KR920009505B1 - 인체 γ－인터페론 활성을 갖는 폴리펩타이드의 제조방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

인체 γ－인터페론 활성을 갖는 폴리펩타이드의 제조방법

제1도는 유전자 단편 IFN－I을 pBR322로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내고,

제2도는 유전자 단편 IFN－II을 pUC8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내며,

제3도는 유전자 단편 IFN－III를 pUC8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내고,

제4도는 DNA－서열 I을 pCU8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내며,

제5도는 DNA－서열 IB를 pCU8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내며,

제6도는 DNA－서열 IA를 pCU8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내며,

제7도는 DNA－서열 IC를 pCU8으로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내며,

제8도는 γ－인터페론 유전자 단편 IA^*를 pMX2로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내고,

제9도는 γ－인터페론 유전자 단편 IB를 pMX2로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타내고,

제10도는 γ－인터페론 유전자 단편 IC^*를 pMX2로 삽입시킨 하이브리드 플라스미드를 나타낸다.

본 발명은 인체 감마 인터페론의 생물학적 및 면역학적 활성을 나타내는 폴리펩타이드의 제조방법, 이들 펩타이드를 암호화하는 화학적으로 합성된 유전자, 및 이들 폴리펩타이드의 발현에 적합한 벡터 제작물 및 숙주 세포에 관한 것이다. 또한 본 발명은, 감마 인터페론과는 구별되는 생물학적 활성에 필요하지 않은 서열부분을 결실시킨 신규한 폴리펩타이드에 관한 것이다. 감마 인터페론과 비교할 때, 이들 신규의 폴리펩타이드는 안정성 및 용해성이 증가되고, 항 바이러스성 활성의 특성이 다양하나, 그들 모두는 항 바이러스제, 항종양제, 항암제 또는 면역조절제로서 유용하다는 점에서 감마 인터페론과 유사하다.

감마 인터페론(전에는 면역성 인터페론 또는 II형 인터페론이라 불렀음 ; 본 명세서에서는 IFN－γ로 나타냄)은 IFN－γ가 특정 세포를 바이러스 감염으로부터 보호할 수 있음을 보고한 에프. 휠록(Wheelock ; Science 149(1965), 310)에 의해서 1965년에 발견되었다. 인체 IFN-γ(기초이론은, W.E. Stewart, II, The Interferon System(Springer에서 간행됨, 2판, 1981)을 참조할 것)은 천연적으로 당화된 146개의 아미노산으로 이루어진 폴리펩타이드이다(Gray et al., Nature 295(1982), 503). 이 당단백질은 분자량이 약 63,000 내지 73,000이며(Pestka et al., J.Biol. Chem. 258(1983), 9706), 그의 작용 형태는 사량체이다. IFN-γ의 당화는 그의 효능을 위하여 꼭 필요한 것은 아니므로, IFN－γ를 글리코시다제로 처리하여도 인체 섬유 아세포의 세포 배양물에서 그의 항바이러스성 활성이 저하되지 않는다(Kalker et al., J.Biol.Chem. 258(1983), 8010).

또한, 알파 인터페론 및 베타 인터페론과는 대조적으로, IFN－γ는 pII 2에서 불안정하며 열(60℃)에 의해서 불활성화 된다.

인체 세포계의 세포 배양물 또는 백혈구(예치된 혈액)로부터 인체 IFN－γ를 분리하면 수율이 아주 저조하며 순도도 아주 낮다. 본 발명은 감마 인터페론과 유사한 성질을 갖는 폴리펩타이드를 유전 공학적으로 제조하는 방법에 관한 것이다. 인체 IFN－γ는 다음 펩타이드 서열을 갖는다(Devos et al., Nucl. Acids Research 10(1982), 2487) :

본 발명의 하나의 측면은 인체 IFN－γ의 생물학적 활성인 부분서열, 특히 상기 서열의 1 내지 127, 5 내지 146 및 5 내지 127 부분서열의 제조에 관한 것이다.

