initiation codon and the ribosome binding site which allows translation (of the gene product) of the second reporter gene, ie the initiation codon and the second reporter gene should are present in a reading frame after DNA recombination. Since site-specific DNA recombinations run with base accuracy, an exact prediction of the expected recombination product can be made. When designing the reporter system, it is therefore possible for the person skilled in the art to select the base sequence in this regard and to ensure the functionality of the system. According to a preferred embodiment of the present invention, the recognition sequences are loxP recognition sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5. Recognized sequences which are derived from the abovementioned sequences and differ from them by individually exchanged nucleotides are included according to the invention. In addition to the polypeptides with Cre recombinase activity, the polypeptides with recombinase activity which can be used in connection with the reporter system according to the invention can also include polypeptides which have the enzymatic activity of another recombinase, such as, for example, that of lambda Integrase Flp. Nucleotide sequences which can be used in eukaryotic cells as initiation codons, stop codons or ribosome binding sites are part of the standard knowledge of the person skilled in the art and can be found in relevant textbooks.
Als Reportergene werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung Gene bezeichnet, die für Proteine kodieren, die einen qualitativen und/oder quantitativen Nachweis ihrer Expression ermöglichen. Derartige Reportergene sind im Stand der Technik hinreichend beschrieben und umfassen u.a. die für die ß-Galaktosidase, die Lu- ciferase oder die Chloramphenicol-Acetyltransferase kodierenden Gene. Die Durchführung des Nachweises der erfolgten Rekombination kann den Aufschluss der Zellen und/oder die Zugabe zusätzlicher Substanzen erfordern, deren biochemische Umsetzung durch das Genprodukt eines Reportergens erfassbar ist. Die Expression der ß-Galaktosidase läßt sich beispielsweise sowohl colorime- trisch (mittels einer Anfärbung der Zellen) durch Umsetzung des Substrats o-Nitrophenyl-ß-D-galactosid (ONPG) oder X-Gal, fluo- rometrisch durch Umsetzung einer 4-Methylumbelliferyl-ß-galacto- pyranosid-Verbindung oder durch Chemilumineszenz anhand der Umsetzung eines 1, 2-Dioxetan-Galactopyranosid-Derivates nachwei- sen. Ferner können Gene Anwendung finden, die den Zellen eine Resistenz gegenüber zytotoxischen oder anderen Substanzen, die das Wachstum hemmen oder inhibieren, vermitteln. Der Nachweis der Expression dieser Gene erfolgt dabei durch Kultivierung der Zellen unter entsprechend selektiven Bedingungen.In the context of the present invention, reporter genes are genes which code for proteins which enable a qualitative and / or quantitative detection of their expression. Such reporter genes are adequately described in the prior art and include, inter alia, the genes coding for β-galactosidase, luciferase or chloramphenicol acetyltransferase. Carrying out the detection of the recombination that has taken place may require the disruption of the cells and / or the addition of additional substances whose biochemical conversion can be detected by the gene product of a reporter gene. The expression of the β-galactosidase can be, for example, both colorimetric (by staining the cells) by reacting the substrate o-nitrophenyl-β-D-galactoside (ONPG) or X-Gal, fluorometrically by reacting a 4-methylumbelliferyl -ß-galactopyranoside compound or by chemiluminescence using the reaction of a 1,2-dioxetane-galactopyranoside derivative. sen. Genes can also be used which impart resistance to the cells to cytotoxic or other substances which inhibit or inhibit growth. The expression of these genes is detected by culturing the cells under correspondingly selective conditions.
Gemäß einer bevorzugten Aus ührungsform der vorliegenden Erfindung kodiert mindestens eines der Reportergene für ein fluoreszierendes Protein. Die Messung der von lumineszenten Proteinen verursachten Lichtemissionen eignet sich insbesondere für in vi - vo-Messungen, da die Zellen nicht aufgeschlossen werden müssen und somit einem direkten Nachweis zugänglich sind. Aus diesem Grunde ist die Messung einer Fluoreszenz mit weniger zeitlichem und materiellem Aufwand verbunden. Aliquots der jeweiligen Zell- kultur lassen sich während des Kulturwachstums mit Hilfe eines Fluoreszenzmikroskopes oder durchflußcytometrisch auf eine Emission von Licht hin untersuchen.According to a preferred embodiment of the present invention, at least one of the reporter genes codes for a fluorescent protein. The measurement of the light emissions caused by luminescent proteins is particularly suitable for in vivo measurements, since the cells do not have to be disrupted and are therefore directly accessible for detection. For this reason, the measurement of fluorescence is associated with less time and material expenditure. Aliquots of the respective cell culture can be examined for the emission of light using a fluorescence microscope or by flow cytometry during culture growth.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das fluoreszierende Protein eine der in SEQ ID NO: 6 oder SEQ ID NO: 7 angegebenen Aminosäuresequenzen auf oder ist ein Derivat, ein Homolog oder ein aktives Fragment derselben. Dabei handelt es sich um das rot-fluoreszierende DsRedl- Protein aus Discosoma sp. bzw. um das enhanced green fluorescent protein (eGFP) , einer Variante des GFP aus Aeguorea victoria .According to a particularly preferred embodiment of the present invention, the fluorescent protein has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7 or is a derivative, a homologue or an active fragment thereof. This is the red fluorescent DsRedl protein from Discosoma sp. or the enhanced green fluorescent protein (eGFP), a variant of the GFP from Aeguorea victoria.
Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist das Reportersystem die in SEQ ID NO: 8 angegebene Nukleotidsequenz auf. Dieses Reporterkonstrukt (SFr) wurde generiert, in dem das für ein rotes fluoreszierendes Protein kodierende DsRedl-Gen von loxP-Sequenzen mit gleicher Orientierung flankiert wurde. Stromabwärts der zweiten loxP- Sequenz befindet sich der offene Leserahmen eines eGFP-Gens, welches für das "enhanced green fluorescent protein" kodiert und ein deletiertes ATG-Startkodon aufweist. Eine Ribosomenbindungs- stelle und ein potentielles ATG-Initiationskodon im Leseraster des DsRed-Gens sind vor der ersten loxP-Sequenz lokalisiert. Die Übergänge sind so konstruiert, daß eine loxP-spezifische Rekombination zur Exzision des DsRed-Genes führt und gleichzeitig das eGFP-Gen in den richtigen Leserahmen zum ATG-Initiationskodon rückt (vgl. Fig. 2). Die Detektion einer Cre-spezifischen Rekombination kann fluoreszenzmikroskopisch oder durchflußcytome- trisch erfolgen. Die Durchflußcytometrie erlaubt eine genaue Bestimmung der Rekombinationsrate, ohne daß die Zellen zuvor behandelt werden müssen.According to a further, particularly preferred embodiment of the present invention, the reporter system has the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 8. This reporter construct (SFr) was generated in which the DsRedl gene coding for a red fluorescent protein was flanked by loxP sequences with the same orientation. Downstream of the second loxP sequence is the open reading frame of an eGFP gene, which codes for the "enhanced green fluorescent protein" and has a deleted ATG start codon. A ribosome binding site and a potential ATG initiation codon in the reading frame of the DsRed gene are located before the first loxP sequence. The transitions are constructed in such a way that a loxP-specific recombination leads to excision of the DsRed gene and at the same time moves the eGFP gene into the correct reading frame for the ATG initiation codon (cf. FIG. 2). A Cre-specific recombination can be detected by fluorescence microscopy or flow cytometry. Flow cytometry enables the recombination rate to be determined precisely without the cells having to be treated beforehand.
Die Erfindung betrifft somit auch ein Verfahren zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen, die vorzugsweise isolierte Zellen sind, unter Verwendung eines Polypeptids mit Rekombinase-Aktivität, bei dem man das erfindungsgemäße Reportersystem und ein Polypeptid mit Rekombinase- Aktivität in eine eukaryotische Zelle einbringt und die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA-Rekombination ermöglichen, und im folgenden den Rekombinationsvorgang anhand des vom zweiten Reportergen kodierten Genprodukts nachweist (d.h., beispielsweise durch eine Änderung oder das Aufteten einer Fluoreszenz, wenn wenigstens ein Reportergen für ein fluoreszierendes Protein kodiert) . Der Begriff "isoliert" bedeutet in diesem Zusammenhang, daß es sich um Zellen handelt, die sich nicht in ihrer physiologischen Umgebung befinden. Das Verfahren ist in diesem Fall ein in vitro-Verfahren.The invention thus also relates to a method for detecting a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, which are preferably isolated cells, using a polypeptide with recombinase activity, in which the reporter system according to the invention and a polypeptide with recombinase activity in a eukaryotic cell and cultivates the cells under conditions that allow recombination of DNA, and subsequently detects the recombination process based on the gene product encoded by the second reporter gene (ie, for example, by a change or the occurrence of fluorescence, if at least one reporter gene encodes a fluorescent protein ). The term "isolated" in this context means that the cells are not in their physiological environment. In this case, the method is an in vitro method.
Dabei kann das erfindungsgemäße Reportersystem auch dazu verwendet werden, Rekombinationsvorgänge nachzuweisen, bei denen das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivität nach den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren in die Zelle eingebracht wird. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat durch Transfektion oder durch virale Infektion mit einem Vektor, der eine für das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat kodierende Nukleinsäure enthält, in die Zelle eingebracht, wobei man die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die eine Expression des Polypeptids mit Rekombinase-Aktivitat ermöglichen. Die Expression kann dabei unter der Kontrolle einer konstitutiven oder induzierbaren Promotorstruktur stehen. Eine induzierbaren Promotorstruktur bezeichnet eine PromotorStruktur, bei der die Zugabe bestimmter Substanzen eine Änderung der Transkriptionsrate der zu kontrollierenden Nukleotidsequenz (wie z.B. eines Gens) zur Folge hat. Weiterhin kann eine Cre-Variante (zum Beispiel eine Fusion mit einer Hormon-Bindungsdomäne) , die erst durch Zugabe einer Substanz (zum Beispiel ein Steroid-Hormon) "aktiviert" wird, kon- stitutiv exprimiert werden. Vorzugsweise erfolgt erst bei Zugabe dieser induzierenden Substanzen überhaupt eine ortsspezifische Rekombination. Das Reportersystem erleichtert die Kontrolle der Induzierbarkeit eines solchen Systems. (Induzierbare Promotorstrukturen, die im Rahmen des Verfahrens Anwendung finden können, sind dem Fachmann hinreichend bekannt.)The reporter system according to the invention can also be used to detect recombination processes in which the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cell according to the methods described in the prior art. According to According to a preferred embodiment of the present invention, the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cell by transfection or by viral infection with a vector which contains a nucleic acid coding for the polypeptide with recombinase activity, the cells being cultivated under conditions which enable expression of the polypeptide with recombinase activity. The expression can be under the control of a constitutive or inducible promoter structure. An inducible promoter structure denotes a promoter structure in which the addition of certain substances results in a change in the transcription rate of the nucleotide sequence to be controlled (such as, for example, a gene). Furthermore, a Cre variant (for example a fusion with a hormone binding domain) which is only "activated" by adding a substance (for example a steroid hormone) can be expressed constitutively. A site-specific recombination preferably takes place only when these inducing substances are added. The reporter system makes it easier to control the inducibility of such a system. (Inducible promoter structures that can be used in the context of the method are sufficiently known to the person skilled in the art.)
Das Reportersystem eignet sich darüber hinaus selbstverständlich auch dazu, Rekombinationsvorgänge nachzuweisen, die durch das erfindungsgemäße Verfahren der ' ortsspezifischen DNA- Rekombination initiiert wurden, und bei denen das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat zum Kulturüberstand der eukaryotischen Zellkultur gegeben wurde. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist das Polypeptid ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität, das die in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebenen Aminosäuresequenzen aufweist oder ein Derivat, ein Homolog oder ein aktives Fragment derselben. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die Erkennungssequenzen loxP-Sequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz .The reporter system is of course also suitable for detecting recombination processes which were initiated by the method of ' site-specific DNA recombination according to the invention and in which the polypeptide with recombinase activity was added to the culture supernatant of the eukaryotic cell culture. According to a preferred embodiment of the present invention, the polypeptide is a polypeptide with Cre recombinase activity, which has the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4, or a derivative, a homologue or an active fragment thereof. According to a further preferred embodiment of the present invention, the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
Wie bereits beschrieben, kann das Verfahren in Gegenwart von Glycerin durchgeführt werden (s.o.), um eine Erhöhung der Rekombinationsrate zu erzielen.As already described, the method can be carried out in the presence of glycerol (see above) in order to achieve an increase in the recombination rate.
Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des beschriebenen Reportersystems zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen.The invention further relates to the use of the reporter system described for the detection of a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells.
Im Rahmen einer in vivo-Anwendung wird ein Polypeptid mit Cre- Rekombinase-Aktivität (ohne heterologe PTD, z.B. nach SEQ ID No.2 oder 4) beispielsweise in Mäuse injiziert, die entweder transgene Cre-ErkennungsSequenzen tragen, mit reko binanten Viren infiziert wurden oder ein Transplantat (z.B. Knochenmark) mit solchen Sequenzen erhalten haben. Die Injektion kann dabei direkt in das entsprechende Organ oder in die Blutbahn erfolgen und kann, je nach Position der Erkennungssequenzen, in einer partiellen Inaktivierung oder Aktivierung von Genen, oder auch zum Beispiel in einer chromosomalen Translokation resultieren. Die vorliegende Erfindung betrifft somit auch die Verwendung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität (s.o.) zur Herstellung eines pharmazeutischen Präparats zur Durchführung einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen in vivo . Demgemäß ist Erfindungsgegenstand auch ein das erfindungs- gemäße Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität (s.o.) enthaltendes pharmazeutisches Präparat, das gegebenenfalls zusätzlich pharmazeutisch verträgliche Hilfs- und Trägerstoffe enthält.As part of an in vivo application, a polypeptide with Cre recombinase activity (without heterologous PTD, for example according to SEQ ID No.2 or 4) is injected, for example, into mice which either carry transgenic Cre recognition sequences and have been infected with recombinant viruses or have received a transplant (eg bone marrow) with such sequences. The injection can take place directly into the corresponding organ or into the bloodstream and, depending on the position of the recognition sequences, can result in partial inactivation or activation of genes or, for example, in a chromosomal translocation. The present invention thus also relates to the use of a polypeptide with Cre recombinase activity (see above) for the production of a pharmaceutical preparation for carrying out site-specific DNA recombination in eukaryotic cells in vivo. Accordingly, the subject of the invention is also a pharmaceutical preparation containing the inventive polypeptide with Cre recombinase activity (see above), which optionally additionally contains pharmaceutically acceptable auxiliaries and carriers.
Darüber hinaus schließt die Erfindung Wirtszellen, die das erfindungsgemäße Reportersystem enthalten, sowie Wirtszellen, die das erfindungsgemäße Reportersystem und das erfindungsgemäße Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität enthalten, ein. Hinsichtlich der Wahl der Wirtszellen unterliegt die Erfindung keinen Einschränkungen, und es sind neben bakteriellen Zellen (wie E. coli) auch Insektenzellen und (höhere) Euraryontenzellen, wie z.B. murine und humane Zellinien CHO- oder BHK-Zellen, eingeschlossen.In addition, the invention includes host cells which contain the reporter system according to the invention, as well as host cells which contain the reporter system according to the invention and the polypeptide according to the invention with Cre recombinase activity. With regard to the choice of host cells, the invention is not subject to any restrictions and, in addition to bacterial cells (such as E. coli), insect cells and (higher) euraryotic cells, such as murine and human cell lines CHO or BHK cells, are also included.
Die Erfindung betrifft auch Kits zur Durchführung einer ortsspezifischen Rekombination.The invention also relates to kits for performing site-specific recombination.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung Kits zur Durchführung eines Verfahrens zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen unter Verwendung eines Polypeptids mit Rekombinase-Aktivitat. Die Kits können neben dem erfindungsgemäßen ReporterSystem u.a. einen geeigneten Transformationsvektor und verschiedene Reagenzien enthalten, die beim Einbringen des Reportersystems in die Zellen nützlich sind.Finally, the present invention relates to kits for carrying out a method for the detection of a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells using a polypeptide with recombinase activity. In addition to the reporter system according to the invention, the kits can include contain a suitable transformation vector and various reagents which are useful in introducing the reporter system into the cells.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthalten die oben genannten Kits ferner Glycerin.According to a preferred embodiment of the invention, the above-mentioned kits also contain glycerin.
Wie bereits erwähnt, führt die Verwendung von Glycerin zu einer Verbesserung der Proteintransduktion der Cre-Rekombinase und folglich zu einer Erhöhung der Rekombinationsrate. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde festgestellt, daß sich dieses Prinzip auch auf andere Proteine übertragen läßt. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ferner die Verwendung von Glycerin zur Durchführung oder Verbesserung von Proteintransduktio- nen, auch von Proteinen ohne (zusätzliche) heterologe Proteintransduktionsdomäne, in Zellen, d.h. zum Einbringen bzw. Einschleusen von Proteinen in entsprechende Zellen. In diesem Zusammenhang bedeutet 'Verbesserung der Proteintransduktion' eine Erhöhung der Transduktionseffizienz bzw. Transduktionsrate. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Proteintransduktion, bei dem Zellen, insbesondere isolierte Zellen, mit dem zu tranduzierenden Protein in Gegenwart von Glycerin, vorzugsweise in einem Anteil von 0,5 bis 10 % (v/v), kultiviert werden.As already mentioned, the use of glycerol leads to an improvement in the protein transduction of the Cre recombinase and consequently to an increase in the recombination rate. In the context of the present invention it was found that this principle can also be applied to other proteins. The present invention therefore also relates to the use of glycerol for carrying out or improving protein transduction, including proteins without (additional) heterologous protein transduction domain, in cells, ie for introducing or introducing proteins into corresponding cells. In this context, 'improving protein transduction' means one Increase in transduction efficiency or transduction rate. The invention further relates to a method for protein transduction in which cells, in particular isolated cells, are cultivated with the protein to be reduced in the presence of glycerol, preferably in a proportion of 0.5 to 10% (v / v).
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher beschrieben. The invention is described in more detail below with the aid of examples.
Beschreibung der Figuren:Description of the figures:
Fig. l: (A) Schematische Darstellung der Polypeptide nlsCre, PTD-nlsCre, TLM-nlsCre und wtCre nach ihrer Aufreinigung als GST-Fusionsprotein und Abspaltung des GST-Anteils mit Thrombin. Die einzige Abweichung des reko binanten wtCre-Proteins zur na- tiven Cre-Aminosäuresequenz (Accession No. P06956) ist ein Glycin anstelle von Methionin an Position Nr. 1. Das modifizierte Protein nlsCre weist gegenüber wtCre einen Aminosäureaus- tausch (Threonin anstelle von Alanin) an Position 207, die zusätzliche SV40-Kernlokalisationssequenz ("NLS", Aminosäuren 11- 17 in SEQ ID NO: 4) am N-Terminus und ein 9E10 (c-myc) -Epitop ("myc-tag", Aminosäuren 360-371 in SEQ ID NO: 4) am C-Terminus auf. Demgegenüber enthalten die Proteine TLM-nlsCre und PTD- nlsCre zusätzlich die bekannten Proteintransduktionsdomänen PreS2-TLM aus HBV bzw. Tat-PTD aus HIV-1. (B) SDS-PAGE zum Nachweis von nlsCre, TLM-nlsCre, PTD-nlsCre und wtCre. Die Cre- Proteine wurden als GST-Fusionsproteine in E. coli exprimiert, affinitätsgereinigt und mit Thrombin vom GST-Anteil freigespalten. Die Proteinpräparationen wurden mittels SDS-PAGE in einem 12,5%igen Gel aufgetrennt, und die Proteine wurden anschließend durch Coomassie-Färbung sichtbar gemacht.Fig. 1: (A) Schematic representation of the polypeptides nlsCre, PTD-nlsCre, TLM-nlsCre and wtCre after their purification as a GST fusion protein and cleavage of the GST portion with thrombin. The only difference between the recombinant wtCre protein and the native Cre amino acid sequence (Accession No. P06956) is a glycine instead of methionine at position No. 1. The modified protein nlsCre has an amino acid exchange compared to wtCre (threonine instead of alanine ) at position 207, the additional SV40 core localization sequence ("NLS", amino acids 11-17 in SEQ ID NO: 4) at the N-terminus and a 9E10 (c-myc) epitope ("myc-tag", amino acids 360- 371 in SEQ ID NO: 4) at the C-terminus. In contrast, the proteins TLM-nlsCre and PTD-nlsCre additionally contain the known protein transduction domains PreS2-TLM from HBV and Tat-PTD from HIV-1. (B) SDS-PAGE for the detection of nlsCre, TLM-nlsCre, PTD-nlsCre and wtCre. The Cre proteins were expressed as GST fusion proteins in E. coli, affinity-purified and cleaved from the GST portion with thrombin. The protein preparations were separated by SDS-PAGE in a 12.5% gel and the proteins were then visualized by Coomassie staining.
Fig. 2: Reportersystem zur Detektion von Cre-Rekombinase- Aktivität. In dem retroviralen Reporterkonstrukt SFr (SEQ ID NO: 8) ist das DsRedl-Gen (kodiert für ein rotes fluoreszierendes Protein) von loxP-Sequenzen mit gleicher Orientierung flankiert. Distal der zweiten loxP-Sequenz befindet sich der offene Leserahmen des eGFP-Gens (kodiert für das "enhanced green fluorescent protein"), in dem das ATG-Startkodon deletiert wurde. Eine Kozak-Konsensussequenz und ein potentielles ATG- Initiationskodon im Leseraster des DsRed-Gens sind vor der ersten loxP-Sequenz lokalisiert. Die Übergänge sind so konstru- iert, daß eine lox-spezifische Rekombination zur Exzision des DsRed-Genes führt und gleichzeitig das eGFP-Gen in den richtigen Leserahmen zum ATG-Initiationskodon rückt. Zellen, die mit diesem Reporterkonstrukt stabil transduziert sind, zeigen eine rote Fluoreszenz. Nach Cre/lox-spezifischer Rekombination wird eGFP anstelle des DsRedl-Gens exprimiert, und die Zellen zeigen eine grüne Fluoreszenz.Fig. 2: Reporter system for the detection of Cre recombinase activity. In the retroviral reporter construct SFr (SEQ ID NO: 8), the DsRedl gene (encoded for a red fluorescent protein) is flanked by loxP sequences with the same orientation. Distal to the second loxP sequence is the open reading frame of the eGFP gene (encoded for the "enhanced green fluorescent protein") in which the ATG start codon was deleted. A Kozak consensus sequence and a potential ATG initiation codon in the reading frame of the DsRed gene are located before the first loxP sequence. The transitions are constructed ized that a lox-specific recombination leads to excision of the DsRed gene and at the same time moves the eGFP gene into the correct reading frame for the ATG initiation codon. Cells that are stably transduced with this reporter construct show red fluorescence. After Cre / lox-specific recombination, eGFP is expressed in place of the DsRedl gene and the cells show green fluorescence.
Fig. 3: Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von klonalen Reporterzellen, die 2 Tage zuvor in Medium mit 800 nM rekombinantem, gereinigtem nlsCre-Protein kultiviert wurden. Unter allen behandelten Reporterzeil-Klonen konnten Zellen mit deutlicher grüner Fluoreszenz detektiert werden (hier gezeigt für Klon 12 und 15) , die in unbehandelten Zellpopulationen nicht beobachtet wurden. Die nicht-homogene Lokalisation des DsRedl-Proteins in den Zellen ist vermutlich auf dessen Tendenz zur Aggregation zurückzuführen (Clontech-Produktinformation) .3: Fluorescence microscope image of clonal reporter cells which had been cultured 2 days beforehand in medium with 800 nM recombinant, purified nlsCre protein. Cells with clear green fluorescence (shown here for clones 12 and 15) could be detected from all treated reporter cell clones, which were not observed in untreated cell populations. The non-homogeneous localization of the DsRedl protein in the cells is probably due to its tendency to aggregate (Clontech product information).