유전 코드가 축퇴되어 있다는 것, 즉 두 개의 아미노산만이 단일한 뉴클레오타이드 서열에 의해 암호화되고, 나머지 18개의 유전적으로 암호화될 수 있는 아미노산은 2 내지 6개의 삼중자에 의해 암호화된다는 것이 공지되어 있다. 또한 숙주 세포의 종이 다른 경우 축퇴에 의한 가능한 변형체를 항시 동일하게 사용하지는 않는다. 따라서, 유전자의 합성을 위한 코돈의 사용 가능성은 매우 다양하다. 완전한 아미노산 서열 1 내지 146을 암호화하는 DNA 서열 I 및 완전한 아미노산 서열 1 내지 146으로부터 유도된 DNA 서열 IA, IB 및 IC가 IFN－γ 활성을 갖는 폴리펩타이드의 유전 공학에 의한 합성에 특히 유리하다. 메티오닌에 대한 코돈(“삼중자 제0번”) 및 위쪽에 제한 엔도뉴클레아제 Eco RI에 대응하는 돌출 DNA 서열이 DNA 서열 I 암호화 본쇄의 5'말단에서 계속되고, 하나의 정지코돈 또는, 바람직하게는, 두 개의 정지코돈 및 －바로 뒤에 위치하거나 또는 DNA 서열에 의해 분리되어 있는－제한효소에 대한 특징적 서열, 예를들어 제한효소 Sal I에 대응하는 일본쇄 돌출 서열이 암호화 본쇄의 3'말단에서 계속된다. 상이한 인지 서열은 DNA가 플라스미드에 목적하는 방향으로 삽입되었는지를 입증해준다.

암호화 본쇄의 5'말단에 있는 아미노산 메티오닌에 대한 코돈은 세균성 단백질 또는 숙주세포 고유 단백질의 프리서열(presequence)(시그날 서열 또는 리더 서열로도 칭함)에 의해 대체될 수 있으며[참조 : Perlman and Halvorson ; J.Mol.Biol.167(1983),391], 이때 프리서열은 원형질로부터 목적하는 폴리펩타이드를 분비시키며, 분비되는 동안 숙주 세포내에 분래 존재하는 시그날 펩티다제에 의해 제거된다.

제한효소 BamH I 및 Hind III에 대한 두 개의 내부 제한부위(암호화 본쇄의 각각 코돈 34 및 97 또는 비－암호화 본쇄의 각각 코돈 35 및 98)가 존재하므로, 충분히 연구조사된 클로닝벡터, 예를들어, pBR322 또는 pUC8중에 삽입시킬 수 있는 세 개의 유전자 단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III를 아클로닝시키는 것이 가능하다. 또한 제한효소에 대한 다수의 다른 유일한 인지 서열을 구조 유전자내에 삽입시킬 수 있으며, 이들은 한편으로는, IFN－γ의 부분서열에 대한 접근점이 되고, 변이체의 도입을 가능하게 한다 :

a) 전체 DNA 서열 I에 대해서 유일하다.

b) 부분서열 IFN－I에 대해서 유일하다.

c) 부분서열 IFN－II에 대해서 유일하다.

d) 부분서열 IFN－III에 대해서 유일하다.

DNA 서열 I 은 그의 말단에 있는 서열과 함께, 먼저 DNA 서열 I의 말단에 있는 서열들을 화학적으로 합성하고 이어서 이들을 4 내지 6개의 뉴클레오타이드의 점성 말단(sticky end)을 통해 효소적으로 연결시킴으로써, 18 내지 33개 뉴클레오타이드(참조 DNA 서열 II)의 길이를 갖는 34개 올리고뉴클레오타이드로 제조될 수 있다.

또한, DNA 서열 I에 있어서, 코돈들이 서로 같지 않고, 오히려, 이.콜라이와 같은 특정의 숙주세포에서 서로 다른 선호도를 나타내도록 여러 가지 코돈들이 부여될 수 있는 아미노산에 중점을 두었다. 또한, 앞 뒤 어느쪽으로 시작해도 동일한 서열(palindromic sequence)은 최소로 줄였다.