Fiα. 4: Nachweis der lox-spezifischen Rekombination auf chromo- somaler DNA-Ebene. (A) Positionen der Primer für eine PCR auf dem Reporterkonstrukt SFr. Eine präzise, Cre-vermittelte Exzision des DsRedl-Gens führt zu einer Vorlage, die um 735 bp verkürzt ist. (B) Genomische DNA aus unbehandelten (-) oder mit rekombinantem nlsCre-Protein inkubierten (+) Reporterzellen (Klone 12 und 15) wurde als "Template" mit den PCR-Primern pl und p2 eingesetzt. Neben dem erwarteten PCR-Produkt von 1099 bp für die nicht-rekombinierte Vorlage konnte in den (+) -Proben das nach spezifischer Rekombination erwartete Produkt von 364 bp detektiert werden. Die Identität der sichtbaren Banden wurde durch Sequenzanalyse überprüft.Fiα. 4: Detection of the lox-specific recombination at the chromosomal DNA level. (A) Positions of the primers for a PCR on the reporter construct SFr. A precise, Cre-mediated excision of the DsRedl gene leads to a template that is shortened by 735 bp. (B) Genomic DNA from untreated (-) or (+) reporter cells (clones 12 and 15) incubated with recombinant nlsCre protein was used as a "template" with the PCR primers pl and p2. In addition to the expected PCR product of 1099 bp for the non-recombined template, the product of 364 bp expected after specific recombination could be detected in the (+) samples. The identity of the visible bands was checked by sequence analysis.
Fig. 5: Abhängigkeit der Rekombinationsrate von der Konzentration des nlsCre-Proteins im Medium. (A) Reporterzellen wurden für 6 Stunden in Medium (MEM mit 10 % FCS) mit unterschiedlichen Konzentrationen an nlsCre inkubiert und 48 Stunden später mittels Durchflußzytometrie auf eGFP- und DsRedl-Expression analysiert (zur Auswertung siehe auch Abschnitt B) . Der Anteil eGFP- positiver Zellen ist in Abhängigkeit von der nlsCre- Konzentration im Medium dargestellt. Unter diesen Bedingungen wurde durch die Zugabe von 5 μM nlsCre eine Rekombinationsrate von über 50% erreicht. (B) Reporterzellen wurden für 6 Stunden mit 2,5 μM nlsCre in serumfreien Medium (MEM ohne FCS) inkubiert. Nach 48 Stunden wurden die Zellen durchflußzytometrisch analysiert und die DsRedl-Expression gegen die eGFP-Expression mit Hilfe der "Cellquest" -Software (Becton Dickinson) geplottet und ausgewertet . Während in unbehandelten Zellen (mock) keine eGFP-Expression detektiert werden konnte, waren > 50% der nlsCre-behandelten Zellen eGFP-positiv.5: Dependence of the recombination rate on the concentration of the nlsCre protein in the medium. (A) Reporter cells were made for Incubated for 6 hours in medium (MEM with 10% FCS) with different concentrations of nlsCre and analyzed 48 hours later for eGFP and DsRedl expression using flow cytometry (for evaluation see also Section B). The proportion of eGFP-positive cells is shown as a function of the nlsCre concentration in the medium. Under these conditions, a recombination rate of over 50% was achieved by adding 5 μM nlsCre. (B) Reporter cells were incubated for 6 hours with 2.5 μM nlsCre in serum-free medium (MEM without FCS). After 48 hours, the cells were analyzed by flow cytometry and the DsRedl expression was plotted against the eGFP expression using the "Cellquest" software (Becton Dickinson) and evaluated. While no eGFP expression could be detected in untreated cells (mock),> 50% of the nlsCre-treated cells were eGFP positive.
Fig. 6: Cre/lox-spezifische Rekombination in murinen Knochenmarkzellen nach Zugabe von nlsCre-Protein zum Medium. Schematische Darstellung des endogen "gefloxten" C/EBPα Lokus vor und nach lox-spezifischer Rekombination. Durch die erste PCR mit den6: Cre / lox-specific recombination in murine bone marrow cells after addition of nlsCre protein to the medium. Schematic representation of the endogenously "floxed" C / EBPα locus before and after lox-specific recombination. By the first PCR with the
Primern p3 und p4 konnte der C/EBPαfl/fl-Lokus in der genomischen DNA der Knochenmarkzellen nachgewiesen werden. Mit der zweiten PCR (Primer p5 und p6) konnte nur in der genomischen DNA von nlsCre- oder PTD-nlsCre-behandelten Knochenmarkzellen das spezifische 400 bp-Produkt detektiert werden, das nach der Exzision von C/EBPα entsteht. Die 400 bp-Produkte wurden durch Sequenzanalyse verifiziert.Primers p3 and p4 were able to detect the C / EBPα fl / fl locus in the genomic DNA of the bone marrow cells. With the second PCR (primers p5 and p6), it was only possible to detect the specific 400 bp product that arises after the excision of C / EBPα in the genomic DNA of nlsCre- or PTD-nlsCre-treated bone marrow cells. The 400 bp products were verified by sequence analysis.
Fig. 7: Spezifische Rekombination nach Zugabe von nicht- modifizierter Cre-Rekombinase. Reporterzellen wurden mit 1 μM des wtCre-Proteins für 3 Stunden inkubiert. Nach zwei Tagen konnten im Fluoreszenzmikroskop ca. 1,5 % eGFP-exprimierendeFig. 7: Specific recombination after adding unmodified Cre recombinase. Reporter cells were incubated with 1 μM of the wtCre protein for 3 hours. After two days, about 1.5% were able to express eGFP in the fluorescence microscope
Zellen detektiert werden. BeispieleCells are detected. Examples
Klonierungen, Annealing von Oligonukleotiden, Phosphorylierung von DNA-Fragmenten und die Präparation von chromosomaler DNA wurden nach Standardprotokollen (Ausubel et al . (1994) Current protocols in molecular biology John Wiley & Sons. New York, USA) durchgeführt. PCR-Reaktionen wurden mit Taq-Polymerase (Qiagen) oder Platinum Pfxl-Polymerase (Gibco BRL) nach Empfehlungen der entsprechenden Firma durchgeführt . Der Mung bean-Nuklease Verdau wurde nach Empfehlung der Firma Promega durchgeführt .Cloning, annealing of oligonucleotides, phosphorylation of DNA fragments and the preparation of chromosomal DNA were carried out according to standard protocols (Ausubel et al. (1994) Current protocols in molecular biology John Wiley & Sons. New York, USA). PCR reactions were carried out with Taq polymerase (Qiagen) or platinum Pfxl polymerase (Gibco BRL) according to the recommendations of the corresponding company. Mung bean nuclease digestion was carried out according to the recommendation of Promega.
Beispiel 1: Darstellung von rekombinanter, gereinigter Cre- RekombinaseExample 1: Preparation of recombinant, purified Cre recombinase
Beispiel la: Konstruktion von Vektoren für die Expression von Cre-RekombinaseExample la: Construction of vectors for the expression of Cre recombinase
Als Expressionsvektor für die Produktion von GST-Cre-Fusions- proteinen in J57. coli wurde pGEX-2T(KT) verwendet (SEQ ID NO: 9), ein modifizierter pGEX-2T-Vektor mit der Multiklonierungsregion aus pEG(KT) (Mitchell et al . (1993) Yeast 9:715-723). Für die Klonierung von pGEX-nlsCre wurde pGEX-2T(KT) mit Xhol lineari- siert, die Überhänge mit dem Klenow-Fragment aufgefüllt und anschließend mit iVcoI geschnitten. Ein modifiziertes Cre-Gen (Bergemann et al . (1995) NAR 23:4451-6) wurde aus R815 (Prassolov et al . (2001) Exp Hematol . 29:756-65) mit den Restriktionsendonu- kleasen iVcoI und Xbal isoliert, wobei der Xbal-Überhang ebenfalls mit Hilfe des Klenow-Fragmentes geglättet wurde. Das Cre- kodierende DNA-Fragment wurde anschließend mit pGEX-2T(KT) li- giert. Für die Konstruktion von pGEX-TLM-nlsCre wurden die Oligonukleo- tide TLM+ (SEQ ID NO: 10; 5 ' -GATCCCCGCTGTCTTCCATTTTCTCCCGTATC- GGCGATCCGGGTGGCGGTTC-31) und TLM- (SEQ ID NO: 11; 5'- CATGGAACCGCCACCCGGATCGCCGATACGGGAGAAAATGGAAGACAGCGGG-3 ' ) , für pGEX-PTD-nlsCre die Oligonukleotide PTD+ (SEQ ID NO: 12; 5'- GATCCTATGGCCGTAAAAAGCGCCGTCAGCGCCGCCGTCC-3') und PTD- (SEQ ID NO : 13 ; 5 ' -CATGGGACGGCGGCGCTGACGGCGCTTTTTACGGCCATAG-3 ' ) hybridi- siert und phosphoryliert . Die entstandenen 52 bp bzw. 40 bp- Fragmente wurden jeweils in das BamHI/Wcol-linearisierte Plasmid pGEX-nlsCre insertiert .As an expression vector for the production of GST-Cre fusion proteins in J57. coli, pGEX-2T (KT) was used (SEQ ID NO: 9), a modified pGEX-2T vector with the multicloning region from pEG (KT) (Mitchell et al. (1993) Yeast 9: 715-723). For the cloning of pGEX-nlsCre, pGEX-2T (KT) was linearized with Xhol, the overhangs were filled in with the Klenow fragment and then cut with iVcoI. A modified Cre gene (Bergemann et al. (1995) NAR 23: 4451-6) was isolated from R815 (Prassolov et al. (2001) Exp Hematol. 29: 756-65) with the restriction endonucleases iVcoI and Xbal, the Xbal overhang was also smoothed using the Klenow fragment. The Cre coding DNA fragment was then ligated with pGEX-2T (KT). '(: 11; 5'CATGGAACCGCCACCCGGATCGCCGATACGGGAGAAAATGGAAGACAGCGGG-3 SEQ ID NO;: (GGCGATCCGGGTGGCGGTTC-3 1 -GATCCCCGCTGTCTTCCATTTTCTCCCGTATC- and TLM) for the construction of pGEX-TLM TLM nlsCre the Oligonukleo- tide + were SEQ ID NO 5 10)' , for pGEX-PTD-nlsCre the oligonucleotides PTD + (SEQ ID NO: 12; 5'- GATCCTATGGCCGTAAAAAGCGCCGTCAGCGCCGCCGTCC-3 ') and PTD- (SEQ ID NO: 13; 5' -CATGGGACACGGCGGCGCTTCCTTGoryCG) 3 'and PGXCGGGCGGGCGGCGGGGCG''. The resulting 52 bp and 40 bp fragments were each inserted into the BamHI / Wcol linearized plasmid pGEX-nlsCre.
Die eingeführten DNA-Fragmente kodieren für Aminosäuresequenzen aus dem PreS2-Glycoprotein von HBV bzw. aus dem tat-Protein von HIV-1. Für beide Sequenzen wurde gezeigt, daß sie die Aufnahme von rekombinanten Reporterproteinen in Zellen vermitteln können (Oess and Hildt 2000 Gene Therapy 7:750-8; Schwarze et al . 1999 Science 285:1569-72). Das modifizierte Cre-Gen aus R815 kodiert für die Cre-Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl mit einem Aminosäureaustausch (Threonin anstelle von Alanin) an Position 207, die zusätzlich die SV40-Kernlokalisationssequenz (Aminosäuren 11-17 in SEQ ID NO: 4) am N-Terminus und ein 9E10 (c-myc) -Epitop (Aminosäuren 360-371 in SEQ ID NO: 4) am C-Terminus enthält. Die modifizierte Cre-Rekombinase wird im Folgenden als "nlsCre" bezeichnet.The introduced DNA fragments code for amino acid sequences from the PreS2 glycoprotein from HBV or from the tat protein from HIV-1. Both sequences were shown to be able to mediate the uptake of recombinant reporter proteins in cells (Oess and Hildt 2000 Gene Therapy 7: 750-8; Schwarze et al. 1999 Science 285: 1569-72). The modified Cre gene from R815 codes for the Cre recombinase from bacteriophage P1 with an amino acid exchange (threonine instead of alanine) at position 207, which additionally contains the SV40 core localization sequence (amino acids 11-17 in SEQ ID NO: 4) on the N Contains a 9E10 (c-myc) epitope (amino acids 360-371 in SEQ ID NO: 4) at the C-terminus. The modified Cre recombinase is referred to below as "nlsCre".
Für die Herstellung einer Cre-Rekombinase ohne C- und N- terminale Modifikationen wurde zunächst eine PCR mit pGEX-nlsCre als Vorlage und den Oligonukleotide Cre-N (SEQ ID NO: 14; 5'- GAAGAGGAAGGGATCCAATTTACTGACCG-3') und Cre-C (SEQ ID NO: 15; 5'- CAGAAATAAGCTTTTGTTCCTAATCGCCATC-3 ' ) unter Verwendung der Pfxl- Polymerase (Gibco Life Technologies) durchgeführt. Das entstandene 1060 bp-Fragment wurde mit den Restriktionsendonukleasen BamHI und Hin lll geschnitten, und die entstandenen 683 bp (Bam- HI-HindIII) und 355 bp (BamHI) -Fragmente wurden nacheinander in den BamHI-Hindlll-geöffneten Vektor pGEX-2T(KT) insertiert. Des weiteren wurde der Basenaustausch, der zu der A207T-Mutation in nlsCre führt, unter Verwendung der Oligonukleotide 207+ (SEQ ID NO: 16; 5 ' -GGTTAGCACCGCAGGTGTAG-3 ' ) und 207- (SEQ ID NO: 17; 5 ' -CTACACCTGCGGTGCTAACC-3 ) mittels der "overlap extension- Methode" (Ho et al . (1989) Gene 77:51-59) korrigiert. Das gesamte wtCre-Gen (SEQ ID NO: 1) in dem so entstandenen Vektor pGEX- wtCre wurde durch Sequenzanalyse verifiziert.For the production of a Cre recombinase without C- and N-terminal modifications, a PCR with pGEX-nlsCre as template and the oligonucleotides Cre-N (SEQ ID NO: 14; 5'-GAAGAGGAAGGGATCCAATTTACTGACCG-3 ') and Cre-C was first used (SEQ ID NO: 15; 5'-CAGAAATAAGCTTTTGTTCCTAATCGCCATC-3 ') using Pfxl polymerase (Gibco Life Technologies). The resulting 1060 bp fragment was cut with the restriction endonucleases BamHI and Hin III, and the resulting 683 bp (Bam- HI-HindIII) and 355 bp (BamHI) fragments were successively inserted into the BamHI-HindIII opened vector pGEX-2T (KT). Furthermore, the base exchange that leads to the A207T mutation in nlsCre was carried out using oligonucleotides 207+ (SEQ ID NO: 16; 5 '-GGTTAGCACCGCAGGTGTAG-3') and 207- (SEQ ID NO: 17; 5 '- CTACACCTGCGGTGCTAACC-3 ) corrected using the "overlap extension method" (Ho et al. (1989) Gene 77: 51-59). The entire wtCre gene (SEQ ID NO: 1) in the resulting pGEX-wtCre vector was verified by sequence analysis.
Nach der in Beispiel lb beschriebenen Expression, Aufreinigung und dem Thrombin-Verdau des GST-wtCre-Fusionsproteins wird das "wtCre" -Protein (SEQ ID NO: 2) dargestellt, das sich von der beschriebenen, "natürlichen" Cre-Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl (Accession NO: P06956) nur an Position 1 (Glycin statt Methionin) unterscheidet .After the expression, purification and thrombin digestion of the GST-wtCre fusion protein described in Example 1b, the “wtCre” protein (SEQ ID NO: 2) is shown, which is derived from the “natural” Cre recombinase described in the Bacteriophage Pl (Accession NO: P06956) only differs at position 1 (glycine instead of methionine).
Beispiel lb: Expression und Affinitätsreinigung der Cre- FusionsproteineExample Ib: Expression and Affinity Purification of the Cre Fusion Proteins
Transformanden des E. coli- Expressionsstammes BL21-CodonPlus (DE3)-RP (Stratagene) mit den Expressionsplasmiden pGEX-nlsCre, pGEX-TLM-nlsCre, pGEX-PTD-nlsCre und pGEX-wtCre wurden in 1 1 LB (+ 100 mg/1 Ampicillin und 50 mg/1 Chloramphenicol) bis zu einer OD600 von 0.7 kultiviert und 8 Stunden bei 25 Grad mit 0.5 mM IPTG induziert. Der Aufschluß der Zellen erfolgte in 40 ml PBS, 0.5% Triton-X-100, 0.5 mM Pefabloc (Röche Diagnostics GmbH) durch Ultraschall. Nach Zentrifugation bei 4000 x g wurde der Überstand mit 500 μl Glutathion-Sepharose 4B (Amersham Pharmacia) 3 h bei 4°C im Drehrad inkubiert. Die Sepharose wurde 3 x 10 min im Drehrad mit 40 ml PBS, pH 7.0 gewaschen. Die Identität der GST- Cre-Fusionsproteine wurde immunologisch mit dem monoklonalen an- ti-myc-Antikörper (9E10) überprüft. Zur Abspaltung der Cre- Proteine vom GST-Anteil wurde die Sepharose mit 10 units Thrombin (Amersham Pharmacia) in 1 ml PBS/lOOmM Na2HP04 16 Stunden bei 25 Grad im Drehrad behandelt.Transformants of the E. coli expression strain BL21-CodonPlus (DE3) -RP (Stratagene) with the expression plasmids pGEX-nlsCre, pGEX-TLM-nlsCre, pGEX-PTD-nlsCre and pGEX-wtCre were in 1 1 LB (+ 100 mg / 1 ampicillin and 50 mg / 1 chloramphenicol) cultivated up to an OD 600 of 0.7 and induced for 8 hours at 25 degrees with 0.5 mM IPTG. The cells were disrupted in 40 ml PBS, 0.5% Triton-X-100, 0.5 mM Pefabloc (Röche Diagnostics GmbH) by ultrasound. After centrifugation at 4000 × g, the supernatant was incubated with 500 μl glutathione-Sepharose 4B (Amersham Pharmacia) for 3 hours at 4 ° C. using the rotary wheel. The Sepharose was washed 3 × 10 min in a rotary wheel with 40 ml PBS, pH 7.0. The identity of the GST-Cre fusion proteins was checked immunologically with the monoclonal anti-myc antibody (9E10). To split off the cre- Proteins from the GST portion were treated with 10 units of thrombin (Amersham Pharmacia) in 1 ml of PBS / lOOmM Na 2 HP0 4 for 16 hours at 25 degrees in a rotary wheel.
Die durch Thrombin-Verdau freigesetzten Cre-Proteine zeigten im SDS-Gel ein Laufverhalten, welches den erwarteten Molmassen entspricht (Fig. 1, A und B) . NlsCre, TLM-nlsCre, PTD-nlsCre und wtCre wurden in einer Konzentration von 100 bis 500 ng/μl (2-12 μM) erhalten.The Cre proteins released by thrombin digestion showed a running behavior in the SDS gel which corresponds to the expected molar masses (FIGS. 1, A and B). NlsCre, TLM-nlsCre, PTD-nlsCre and wtCre were obtained in a concentration of 100 to 500 ng / μl (2-12 μM).
Beispiel 2 ; Darstellung eines Reportersystems zur Detektion von Cre-AktivitätExample 2; Representation of a reporter system for the detection of Cre activity
Beispiel 2a: Konstruktion des retroviralen Reporterkonstruktes SFr (Fig. 2)Example 2a: Construction of the retroviral reporter construct SFr (FIG. 2)
Die Konstruktion des Reporterkonstruktes SFr (=SFß91-loxP- DsRedl-loxP-eGFP-wPRE, SEQ ID NO: 8) verlief über mehrere Zwischenschritte. Alle Plasmid-Amplifizierungen wurden in RecA- defizienten E. coli-Stämmen (DH5α oder DH10B von Gibco BRL) bei einer Wachsturnstemperatur von 28°C durchgeführt.The construction of the reporter construct SFr (= SFß91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP-wPRE, SEQ ID NO: 8) was carried out over several intermediate steps. All plasmid amplifications were carried out in RecA-deficient E. coli strains (DH5α or DH10B from Gibco BRL) at a growth temperature of 28 ° C.
1. Die loxP-Sequenz vor dem DsRed-Gen (loxPl) wurde durch Hybridisierung der Oligonukleotide loxPl+ (SEQ ID NO: 18; 5'- GGCCGCATGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATC-3 ') und loxPl- (SEQ ID NO: 19; 5 ' -CATGGATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTATCATGC-3 ' ) , die loxP-Sequenz nach dem DsRed-Gen (loxP2) durch Hybridisierung der Oligonukleotide loxP2+ (SEQ ID NO: 20; 5'- GATCTTAGTCGACGCGTATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATCAGGCCTGCAC- 3') und loxP2- (SEQ ID NO: 21; 5 • -GTGCAGGCCTGATAACTTCGTATA- GCATACATTATACGAAGTTATACGCGTCGACTAA-3 ' ) erhalten. Die loxP-Frag- mente wurden anschließend mit Polynukleotidkinase (MBI- Fermentas) phosphoryliert .1. The loxP sequence in front of the DsRed gene (loxPl) was obtained by hybridizing the oligonucleotides loxPl + (SEQ ID NO: 18; 5'- GGCCGCATGATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATC-3 ') and loxPl- (SEQ ID NO: 19; 5' -CATGGATAACTACAT 3 '), the loxP sequence according to the DsRed gene (loxP2) by hybridization of the oligonucleotides loxP2 + (SEQ ID NO: 20; 5'- GATCTTAGTCGACGCGTATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAGTTATCAGGCCTGCAC- 3'; and loxGTGATA: 5QGGTGATA: 5QGGTGATA: 5QGGTGATA: 5QGGTTATA- - GCATACATTATACGAAGTTATACGCGTCGACTAA-3 '). The loxP questions elements were then phosphorylated with polynucleotide kinase (MBI fermentas).
2. Für die Konstruktion von pDsRedl-loxP2 wurde pDsRedl-Cl (Clontech) mit Xmal geschnitten, die Überhänge mit Hilfe des Klenow-Fragmentes geglättet, anschließend mit BgrIII verdaut und das loxP2-Fragment in den so vorbereiteten Vektor insertiert.2. For the construction of pDsRedl-loxP2, pDsRedl-Cl (Clontech) was cut with Xmal, the overhangs were smoothed using the Klenow fragment, then digested with BgrIII and the loxP2 fragment was inserted into the vector prepared in this way.
3. pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 entstand durch eine 3- Fragmente-Ligation des loxPl-Fragmentes und des 326 bp Ncol- BamHI-Fragmentes aus pDsRedl-loxP2 mit dem Notl-BamKI-geöffneten Vektor pBlueskript (KS+) (Stratagene) . Durch nachfolgende Inser- tion des 423 bp-jVeol-Fragmentes aus pDsRedl-Cl in den iVcoI- geschnittenen pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 in der richtigen Orientierung wurde das Zwischenkonstrukt pKS-loxPl-DsRedl-loxP2 erhalten.3. pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 resulted from a 3-fragment ligation of the loxPl fragment and the 326 bp Ncol-BamHI fragment from pDsRedl-loxP2 with the vector pBluescript (KS +) opened by Notl-BamKI (KS +) ( Stratagene). Subsequent insertion of the 423 bp-jVeol fragment from pDsRedl-Cl into the iVcoI-cut pKS-loxPl-DsRedl (Cterm) -loxP2 in the correct orientation gave the intermediate construct pKS-loxPl-DsRedl-loxP2.