따라서, DNA 서열 I의 유전자 구조는 비교적 작은 구조 단위로부터 쉽게 제조될 수 있으며, 이는 세개의 유전자 단편이 공지의 벡터로 서브클로닝될 수 있게 하고, 단편들을 결합시켜서 전체 유전자를 생성시키며, 전체 유전자들이 변형될 수 있게 한다. 따라서, 유전자를 DNA 서열 I과 클로닝시킨 후, 특정의 제한 효소로 전달함으로써 DNA 서열 I으로부터 DNA 부분서열, 특히, 아미노산 1 내지 127, 5 내지 146 및 5 내지 127에 상응하는 인터페론 부분서열을 암호화하는 부분서열 IA, IB 및 IC을 제조할 수 있다.

부분서열의 한 예가 IFN－γ의 처음 127개의 아미노산을 갖는 폴리펩타이드를 주도하는 DNA 서열 IA에 의해 제공되며, 하나의 정지 삼중자 또는, 바람직하게는, 두 개의 정지 삼중자 및 제한효소에 대한 특징적 서열, 예를들어 제한효소 Sal I에 대한 돌출 말단이 삼중자 제 127번에 직접 연결되는 방식으로 변형된다.

한편, DNA 서열 I을 제한 엔도뉴클레아제 Ava II로 절단하고 어댑터 서열(adaptor sequence)을 그 거대 단편과 연결하여 IFN－γ의 처음 4개의 아미노산에 대한 코돈이 결실된, 즉 아미노산 제5번(아스파르트산) 위쪽에 바로 메티오닌이 위치된 DNA 서열 IB를 수득한다. 아미노산 5 내지 127을 갖는 폴리펩타이드를 암호화하는 DNA 서열 IC는 이 DNA 서열 IB로부터 Pst I 제한 부위에 의하여 제조될 수 있다.

합성 유전자 또는 유전자 단편을 클로닝 벡터, 예를들어 시판중인 플라스미드 pUC8 및 pBR322 또는 일반적으로 이용되는 플라스미드 예들들어 ptac II 및 pKK177.3로 삽입시키는 공정은 공지의 방법으로 수행한다. 또한 미리 단백질을 발현시키는 적절한 화학적으로 합성된 조성영역을 갖는 화학적으로 합성된 유전자를 제조할 수 있다. 이와 관련한 참고자료는 매니아티스의 교재를 이용하였다(Molecular Cloning, Maniatis et al., Cold Spring Harbor, 1982). 하이브리드 플라스미드를 적절한 숙주 미생물, 유리하게는 이.콜라이로 형질전환시키는 공정은 공지의 방법과 같으며 상기 언급된 교재에 상술되어 있다. 발현된 단백질을 분리하고 정제하는 공정은 문헌(J.A. Georgiades, Texas Reports in Biology and Medicine 41(1981) 179 ; Came and Carter(editors), “Interferons and their Applications”, published by Springer 1984)에 기술된 방법과 같다.

본 발명은 DNA 서열 IA, IB 및 IC와 같은 감마 인터페론 활성을 갖는 폴리펩타이드에 관한 것이다. 또한 본 발명은 DNA 서열 I로부터 변형된 DNA 서열, 이들 서열로부터 수득할 수 있는 감마 인터페론 동족체, 유전자 단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III 및 그의 변형체, 그들과 함께 얻어지는 하이브리드 플라스미드, 및 형질전환된 숙주 미생물에 관한 것이다.

본 발명의 추가의 태양들은 특허 청구범위에 열거되어 있다.

본 발명의 몇가지 다른 태양은 다음 실시예에서 상세히 설명되며, 다수의 가능한 변형 및 조합이 당해분야의 숙련가들에게는 쉽게 이해될 것이다. 이들 실시예에서, %데이타는 특별히 언급하지 않는한 중량에 관한 것이다.