4. Die loxPl-DsRedl-loxP2-Sequenz wurde mittels Notl/X al-Verdau aus pKS isoliert, und die Überhänge wurden mit Mung Bean- Nuklease (Promega) geglättet. pSFß91-eGFP(tag) (Wahlers et al.4. The loxPl-DsRedl-loxP2 sequence was isolated from pKS by Notl / X al digestion and the overhangs were smoothed with mung bean nuclease (Promega). pSFß91-eGFP (day) (Wahlers et al.
(2001) Gene Ther 8:477-86, Schambach et al. (2000) Mol. Ther. 2:435-45) wurde mit iVcoI linearisiert, die Überhänge mit Mung Bean-Nuklease geglättet, und das loxPl-DsRedl-loxP2-Fragment wurde insertiert. Nach Überprüfung der Orientierung und der(2001) Gene Ther 8: 477-86, Schambach et al. (2000) Mol. Ther. 2: 435-45) was linearized with iVcoI, the overhangs were smoothed with mung bean nuclease and the loxPl-DsRedl-loxP2 fragment was inserted. After checking the orientation and the
Übergänge mittels Sequenzanalyse konnte pSFß91-loxP-DsRedl-loxP- eGFP mit einem "in frame" -Übergang zwischen loxP2 und dem eGFP- Gen isoliert werden. Der "in frame" -Übergang gewährleistet die Translation von eGFP nach Cre-vermittelter Excision durch die korrekte Positionierung zum ATG-Startkodon vor loxPl.Transitions by means of sequence analysis could be isolated pSFß91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP with an "in frame" transition between loxP2 and the eGFP gene. The "in frame" transition ensures the translation from eGFP to Cre-mediated excision through the correct positioning to the ATG start codon in front of loxPl.
5. Zur Erhöhung der Expression des retroviralen Reporterkonstruktes in den Zielzellen wurde das Hindlll-Fragment mit wPRE (woodchuck HBV posttranscriptional regulatory element, Zufferey et al . (1999) J Virol . 73:2886-92) aus pKS-γwPRE isoliert (Schambach et al . (2000) Mol Ther. 2:435-45) und in die Hindlll-Stelle von SFß91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP insertiert. Die richtige Orientierung wurde durch Restriktionsverdau überprüft.5. To increase the expression of the retroviral reporter construct in the target cells, the HindIII fragment was analyzed using wPRE (woodchuck HBV posttranscriptional regulatory element, Zufferey et al. (1999) J Virol. 73: 2886-92) isolated from pKS-γwPRE (Schambach et al. (2000) Mol Ther. 2: 435-45) and inserted into the HindIII site of SFβ91-loxP-DsRedl-loxP-eGFP. The correct orientation was checked by restriction digestion.
Beispiel 2b: Klonierung von Maus-Fibroblasten nach Transduktion mit SFrExample 2b: Cloning of mouse fibroblasts after transduction with SFr
Die Verpackungszellinie Phoenix-gp (http://www.stanford.edu/ group/nolan/) wurde mit dem Reporterkonstrukt SFr sowie mit Ex- pressionsplasmiden für MoMuLV-gag/pol (das Expressionsplasmid für gag/pol, pSVgag/pol, enthält das gagpol-Gen aus MoMuLV unter der Kontrolle des SV40-Promotors) und für das ecotrophe Hüllprotein von MoMuLV (Morita et al . (2000) Gene Ther. 7:1063-66) transfiziert . Die Maus-Fibroblasten-Zellinie SC-1 wurde mit den virushaltigen Überständen infiziert. Nach drei Tagen konnten SC- 1 Zellen, in denen das Reporterkonstrukt stabil integriert war, durch ihre rote Fluoreszenz mikroskopisch und durchflußytome- trisch nachgewiesen werden. Mittels Einzelzellablagen konnten 5 SC-1 Klone (Klon 3, Klon 8, Klon 10, Klon 12 und Klon 15) isoliert werden, die eine stabile Expression von DsRedl zeigen. Bei keinem dieser Klone konnte in dem Beobachtungszeitraum (Wochen bis Monate) eine spontane Rekombination beobachtet werden, die sich in der Expression von eGFP manifestierte.The packaging cell line Phoenix-gp (http://www.stanford.edu/ group / nolan /) was included with the reporter construct SFr and with expression plasmids for MoMuLV-gag / pol (the expression plasmid for gag / pol, pSVgag / pol the gagpol gene from MoMuLV under the control of the SV40 promoter) and for the ecotrophic coat protein from MoMuLV (Morita et al. (2000) Gene Ther. 7: 1063-66). The mouse fibroblast cell line SC-1 was infected with the virus-containing supernatants. After three days, SC-1 cells, in which the reporter construct was stably integrated, could be detected microscopically and flow-cytometrically by their red fluorescence. 5 SC-1 clones (clone 3, clone 8, clone 10, clone 12 and clone 15) could be isolated by single cell deposition, which show a stable expression of DsRedl. No spontaneous recombination could be observed in any of these clones during the observation period (weeks to months), which was manifested in the expression of eGFP.
Zur Verpackung des Reporterkonstruktes SFr in ecotrophe Viren wurden Phoenix-gp Verpackungszellen in Dulbeccos ' modifizierten Eagle's Medium (DMEM) mit 2 mM Glutamin und 10% Fötalem Kälberserum (FCS, Sigma) kultiviert. Die Transfektion von 107 Phoenix- gp mit 10 μg Expressionsplasmid für MoMuLV gag-pol, 5 μg SFr und 3 μg Expressionsplasmid für MoMuLV-env wurde nach der Ca3(P04)2- Methode (Ausrubel et al . (1994), s.o.) durchgeführt. Für die Transfektion und die Ernte der Überstände nach 44 Stunden wurde DMEM/FCS mit 20 mM HEPES, pH 7,5 verwendet. Zur Infektion wurdenTo package the reporter construct SFr in ecotrophic viruses, Phoenix-gp packaging cells were cultivated in Dulbeccos' modified Eagle's Medium (DMEM) with 2 mM glutamine and 10% fetal calf serum (FCS, Sigma). The transfection of 10 7 Phoenix gp with 10 μg expression plasmid for MoMuLV gag-pol, 5 μg SFr and 3 μg expression plasmid for MoMuLV-env was carried out after the Ca 3 (P0 4 ) 2 - Method (Ausrubel et al. (1994), see above). DMEM / FCS with 20 mM HEPES, pH 7.5 was used for transfection and harvesting of the supernatants after 44 hours. Have been infected
50 μl des virushaltigen Überstandes in 500 μl DMEM/FCS/HEPES + 4 μg/ml Protaminsulfat auf 105 SC-1 Zellen (ATCC NO CRL-1404) gegeben und 90 min bei 20°C und 800 x g zentrifugiert .50 μl of the virus-containing supernatant in 500 μl DMEM / FCS / HEPES + 4 μg / ml protamine sulfate are added to 10 5 SC-1 cells (ATCC NO CRL-1404) and centrifuged for 90 min at 20 ° C. and 800 × g.
Die Kultivierung der SC-1 Reporterzellen erfolgte in Eagle's Minimum Essential Medium (MEM, Sigma) mit 2 M Glutamin und 10% FCS bei 37°C im Brutschrank.The SC-1 reporter cells were cultivated in Eagle's Minimum Essential Medium (MEM, Sigma) with 2 M glutamine and 10% FCS at 37 ° C in the incubator.
Beispiel 3: loxP-spezifische Rekombination nach Zugabe von gereinigter Cre-Rekombinase ohne heterologe TransduktionsdomäneExample 3: loxP-specific recombination after addition of purified Cre recombinase without a heterologous transduction domain
Um zu untersuchen, ob extern zugegebenes Cre-Protein eine lox- spezifische Excision in den Reporterzellen auslösen kann, wurden verschiedene SFr-transduzierte SC-1-Klone (jeweils 105 Zellen pro Zellkultur-Schale mit 1,5 cm Durchmesser) mit affinitätsgerei- nigtem nlsCre, PTD-nlsCre oder TLM-nlsCre (Endkonzentration 0,8- 1 μM in MEM mit den in Beispiel 2 genannten Supplementen und 50 U/ml Penicillin, 50 mg/ml Streptomycin) für 3-4 Stunden im Brutschrank inkubiert. Nach 48 Stunden wurde der Anteil der eGFP- positiven Zellen durchflußzytometrisch mit Hilfe des FACScaliber (Becton Dickinson) bestimmt. Überraschenderweise war der Anteil eGFP-positiver Zellen nach Zugabe des nlsCre-Proteins ohne heterologe Proteintransduktionsdomäne mindestens so hoch wie nach Zugabe von PTD-nlsCre und TLM-nlsCre (Tabelle 1) . (n = Anzahl der Experimente; Schwankungsbereich des Anteils eGFP-positiver Zellen) Tabelle 1In order to investigate whether externally added Cre protein can trigger a lox-specific excision in the reporter cells, various SFr-transduced SC-1 clones (10 5 cells per cell culture dish with a diameter of 1.5 cm) with affinity-rich incubated nlsCre, PTD-nlsCre or TLM-nlsCre (final concentration 0.8-1 μM in MEM with the supplements mentioned in Example 2 and 50 U / ml penicillin, 50 mg / ml streptomycin) in the incubator for 3-4 hours. After 48 hours, the proportion of eGFP-positive cells was determined by flow cytometry using the FACScaliber (Becton Dickinson). Surprisingly, the proportion of eGFP-positive cells after adding the nlsCre protein without a heterologous protein transduction domain was at least as high as after adding PTD-nlsCre and TLM-nlsCre (Table 1). (n = number of experiments; fluctuation range of the proportion of eGFP-positive cells) Table 1
Protein eGFP-positive ZellenProtein eGFP positive cells
nlsCre 3,2 % (n=6; 1,9-5,4 %)nlsCre 3.2% (n = 6; 1.9-5.4%)
PTD-nlsCre 2,5 % (n=6; 1,9-3,5 %)PTD-nlsCre 2.5% (n = 6; 1.9-3.5%)
TLM-nlsCre 2,1 % (n=4; 0,5-3,9 %)TLM-nlsCre 2.1% (n = 4; 0.5-3.9%)
Nach Zugabe von 0,8 μM nlsCre-Protein zu verschiedenen klonalen Reporterzellen (Klon 3, 8, 10, 12 und 15) konnten bei mikroskopischer Betrachtung in allen Ansätzen bereits nach 24 h einige Zellen mit einer schwachen grünen Fluoreszenz detektiert werden, die nach 48 Stunden deutlicher wurde (siehe Fig. 3) . Die eGFP- positiven Zellen zeigten dabei keine oder eine deutlich verringerte rote Fluoreszenz im Vergleich zu den umgebenden Zellen. Der Anteil der eGFP-positiven Zellen lag nach durchflußzytome- trischer Analyse zwischen 2 und 4 %. Unter den Kontrollzellen konnten dagegen keine eGFP-positiven Zellen detektiert werden.After the addition of 0.8 μM nlsCre protein to various clonal reporter cells (clones 3, 8, 10, 12 and 15), microscopic examination of all the batches revealed that after only 24 h some cells with a weak green fluorescence were detected after 48 Hours became clearer (see Fig. 3). The eGFP-positive cells showed no or significantly reduced red fluorescence compared to the surrounding cells. The proportion of eGFP-positive cells was between 2 and 4% according to flow cytometric analysis. In contrast, no eGFP-positive cells could be detected among the control cells.
Zum Nachweis der Cre-spezifischen Rekombination auf DNA-Ebene wurde chromosomale DNA aus den nlsCre-behandelten Mischpopulationen der Klone 12 (4% eGFP-positiv) und 15 (2.5% eGFP positiv) isoliert. Die chromosomale DNA wurde als Vorlage für eine Poly- merase-Kettenreaktion eingesetzt, bei der der (+) Primer pl (SEQ ID NO: 22; 5 ' -ACGCCGAAACCGCGCCGCGCGTC-3 ' ) 173 bp vor der ersten loxP-Sequenz und (-) Primer p2 (SEQ ID NO: 23; 5'- GCAGATGAACTTCAGGGTCAGCTTGC-3') 154 bp nach der zweiten lox- Sequenz anbindet (vgl. Fig. 4A) . Die Mischpopulationen zeigen in der ersten PCR neben dem 1099 bp-Produkt, das aus der Vorlage des nicht-rekombinierten Reporterkonstruktes zu erwarten ist, ein weiteres Produkt von 364 bp, das der Länge des erwarteten Produktes aus der rekombinierten Vorlage (d.h. nach Exzision des DsRedl-Gens) entspricht. Das 364 bp-Produkt fehlt, wenn genomi- sehe DNA aus den unbehandelten Reporterzellen als Vorlage eingesetzt wurde (Fig. 4B) . Die Sequenzanalyse der aus dem Gel isolierten PCR-Produkte bestätigte die präzise, Cre/lox-spezifische Rekombination.To detect the Cre-specific recombination at the DNA level, chromosomal DNA was isolated from the nlsCre-treated mixed populations of clones 12 (4% eGFP positive) and 15 (2.5% eGFP positive). The chromosomal DNA was used as a template for a polymerase chain reaction in which the (+) primer pl (SEQ ID NO: 22; 5 '-ACGCCGAAACCGCGCCGCGCGTC-3') 173 bp before the first loxP sequence and (-) Primer p2 (SEQ ID NO: 23; 5'-GCAGATGAACTTCAGGGTCAGCTTGC-3 ') attaches 154 bp after the second lox sequence (see FIG. 4A). In the first PCR, the mixed populations show, in addition to the 1099 bp product that can be expected from the presentation of the non-recombined reporter construct, another product of 364 bp that corresponds to the length of the expected product from the recombined presentation (ie after excision of the DsRedl -Gens). The 364 bp product is missing when genomic see DNA from the untreated reporter cells was used as a template (Fig. 4B). The sequence analysis of the PCR products isolated from the gel confirmed the precise, Cre / lox-specific recombination.
Dieses Beispiel zeigt deutlich, daß das nlsCre-Protein ohne heterologe Proteintransduktionddomäne nach externer Zugabe in den Zellkern der Reporterzellen gelangt und dort eine spezifische Rekombination einleitet.This example clearly shows that the nlsCre protein without a heterologous protein transduction domain reaches the cell nucleus of the reporter cells after external addition and initiates a specific recombination there.
Beispiel 4: Effiziente loxP-spezifische Rekombination durch nlsCreExample 4: Efficient loxP-specific recombination using nlsCre
Um die Effizienz der Rekombination durch nlsCre zu erhöhen, wurden zunächst höhere Konzentrationen des gereinigten Proteins eingesetzt, und die Inkubation wurde verlängert.In order to increase the efficiency of recombination by nlsCre, higher concentrations of the purified protein were first used and the incubation was extended.
Hierzu wurden Reporterzellen mit 1,0, 1,5, 2,5 und 5,0 μM nlsCre-Konzentrationen in MEM (mit 2 mM Glutamin, 10 % FCS, 50 U/ml Penicillin und 50 mg/ml Streptomycin) für 6 Stunden bei 37°C inkubiert, und das Medium wurde gegen frisches MEM ausgetauscht. Nach zwei Tagen wurde der Anteil eGFP-positiver Zellen durchflußzytometrisch mit einem FACScaliber bestimmt.For this purpose, reporter cells with 1.0, 1.5, 2.5 and 5.0 μM nlsCre concentrations in MEM (with 2 mM glutamine, 10% FCS, 50 U / ml penicillin and 50 mg / ml streptomycin) were used for 6 hours incubated at 37 ° C and the medium was exchanged for fresh MEM. After two days, the proportion of eGFP-positive cells was determined by flow cytometry using a FACScaliber.
Wie erwartet, steigt die Rekombinationseffizienz mit steigender nlsCre-Konzentration. Die Inkubation mit 5 μM nlsCre führte zu einer Rekombinationsrate von über 50% (Fig. 5A) . Wurde die Inkubation mit nlsCre in serumfreiem Medium (MEM mit 2 mM Glutamin und 50 U/ml Penicillin, 50 mg/ml Streptomycin) durchgeführt, konnte bereits nach Zugabe von 2,5 μM nlsCre eine Rekombinationsrate von über 50 % gemessen werden (Fig. 5B) . Eine Verringerung der Rekombinationseffizienz in Anwesenheit von Serum (hier 40% versus 53% nach Zugabe von 2,5 μM nlsCre) kann möglicherweise auf eine Aggregation des rekombinanten Proteins mit Serumproteinen zurückzuführen sein.As expected, the recombination efficiency increases with increasing nlsCre concentration. Incubation with 5 μM nlsCre resulted in a recombination rate of over 50% (FIG. 5A). If the incubation with nlsCre was carried out in serum-free medium (MEM with 2 mM glutamine and 50 U / ml penicillin, 50 mg / ml streptomycin), a recombination rate of over 50% could be measured after adding 2.5 μM nlsCre (Fig. 5B). A reduction in recombination efficiency in the presence of serum (here 40% versus 53% after the addition of 2.5 μM nlsCre) may possibly be due to an aggregation of the recombinant protein with serum proteins.
Beispiel 5; Erhöhung der Au ahmeeffizienz von Cre in SC1- Reporterzellen durch GlycerinExample 5; Increase in Cre's efficiency in SC1 reporter cells by glycerin
Um die Effizienz zu verbessern, mit der nlsCre in SCI-Reporterzellen aufgenommen werden, wurde den Ansätzen Glycerin bzw. Di- methylsulfoxid (DMSO) zugesetzt.In order to improve the efficiency with which nlsCre is taken up in SCI reporter cells, glycerin or dimethyl sulfoxide (DMSO) was added to the batches.
SCl-Reporterzellen wurden mit nlsCre-Protein in den in Tabelle 2 angegebenen Endkonzentrationen im Transfer-Medium (Eagles's Minimal essential Medium (Sig a) mit 10 % fötalem Kälberserum (FCS) , 2 mM Glutamin, 50 U/ml Penicillin, 50 μg/ml Streptomycin und der in Tabelle 2 angegebenen Menge Glycerin oder DMSO) für 6 Stunden bei 37°C inkubiert. Die Zellen wurden anschließend mit Trypsin/ EDTA (Gibco Life Technologies) behandelt und in ein neues Zellkulturgefäß überführt. Der Anteil eGFP-positiver Zellen wurde zwei Tage später mittels FACS-Analyse bestimmt.SCl reporter cells were treated with nlsCre protein in the final concentrations given in Table 2 in the transfer medium (Eagles's Minimal essential Medium (Sig a) with 10% fetal calf serum (FCS), 2 mM glutamine, 50 U / ml penicillin, 50 μg / ml of streptomycin and the amount of glycerol or DMSO given in Table 2) for 6 hours at 37 ° C. The cells were then treated with trypsin / EDTA (Gibco Life Technologies) and transferred to a new cell culture vessel. The proportion of eGFP-positive cells was determined two days later using FACS analysis.
Tabelle 2:Table 2:
Figure imgf000041_0001
Die Versuchsergebnisse in Tabelle 2 zeigen, daß die Anwesenheit von Glycerin bei der nlsCre-Proteintransduktion zu einer deutlichen Erhöhung der Rekombinationsrate in den SCl-Reporterzellen führt. So sind beispielsweise 0,66 μM nlsCre bei einer gleichzeitigen Zugabe von 4,2 % Glycerin ausreichend, um in über 80 % der Reporterzellen eine spezifische Rekombination zu erreichen. Ohne den Glycerin-Zusatz ist annähernd die zehnfache nls-Cre- Konzentration für eine vergleichbare spezifische Rekombinations- rate notwendig (Beispiel 4, Fig. 5A) . Demgegenüber führt die Anwesenheit von DMSO nur zu einer vergleichsweise geringen Erhöhung der Rekombinationsrate.
Figure imgf000041_0001
The experimental results in Table 2 show that the presence of glycerol during nlsCre protein transduction leads to a significant increase in the recombination rate in the SC1 reporter cells. For example, 0.66 μM nlsCre with a simultaneous addition of 4.2% glycerol is sufficient to achieve a specific recombination in over 80% of the reporter cells. Without the glycerol addition, approximately ten times the nls-Cre concentration is necessary for a comparable specific recombination rate (Example 4, FIG. 5A). In contrast, the presence of DMSO only leads to a comparatively small increase in the recombination rate.
Der Einfluß von Glycerin auf die Rekombinationsrate in den Reporterzellen wurde auch für ein kommerziell erhältliches Cre- Protein (New England Biolabs, NEB) bestätigt. Dieses Cre-Protein wird in 50 % Glycerin geliefert und wurde für die Vergleichsversuche zunächst gegen Transfermedium dialysiert. Anschließend wurde das dialysierte Cre-Protein von NEB wie zuvor beschrieben mit SCl-Reporterzellen inkubiert. Das dialysierte Cre-Protein in einer Konzentration von 0,22 μM führte zu keiner meßbaren Rekombination in den Reporterzellen. Eine Konzentration von 4,2 % (v/v) Glycerin und 0,22 μM Cre-Protein im Transfer-Medium führte nach 2 Tagen Inkubation zu einer eGFP-Expression in 62 % der Zellen.The influence of glycerol on the recombination rate in the reporter cells was also confirmed for a commercially available Cre protein (New England Biolabs, NEB). This Cre protein is supplied in 50% glycerol and was first dialyzed against transfer medium for the comparative experiments. The NEB dialyzed Cre protein was then incubated with SCI reporter cells as previously described. The dialyzed Cre protein in a concentration of 0.22 μM did not lead to any measurable recombination in the reporter cells. A concentration of 4.2% (v / v) glycerol and 0.22 μM Cre protein in the transfer medium led to eGFP expression in 62% of the cells after 2 days of incubation.
Die Aktivität des Cre-Proteins von NEB, das sich nur durch zwei zusätzliche Aminosäuren vom nativen Cre des Bakteriophagen Pl unterscheidet, verdeutlicht zudem, daß keine heterologen Sequenzen für eine effiziente Cre-Proteintransduktion benötigt werden. Beispiel 6; Extern zugegebenes nlsCre-Protein kann eine loxP- spezifische Exzision in murinen Knochenmarkzellen einleitenThe activity of the Cre protein of NEB, which differs from the native Cre of bacteriophage P1 by only two additional amino acids, also shows that no heterologous sequences are required for efficient Cre protein transduction. Example 6; Externally added nlsCre protein can initiate a loxP-specific excision in murine bone marrow cells
Knochenmarkzellen aus einem C57B1/6-Mausstamm, in dem das endogene C/EBPα-Gen mit loxP-Sequenzen flankiert ist (Zhang et al . (2001) Blood 98 :792a-793a, siehe Fig. 6) wurden zunächst durch Ausspülen von Ober- und Unterschenkelknochen präpariert. Ali- quots von 2 x 106 Zellen wurden 7 Stunden bei 37°C in 500 μl einer 1:1 Mischung aus 2xDMDM (mit zweifach konzentrierten Zytoki- nen (siehe unten) , 100 U/ml Penicillin, 100 mg/ml Streptomycin) und PBS (mock) bzw. PBS mit gereinigtem, rekombinantem nlsCre- Protein inkubiert. Die Endkonzentrationen betrugen 1,5 μM nlsCre bzw. 1,5 μM PTD-nlsCre. Die Zellen wurden abzentrifugiert, und das Medium wurde gegen IMDM (mit 20 % FCS, 0,1 % Rinder- Serumalbumin, 2 mM Glutamin, 5 ng/ml humanes IL-6; 10 ng/ml rau- rines IL-3 und 50 ng/ml murines SCF; alle rekombinanten Wachstumsfaktoren von R&D Systems) ausgewechselt. Nach einer Woche Kultivierung der Zellen bei 37°C im Brutschrank wurde genomische DNA der drei Ansätze präpariert und als Vorlage für zwei verschiedene Polymerase-Kettenreaktionen (PCRs) eingesetzt.Bone marrow cells from a C57B1 / 6 mouse strain, in which the endogenous C / EBPα gene is flanked with loxP sequences (Zhang et al. (2001) Blood 98: 792a-793a, see FIG. 6) were initially by rinsing out Ober - and lower leg bone prepared. Aliquots of 2 × 10 6 cells were run for 7 hours at 37 ° C. in 500 μl of a 1: 1 mixture of 2xDMDM (with doubly concentrated cytokines (see below), 100 U / ml penicillin, 100 mg / ml streptomycin) and PBS (mock) or PBS were incubated with purified, recombinant nlsCre protein. The final concentrations were 1.5 μM nlsCre and 1.5 μM PTD-nlsCre. The cells were centrifuged and the medium was against IMDM (with 20% FCS, 0.1% bovine serum albumin, 2 mM glutamine, 5 ng / ml human IL-6; 10 ng / ml rough IL-3 and 50 ng / ml murine SCF; all recombinant growth factors from R&D Systems) replaced. After culturing the cells for one week at 37 ° C. in an incubator, genomic DNA from the three batches was prepared and used as a template for two different polymerase chain reactions (PCRs).