[실시예]

1. 일본쇄 뉴클레오타이드의 화학적 합성

유전자의 구조적 단위의 합성은 암호화 본쇄의 뉴클레오타이드 1 내지 23를 갖는 구조적 단위 Ia의 유전자의 예로 설명된다. 공지의 방법(M. J. Gait et al., Nucleic Acids Res. 8(1980) 1081－1096)을 이용하여, 3'－말단에 위치된 뉴클레오사이드, 본 발명의 경우에는, 시티딘(뉴클레오타이드 제 23번)을 3'－하이드록실 그룹을 통해 실리카켈((R)FRACTOSIL, MERCK 제품)에 공유적으로 결합시킨다. 이 목적을 위하여, 실리카겔을 먼저 에탄올의 제거로 3－(트리에톡시실릴)－프로필아민과 반응시켜, Si－O－Si 결합을 만든다. 시티딘을 N⁴－벤조일－3'－O－숙시노일－5'－디메톡시트리틸 에테르 형태로 파라니트로페놀 및 N, N＇－디사이클로헥실카보디이미드의 존재하에서 변형된 담체와 반응시키고, 석시노일 그룹의 유리 카복실 그룹을 프로필아미노 그룹의 아미노 라디칼을 아실화시킨다.

그후의 합성 공정에서, 염기성분은 5'－O－디메톡시트리틸뉴클레오사이드－3'－인산의 모노메틸 에스테르의 디알킬아미드 또는 클로라이드로서 사용되고, 아데닌은 N⁶－벤조일 화합물의 형태로 사용되며, 시토신은 N⁴－벤조일 화합물의 형태로 사용되고, 구아닌은 N²－이소－부티릴 화합물의 형태로 사용되며, 아미노 그룹을 전혀 함유하지 않는 티민은 보호그룹 없이 사용된다.

결합된 시토신 2μmol을 함유하는 50mg의 중합체 담체를 다음 제제로 계속하여 처리한다 ;

a) 니트로메탄,

b) 1% 물을 함유하는 니트로메탄중의 브롬화아연의 포화용액,

c) 메탄올,

d) 테트라하이드로푸란,

e) 아세토니트릴,

f) 0.5ml 무수 아세토니트릴중의 40μmol의 뉴클레오사이드 포스파이트 및 200μmol의 테트라졸(5분),

g) 40% 루티딘 및 10% 디메틸아미노피리딘을 함유하는 테트라하이드로푸란중의 20% 아세트산 무수물(2분),

h) 테트라하이드로푸란,

i) 20% 물 및 40% 루티딘을 함유하는 테트라하이드로푸란,

j) 콜리딘/물/테트라하이드로푸란(용적비 5 : 4 : 1)중의 3% 요오드,

k) 테트라하이드로푸란 및,

l) 메탄올.

본 명세서에서 ＂포스파이트＂라 함은 테옥시리보스－3'－일인산의 모노메틸 에스테르를 의미하며, 세 번째 원자가는 염소 또는 3급 아미노 그룹, 예를들어 모폴리노 라디칼에 의해 포화된다. 합성공정중의 개개 단계의 수율은 탈트리틸화 반응 b)후에 각각의 경우를 분광계로 496nm 파장에서 디메톡시트리틸 양이온의 흡광도를 측정함으로써 측정할 수 있다.

올리고뉴클레오타이드의 합성이 끝난후에, 올리고머의 메틸 인산염 보호 그룹을 P－티오크레졸 및 트리에틸아민을 사용하여 제거한다.

이어서 올리고뉴클레오타이드를 암모니아로 3시간동안 처리하여 고체 담체로부터 제거한다. 올리고머들을 농 암모니아로 2 내지 3일간 처리하여 정량적으로 염기의 아미노－보호 그룹을 제거한다. 그 조 생성물을 고압 액제 크로마토그래피(HPLC) 또는 폴리아크릴아미드 겔 전기영동법으로 정제한다.

유전자의 다른 구조 단위 Ib－IIIℓ도 거의 유사한 방법으로 합성되며, 그의 뉴클레오타이드 서열은 DNA 서열 II로부터 유도된다.

2. 일본쇄 올리고뉴클레오타이드들의 효소적 연결로 유전자 단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III 제조

올리고뉴클레오타이드의 5'말단을 인산화시키기 위하여, 각각 1mmol의 올리고뉴클레오타이드 Ia 및 Ib를 5mmol의 ATP와 함께 20μl의 50mM 트리스 HCl 완충액(pH 7.6), 10mM 염화 마그네슘 및 10mM 디티오트레이롤(DTT)중의 4단위 T₄－폴리뉴클레오타이드 키나제로 37℃에서 30분간 처리한다(C.C.Richardson, Progress in Nucl. Acids. Res. 2(1972) 825). 95℃에서 5분간 가열하여 효소를 불활성화시킨다. 이어서 올리고뉴클레오타이드 Ia 및 Ib을 수용액 중 95℃에서 2분간 가열하고 5℃로 서서히 냉각시킴으로써 서로에 대하여 하이브리드화시킨다.

올리고뉴클레오타이드 Ic와 Id, Ie와 If 또는 Ig와 Ih, 및 Ii와 Ij를 유사한 방법으로 인산화시키고, 쌍이 되게 하이브리드화시킨다. 올리고뉴클레오타이드 IIa 와 IIb 및 IIk 와 IIℓ까지의 인산화 및 하이브리드화되는 공정을 아단편(subfragment) IFN－II에 대해서 수행하며, 올리고머 IIIa와 IIIb 및 IIIk와 IIIℓ까지의 인산 및 하이브리드화는 아단편 IFN－III에 대해 수행한다.

이와 같이 수득된, 유전자 단편 IFN－I에 대한 5쌍의 올리고뉴클레오타이드 유전자 단편 IFN－II 및 IFN－III에 대한 6쌍의 올리고뉴클레오타이드를 각각 다음과 같이 연결시킨다 : 이본쇄 뉴클레오타이드를 혼합하고 40μl의 50mM 트리스 HCl 완충액, 20mM 염화 마그네슘 및 10mM DTT중에서 100단위의 T₄－DNA 리가제를 사용하여 15℃에서 16시간에 걸쳐 서로 연결시킨다.

유전자 단편 IFN－I 내지 IFN－III의 정제는 10% 폴리아크릴아미드 겔(우레아를 첨가하지 않은 것, 20×40cm, 1mm 두께)상에서 겔 전기영동법에 의해 수행하며, 사용된 표지물질은 Hinf I로 절단된 Φ× 174 DNA(BRL 제품), 또는 Hal III로 절단된 pBR322이다.

3. 유전자 단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III를 함유하는 하이브리드 플라스미드의 제조

a)유전자 단편 IFN－I의 pBR322로의 삽입

시판중인 플라스미드 pBR322를 제조자의 데이터에 따라 제한 엔도뉴클레아제 EcoR I 및 BamH I을 사용하여 공지의 방법으로 개방시킨다. 분해 혼합물을 공지의 방법으로 5% 폴리아크릴아미드 겔상에서 전기영동법에 의해 분별시키고, 그 단편들을 에티듐 브로마이드로 염색하거나 방사능 표지에 의해서 확인한다(“Nick translation” method of Maniatis, 상기 참조). 이어서 플라스미드 밴드를 아크릴아미드 겔에서 절단하고 전기영동법에 의해 폴리아크릴아미도로부터 분리시킨다. 분해 혼합물의 분별화는 또한 2% 저 융점 아가로즈 겔상에서 수행할 수 있다(실시예 6 참조).