Die erste PCR unter Verwendung der Oligonukleotide p3 (SEQ ID NO: 24, 5»-TGGCCTGGAGACGCAATGA-3' ) und p4 (SEQ ID NO: 25; 5'- CGCAGAGATTGTGCGTCTTT-3 ' ) dient zum Nachweis des nicht rekombinierten Allels C/EBPα£1/fl, das als Vorlage ein 269 bp-Fragment als PCR-Produkt ergibt. Dieses Produkt konnte in allen Ansätzen, die genomische DNA des C/EBPαflfl-Mausstammes enthielt, aber nicht in der Negativkontrolle ohne DNA-Vorlage nachgewiesen werden (Fig. 6) . Für die zweite PCR wurden die Oligonukleotide p5 (SEQ ID NO: 26; 5 ' -GCCTGGTAAGCCTAGCAATCCT-3 ' ) und p6 (SEQ ID NO: 27; 5 ' -TGGAAACTTGGGTTGGGTGT-3 ' ) eingesetzt, die ein 400 bp-Fragment mit der rekombinierten Vorlage (d.h. nach Exzision des C/EBPα-Gens) und theoretisch ein 6,6 kb Fragment mit der nicht- rekombinierten Vorlage ergeben. Während das 6,6 kb-Fragment unter den gewählten Bedingungen (Standard-Ansatz mit Qiagen-Taq- Polymerase; 30 sec Denaturierung, 45 sec Annealmg bei 60°C und 45 sec Verlängerungsphase pro Zyklus) nicht entstand, wurde ein 400 bp-Produkt nur in den Ansätzen detektiert, deren Vorlage aus Zellen stammte, die mit rekombinantem nlsCre oder PTD-nlsCre inkubiert worden waren (Fig. 6) . Die Sequenzierung der 400 bp-PCR-The first PCR using the oligonucleotides p3 (SEQ ID NO: 24, 5 ' -TGGCCTGGAGACGCAATGA-3') and p4 (SEQ ID NO: 25; 5'- CGCAGAGATTGTGCGTCTTT-3 ') serves to detect the non-recombined allele C / EBPα £ 1 / fl , which as a template results in a 269 bp fragment as a PCR product. This product could not be detected in all batches containing the genomic DNA of the C / EBPαflfl mouse strain, but not in the negative control without a DNA template (FIG. 6). For the second PCR, the oligonucleotides p5 (SEQ ID NO: 26; 5 '-GCCTGGTAAGCCTAGCAATCCT-3') and p6 (SEQ ID NO: 27; 5 '-TGGAAACTTGGGTTGGGTGT-3') were used, which contain a 400 bp fragment with the recombined template (ie after excision of the C / EBPα gene) and theoretically a 6.6 kb fragment with the non-recombined template. While the 6.6 kb fragment did not arise under the chosen conditions (standard approach with Qiagen Taq polymerase; 30 sec denaturation, 45 sec annealing at 60 ° C. and 45 sec extension phase per cycle), a 400 bp product was obtained only detected in the batches whose template originated from cells which had been incubated with recombinant nlsCre or PTD-nlsCre (FIG. 6). Sequencing the 400 bp PCR
Produkte bestätigte die korrekte Exzision von C/EBPα.Products confirmed the correct excision of C / EBPα.
Dieses Beispiel zeigt, daß sich der direkte Transfer des rekom- binanten, gereinigten Cre-Proteins nicht nur für eine spezifische Rekombination des Reporterkonstruktes SFr in der Maus- Fibroblastenzellinie SC-1 eignet, sondern prinzipiell auch für die Rekombination einer anderen Vorlage (hier das "gefloxte"This example shows that the direct transfer of the recombinant, purified Cre protein is not only suitable for a specific recombination of the reporter construct SFr in the mouse fibroblast cell line SC-1, but in principle also for the recombination of another template (here the " floxed "
C/EBPα-Gen) in primären Zellen (hier Maus-Knochenmark) eingesetzt werden kann.C / EBPα gene) can be used in primary cells (here mouse bone marrow).
Beispiel 7; LoxP-spezifische Rekombination nach Transduktion von unmodifiziertem Cre-ProteinExample 7; LoxP-specific recombination after transduction of unmodified Cre protein
Die in Beispiel 3, 4 und 5 dargelegten Untersuchungen zeigen eine Cre-spezifische Rekombination in klonalen Reporterzellen, denen rekombinantes, gereinigtes Cre-Protein über das Kulturmedium zugeführt wurde. Die prinzipielle Eigenschaft der Cre- Rekombinase, in intakte Zellen zu gelangen, ist dabei unabhängig von den bekannten Proteintransduktionsdomänen Tat-PTD oder PreS2-TLM. Um zu untersuchen, ob die "künstlich angefügten" Aminosäuresequenzen (die SV40-NLS am N-terminus oder das 9E10- Epitop am C-terminus) des hier verwendeten, modifizierten nlsCre-Proteins diese Eigenschaft vermitteln, sollte ein Cre- Protein ohne Modifikationen getestet werden. Reporterzellen wurden mit 1 μM des wtCre-Proteins (siehe Beispiel 1) für 3 Stunden inkubiert. Nach zwei Tagen konnten im Fluoreszenzmikroskop eGFP-positive Zellen detektiert werden (Fig.7). Die durchschnittliche Rekombinationsrate liegt bei ca. 1,5 % (n=7; 0,6-2,5%) .The investigations set out in Examples 3, 4 and 5 show a Cre-specific recombination in clonal reporter cells to which recombinant, purified Cre protein was supplied via the culture medium. The basic property of Cre recombinase to get into intact cells is independent of the known protein transduction domains Tat-PTD or PreS2-TLM. To investigate whether the "artificially added" amino acid sequences (the SV40-NLS at the N-terminus or the 9E10 epitope at the C-terminus) of the modified nlsCre protein used here mediate this property, a Cre protein should be tested without modifications become. Reporter cells were incubated with 1 μM of the wtCre protein (see Example 1) for 3 hours. After two days, eGFP-positive cells could be detected in the fluorescence microscope (FIG. 7). The average recombination rate is around 1.5% (n = 7; 0.6-2.5%).
Da die Transduktion des Cre-Proteins offensichtlich unabhängig von heterologen Aminosäuresequenzen ist, hat die Cre-Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl wahrscheinlich eine endogene Proteintransduktionsdomäne. Die etwas höhere Rekombinationseffizienz von nlsCre unter gleichen Bedingungen (siehe Tabelle 1) kann auf die Beschleunigung des Kerntransportes durch die SV40-NLS zurückgeführt werden. Since the transduction of the Cre protein is obviously independent of heterologous amino acid sequences, the Cre recombinase from the bacteriophage PI probably has an endogenous protein transduction domain. The slightly higher recombination efficiency of nlsCre under the same conditions (see Table 1) can be attributed to the acceleration of the core transport by the SV40-NLS.

Claims

Patentansprüche claims
1. In vitro-Verfahren zur ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen, bei dem man1. In vitro method for site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which one
(a) ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität, das keine heterologe Proteintransduktionsdomäne umfasst, zu einer eukaryotischen Zellkultur hinzufügt, deren Zellen mindestens einen DNA-Bereich enthalten, der mindestens eine Erkennungssequenzen enthält, die von dem Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität erkannt wird, und man(a) Adding a polypeptide with Cre recombinase activity, which does not comprise a heterologous protein transduction domain, to a eukaryotic cell culture, the cells of which contain at least one DNA region which contains at least one recognition sequence which is recognized by the polypeptide with Cre recombinase activity will, and one
(b) die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA- Rekombination ermöglichen.(b) culturing the cells under conditions that allow DNA recombination.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität eine der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebenen Aminosäuresequenzen aufweist oder ein Derivat, ein Homologes oder ein aktives Fragment derselben ist .2. The method according to claim 1, characterized in that the polypeptide with Cre recombinase activity has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or is a derivative, a homologue or an active fragment thereof.
3. Verfahren einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eukaryotischen Zellen humane oder murine Zellen sind.3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized in that the eukaryotic cells are human or murine cells.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die humanen oder murinen Zellen Knochenmarkszellen oder Fibro- blasten sind.4. The method according to claim 3, characterized in that the human or murine cells are bone marrow cells or fibroblasts.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß man das Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität zum Kulturüberstand der eukaryotischen Zellkultur gibt.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the polypeptide with Cre recombinase Activity on the culture supernatant of the eukaryotic cell culture.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität in einer Konzentration von 100 nM bis 30 μM zugibt.6. The method according to claim 5, characterized in that adding the polypeptide with Cre recombinase activity in a concentration of 100 nM to 30 μM.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß man dem Kulturüberstand der eukaryotischen Zellkultur Glycerin zusetzt.7. The method according to claim 6, characterized in that glycerol is added to the culture supernatant of the eukaryotic cell culture.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Glycerinkonzentration 0,5 bis 10 % (v/v) beträgt.8. The method according to claim 7, characterized in that the glycerol concentration is 0.5 to 10% (v / v).
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die ErkennungsSequenzen loxP-Sequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz sind.9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
10. Verwendung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität, das keine heterologe Transduktionsdomäne enthält, zur Durchführung einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen, bei der man Zellen, die mindestens einen DNA-Bereich enthalten, der mindestens eine Erkennungssequenz enthält, die von dem Polypeptid mit Cre- Rekombinase-Aktivität erkannt wird, in Gegenwart des Polypeptids unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA-Rekombination erlauben.10. Use of a polypeptide with Cre recombinase activity, which does not contain a heterologous transduction domain, for performing a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells, in which cells which contain at least one DNA region which contains at least one recognition sequence which is from the polypeptide with Cre recombinase activity is recognized, cultured in the presence of the polypeptide under conditions that allow DNA recombination.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungssequenzen loxP-Sequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz sind. 11. Use according to claim 10, characterized in that the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
12. Verwendung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität, das keine heterologe Transduktionsdomäne enthält, zur Herstellung eines pharmazeutischen Präparats zur Durchführung einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen in vivo.12. Use of a polypeptide with Cre recombinase activity, which does not contain a heterologous transduction domain, for the production of a pharmaceutical preparation for carrying out site-specific DNA recombination in eukaryotic cells in vivo.
13. Polypeptid mit Cre-Rekombinase-Aktivität, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypeptid eine der in SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 angegebenen Aminosäuresequenzen aufweist oder ein Derivat, ein Homologes oder ein aktives Fragment derselben, mit Ausnahme der natürlichen Cre-Rekombinase aus dem Bakteriophagen Pl.13. Polypeptide with Cre recombinase activity, characterized in that the polypeptide has one of the amino acid sequences given in SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 or a derivative, a homologue or an active fragment thereof, with the exception of the natural Cre -Recombinase from the bacteriophage Pl.
14. Nukleinsäure, die ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität kodiert, dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleinsäure eine der in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 angegebenen Nukleotidsequenzen aufweist .14. Nucleic acid encoding a polypeptide with Cre recombinase activity, characterized in that the nucleic acid has one of the nucleotide sequences given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.
15. Isolierte Zelle, die ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität nach Anspruch 13 enthält.15. An isolated cell containing a polypeptide with Cre recombinase activity according to claim 13.