이어서 1μg의 플라스미드를 16℃에서 밤새 10ng의 유전자 단편 IFN－I과 연결시킨다. 제1도에 나타낸 하이브리드 플라스미드가 수득된다.

b)유전자 단편 IFN－II의 pUC8로의 삽입

a)와 유사한 방법으로, 시판중인 플라스미드 pUC8을 BamH I 및 Hind－III로 절단하여 개방시키고, 유전자 단편 IFN－II와 연결시킨다. 제2도에 나타낸 하이브리드 플라스미드를 수득한다.

c)유전자 단편 IFN－III의 pUC8로의 삽입

a)와 유사한 방법으로, 플라스미드 pUC8을 Hind III 및 Sal I으로 절단하여 개방시키고, 유전자 단편 IFN－III와 연결시킨다. 제3도에 나타낸 하이브리드 플라스미드를 수득한다.

4. 완전한 유전자의 합성

a)형질전환 및 증폭

상기 수득된 하이브리드 플라스미드들을 이.콜라이내로 형질전환시킨다. 이를 수행하기 위해 이.콜라이 K12를 70mM 염화칼슘 용액으로 처리하여 콤피턴트하게 하고, 10mM 트리스 Hcl 완충액(pH 7.5)중의 하이브리드 플라스미드의 현탁액(이때, 이 현탁액을 염화칼슘 중에서 70mM이다)을 가한다. 형질전환된 균주를 플라스미드로부터 부여된 항생물질에 대한 내성 또는 감수성을 이용하여 선별하고, 하이브리드 벡터를 증폭시킨다. 세포를 죽인 후에, 하이브리드 플라스미드를 분리하고, 처음 사용했던 제한 엔도뉴클레아제로 절단하여 개방시키고, 겔 전기영동법에 의해 유전자 단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III를 분리한다.

b)유전자 단편들의 연결

증폭에 의해 수득된 아단편 IFN－I, IFN－II 및 IFN－III를 실시예 2에서와 같이 효소적으로 연결하고, 그 결과로 얻어진 DNA 서열 I을 갖는 합성 유전자를 클로닝 벡터 pU C8로 도입시킨다. 제4도에 나타낸 하이브리드 플라스미드를 수득한다.

5. DNA 서열 IA,IB 및 CI를 함유하는 하이브리드 플라스미드의 합성

a)삽입물 IB를 함유하는 하이브리드 플라스미드

DNA서열 I을 함유하는, 제4도에 나타낸 하이브리드 플라스미드를 공지의 방법으로 제한 효소 Eco RI 및 Sal I을 사용하여 절단시키고, 폴리아크릴아미드겔 전기영동법에 의해 Eco RI 및 Sal I 소 단편을 제거시킨후 효소 Ava II를 사용하여 절단시킨다.

다음의 어댑터를 사용하여

이미 생성된 DNA 대 단편과 연결시킨후, DNA 서열 IB의 삽입물을 함유하는 하이브리드 플라스미드를 수득한다(제5도).

b)삽입물 IA를 함유하는 하이브리드 플라스미드

DNA 서열 I을 제조자의 데이터에 따라 제한 효소 Pst I을 사용하여 절단시키고 Eco RI－Pst I단편을 분리한다. 또한 제한효소 Eco RI 및 Sma I을 사용하여 시판중인 플라스미드 pUC 8을 개방시키고, 미리 분리하여 놓았던 단편을 다음 어댑터를 사용하여 삽입시킨다.

제6도에 나타낸 하이브리드 플라스미드를 수득한다.

c)삽입물 IC를 함유하는 하이브리드 플라스미드

실시예 5a에서 생성된 하이브리드 플라스미드를 EcO RI 및 Pst I으로 분해시킨다.

분리된(Eco RI－Pst I)

I)단편을 5b)와 유사한 방법으로 연결시켜 DNA 서열 삽입물 IC를 함유하는 신규의 하이브리드 플라스미드를 수득한다(제7도).