16. Isolierte Zelle, die eine Nukleinsäure nach Anspruch 14 enthält.16. An isolated cell containing a nucleic acid according to claim 14.
17. Zelle nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß es eine bakterielle Zelle oder eine eukaryontische Zelle ist.17. Cell according to claim 15 or 16, characterized in that it is a bacterial cell or a eukaryotic cell.
18. Zelle nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß es eine E. coli-Zelle, eine Hefezelle oder eine Insektenzelle ist.18. Cell according to claim 17, characterized in that it is an E. coli cell, a yeast cell or an insect cell.
19. Reportersystem zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA- Rekombination in eukaryotischen Zellen, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Reportersystem ein DNA-Konstrukt ist, bei dem19. Reporter system for the detection of a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells. records that the reporter system is a DNA construct in which
(a) ein erstes Reportergen, das von zwei Rekombinase- ErkennungsSequenzen in einer Weise flankiert ist, die in Gegenwart eines Polypeptids mit Rekombinase- Aktivitat eine Exzision des besagten ersten Reportergens zur Folge hat, und(a) a first reporter gene flanked by two recombinase recognition sequences in a manner which results in excision of said first reporter gene in the presence of a polypeptide with recombinase activity, and
(b) ein zweites Reportergen stromabwärts des ersten Reportergens lokalisiert ist, wobei stromaufwärts der beiden ErkennungsSequenzen ein Initiationskodon und eine Ribosomen-Bindungsstelle lokalisiert sind, die eine Translation des ersten Reportergens ermöglichen, die durch ein Stopkodon zwischen den beiden Erkennungssequenzen beendet wird, und im Bereich zwischen den beiden Reportergenen kein funktionstüchtiges Initiationskodon lokalisiert ist; und(b) a second reporter gene is located downstream of the first reporter gene, an initiation codon and a ribosome binding site being located upstream of the two recognition sequences, which enable translation of the first reporter gene, which is terminated by a stop codon between the two recognition sequences, and in the region no functional initiation codon is located between the two reporter genes; and
(c) durch eine ortsspezifische DNA-Rekombination das zweite Reportergen in eine Position zu dem Initiationskodon gebracht wird, die eine Translation des zweiten Reportergens ermöglicht; und(c) the second reporter gene is brought into a position relative to the initiation codon by a site-specific DNA recombination, which enables translation of the second reporter gene; and
(d) die Genprodukte der beiden Reportergene voneinander zu unterscheiden sind.(d) the gene products of the two reporter genes are to be distinguished from one another.
20. Reportersystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Erkennungssequenzen loxP-Sequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz sind. 20. Reporter system according to claim 19, characterized in that the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
21. Reportersystem nach den Ansprüchen 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Reportergene für ein fluoreszierendes Protein kodiert.21. Reporter system according to claims 19 or 20, characterized in that at least one of the reporter genes codes for a fluorescent protein.
22. Reportersystem nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das fluoreszierende Protein die in SEQ ID NO: 6 oder die in SEQ ID NO: 7 angegebene Sequenz aufweist.22. Reporter system according to claim 21, characterized in that the fluorescent protein has the sequence given in SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 7.
23. Reportersystem nach den Ansprüchen 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Reportersystem die in SEQ ID NO: 8 angegebene Sequenz aufweist.23. Reporter system according to claims 19 to 22, characterized in that the reporter system has the sequence given in SEQ ID NO: 8.
24. In vi ro-Verfahren zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA- Rekombination in eukaryotischen Zellen unter Verwendung eines Polypeptids mit Rekombinase-Aktivitat, bei dem man24. In vi ro method for the detection of site-specific DNA recombination in eukaryotic cells using a polypeptide with recombinase activity, in which
(a) ein Reportersystem nach den Ansprüchen 19 bis 23 und ein Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat in eine eukaryotische Zelle einbringt und die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die eine DNA-Rekombination ermöglichen; und man(a) introducing a reporter system according to claims 19 to 23 and a polypeptide with recombinase activity into a eukaryotic cell and culturing the cells under conditions which enable recombination of DNA; and you
(b) einen erfolgten Rekombinationsvorgang anhand des vom zweiten Reportergen kodierten Genprodukts nachweist .(b) Detects a recombination process based on the gene product encoded by the second reporter gene.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat durch Transfektion oder virale Infektion mit einem Vektor in die Zellen einbringt, der eine für das Polypeptid kodierende Nukleinsäu- resequenz enthält, wobei man die Zellen unter Bedingungen kultiviert, die die Expression des Polypeptids ermöglichen. 25. The method according to claim 24, characterized in that the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cells by transfection or viral infection with a vector which contains a nucleic acid sequence coding for the polypeptide, the cells being cultivated under conditions, which allow expression of the polypeptide.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß man das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat in die Zellen einbringt, indem man das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat zum Kulturüberstand der eukaryotischen Zellkultur gibt.26. The method according to claim 24, characterized in that the polypeptide with recombinase activity is introduced into the cells by adding the polypeptide with recombinase activity to the culture supernatant of the eukaryotic cell culture.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Polypeptid mit Rekombinase-Aktivitat ein Polypeptid nach Anspruch 13 ist.27. The method according to claim 26, characterized in that the polypeptide with recombinase activity is a polypeptide according to claim 13.
28. Verfahren nach Anspruch 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zellen in Gegenwart von Glycerin kultiviert.28. The method according to claim 24 to 27, characterized in that the cells are cultivated in the presence of glycerol.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Glycerinkonzentration 0,5 bis 10 % (v/v) beträgt.29. The method according to claim 28, characterized in that the glycerol concentration is 0.5 to 10% (v / v).
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die ErkennungsSequenzen loxP-Sequenzen mit der in SEQ ID NO: 5 angegebenen Nukleotidsequenz sind.30. The method according to any one of claims 24 to 29, characterized in that the recognition sequences are loxP sequences with the nucleotide sequence given in SEQ ID NO: 5.
31. Verwendung eines Reportersystems gemäß den Ansprüchen 19 bis 23 zum Nachweis einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen.31. Use of a reporter system according to claims 19 to 23 for detecting a site-specific DNA recombination in eukaryotic cells.
32. Isolierte Wirtszelle, die ein ReporterSystem nach den Ansprüchen 19 bis 23 enthält.32. An isolated host cell containing a reporter system according to claims 19 to 23.
33. Wirtszelle nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle zusätzlich ein Polypeptid mit Cre-Rekombinase- Aktivität nach Anspuch 13 enthält.33. Host cell according to claim 32, characterized in that the cell additionally contains a polypeptide with Cre recombinase activity according to claim 13.
34. Zelle nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß es eine bakterielle Zelle oder eine eukaryontische Zelle ist. 34. Cell according to claim 32 or 33, characterized in that it is a bacterial cell or a eukaryotic cell.
35. Zelle nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß es eine E. coli-Zelle, eine murine oder humane Zelle ist.35. Cell according to claim 34, characterized in that it is an E. coli cell, a murine or human cell.
36. Verfahren zur Herstellung eines Polypeptids mit Cre-Rekombinase-Aktivität nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß man eine für die Aminosäuresequenz gemäß SEQ ID NO: 2 oder SEQ ID NO: 4 kodierende Nukleinsäuresequenz in einen Expressionsvektor ligiert, man diesen in Wirtszellen einbringt und man die Zellen unter zur Expression des Polypeptids geeigneten Bedingungen kultiviert.36. A method for producing a polypeptide with Cre recombinase activity according to claim 13, characterized in that a nucleic acid sequence coding for the amino acid sequence according to SEQ ID NO: 2 or SEQ ID NO: 4 is ligated into an expression vector, this is introduced into host cells and culturing the cells under conditions suitable for expression of the polypeptide.
37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß die Nukleinsäuresequenz die in SEQ ID NO: 1 oder SEQ ID NO: 3 angegebene Sequenz auf eist .37. The method according to claim 36, characterized in that the nucleic acid sequence is the sequence given in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 3.
38. Kit zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 9.38. Kit for carrying out a method according to claims 1 to 9.
39. Kit zur Durchführung eines Verfahrens nach den Ansprüchen 24 bis 30.39. Kit for performing a method according to claims 24 to 30.
40. Pharmazeutisches Präparat zur Durchführung einer ortsspezifischen DNA-Rekombination in eukaryotischen Zellen.40. Pharmaceutical preparation for performing site-specific DNA recombination in eukaryotic cells.
41. Pharmazeutisches Präparat nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Präparat zusätzlich pharmazeutisch verträgliche Hilfs- und/oder Trägerstoffe enthält.41. Pharmaceutical preparation according to claim 40, characterized in that the preparation additionally contains pharmaceutically acceptable auxiliaries and / or carriers.
42. Verwendung von Glycerin zur Durchführung oder Verbesserung von Proteintransduktionen. 42. Use of glycerin to perform or improve protein transduction.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085711A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Larix Biosciences Llc A novel cell line screening method
WO2021085580A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 国立研究開発法人理化学研究所 Polynucleotide and use for same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001049832A2 (en) * 2000-01-07 2001-07-12 Artemis Pharmaceuticals Gmbh Transduction of recombinases for inducible gene targeting

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001049832A2 (en) * 2000-01-07 2001-07-12 Artemis Pharmaceuticals Gmbh Transduction of recombinases for inducible gene targeting

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DATABASE EMBL [Online] 23. August 2001 (2001-08-23) "Mammalian typre Cre recombinase ..." retrieved from EBI Database accession no. AAB98695 XP002242982 *
DATABASE EMBL [Online] 5. Juni 2001 (2001-06-05) MALIGA ET AL.: "ERemoving target nucleic acid sequences ..." retrieved from EBI Database accession no. AAF81258 XP002242983 *
DATABASE EMBL [Online] 7. Februar 2001 (2001-02-07) SAUER & RUFER: "Cre variant protein" retrieved from EBI Database accession no. AAB29107 XP002242981 *
SCHWARZE S R S R ET AL: "In vivo protein transduction: intracellular delivery of biologically active proteins, compounds and DNA" TRENDS IN PHARMACOLOGICAL SCIENCES, ELSEVIER TRENDS JOURNAL, CAMBRIDGE, GB, Bd. 21, Nr. 2, Februar 2000 (2000-02), Seiten 45-48, XP004189118 ISSN: 0165-6147 *
WADIA J S ET AL: "PROTEIN TRANSDUCTION TECHNOLOGY" CURRENT OPINION IN BIOTECHNOLOGY, LONDON, GB, Bd. 13, Nr. 1, Februar 2002 (2002-02), Seiten 52-56, XP001097259 ISSN: 0958-1669 *
WILL ELKE ET AL: "Unmodified Cre recombinase crosses the membrane." NUCLEIC ACIDS RESEARCH. ENGLAND 15 JUN 2002, Bd. 30, Nr. 12, 15. Juni 2002 (2002-06-15), Seite e59 XP002242980 ISSN: 1362-4962 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085711A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Larix Biosciences Llc A novel cell line screening method
JP2016506239A (en) * 2012-11-30 2016-03-03 ラリクス・バイオサイエンス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーLarix Bioscience, Llc Novel cell line screening method
US9910038B2 (en) 2012-11-30 2018-03-06 Larix Bioscience, Llc Cell line screening method
EP3382026A1 (en) * 2012-11-30 2018-10-03 Larix Biosciences LLC A novel cell line screening method
JP2018201520A (en) * 2012-11-30 2018-12-27 ラリクス・バイオサイエンス・リミテッド・ライアビリティ・カンパニーLarix Bioscience, Llc Novel cell line screening method
CN110257412A (en) * 2012-11-30 2019-09-20 落叶松生物科学公司 A kind of novel cell line selection method
US10816548B2 (en) 2012-11-30 2020-10-27 Larix Bioscience, Llc Cell line screening method
CN110257412B (en) * 2012-11-30 2023-12-15 落叶松生物科学公司 Novel cell line screening method
WO2021085580A1 (en) * 2019-10-31 2021-05-06 国立研究開発法人理化学研究所 Polynucleotide and use for same

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