6. DNA 서열 IA, IB 및 IC의 발현용 하이브리드 플라스미드의 제조

a) pKK 177.3으로의 삽입

제한 효소 Eco RI 및 Sal I을 사용하여 발현 플라스미드 pKK 177.3(플라스미드 ptac l1, Amman et al., 25(1983) 167, Sal I 제한 부위를 갖는 서열이 Eco RI 제한 부위에 합성적으로 삽입되었다)을 개방시킨다. 삽입물 IB를 제한효소 Eco RI 및 Sal I을 사용하여 제5도에 상응하는 플라스미드에서 절단시킨다. 또한(약간 더긴)삽입물 IA^*및 IC^*를 플라스미드 pUC 8에서 이들 두 개의 유전자 단편의 실재적 말단의 수뉴클레오타이드 아래쪽에 Sal I 제한 부위가 위치되고 제한 효소 Sma I의 제한 부위가 특징적이므로 동일한 방법으로 분리시킨다(제6도 및 7도).

IA^*,IB 및 IC^*단편들을 2% 저융점 아가로즈에 적용시켜, 플라스미드 DNA를 분리하고, 승온에서 겔을 용해시켜 이들 삽입물을 회수한다(설명서를 참조할 것). 절단하여 개방시킨 플라스미드 pKK 177.3을 IA^*및 IB 또는 IC^*단편들과 연결시킴으로서 하이브리드 플라스미드(이때, 각각의 경우에 있어서, 발현 또는 조절 영역은 삽입물의 위쪽에 포함된다)를 수득한다, 이소프로필－β－티오갈락토피라노사이드(IPTG)와 같은 적절한 유도체(inducer)를 가한 후, mRNA를 생성하고, 이로써 DNA 서열 IA 및 IB 또는 IC에 상응하는 메티오닐폴리펩타이드를 발현한다.

b)pMX 2로의 삽입

발현 플라스미드 pMX 2는 21개 뉴클레오타이드로 단축된 pUC 8 플라스미드를 함유하며 다음 방법으로 제조된다 :

제한 엔도뉴클레아제 Eco RI를 사용하여 pUC 8를 개방시키고 이어서 Eco RI 제한 부위의 양측상의 약20개의 뉴클레오타이드를 제거하는 조건하에서 엑소뉴클레아제 Bal 31로 처리한다(Maniatis, 상기 참조). 이어서, 이렇게 처리된 플라스미드의 돌출 말단을 클레노우 DNA 폴리머라제를 사용하여 채우고, 이 플라스미드를 제한 엔도뉴클레아제 Hind III로 절단한 후 설명서에 따라 1% 저융점의 아가로즈 겔상에서 정제한다. 본래 pUC 8에 존재하였고, Eco RI 및 Hind III 제한효소 절단 부위에 의해 한정되었으며 상기 기술된 조작에 의해 파괴된 폴리링커를 플라스미드에 다시 삽입한다. 이를 수행하기 위하여, 제한효소 Eco RI을 사용하여 pUC 8을 개방시키고 돌출 말단을 클레노우 DNA 폴리머라제 및 32p－표지된 뉴클레오사이드 트리포스페이트로 채운다. 이어서 제한효소 Hind III를 사용하여 플라스미드로부터 폴리링커를 절단시키고 10% 아크릴아미드 겔상에서 전기영동법으로 플라스미드로부터 회수한다. 방사선 사진을 이용하여 폴리링커의 밴드를 확인한 후에, 전기 용출법으로 폴리링커에서 아크릴아미드의 잔사를 제거한 다음, 그 폴리링커를 짧아진 pUC 8 플라스미드에 연결한다. 이어서 제조된 플라스미드 pMX 2를 제한효소 Eco RI 및 Sal I을 사용하여 개방시키고, 말단에 Eco RI 및 Sal I인지 서열을 갖는 γ－인터페론 유전자 단편 IA^*및 IB 또는 IC^*와 연결하여, 발현 플라스미드 pMX 2(제8도 내지 10도)를 제조한다. 이어서 생물학적 활성을 측정하여 인터페론의 높은 역가를 나타내는 클론을 확인한다.

7. 하이브리드 플라스미드의 형질전환

콤피턴트 이.콜라이 세포를 IA 또는 IB 또는 IC 서열을 함유하는 0.1 내지 1μg의 하이브리드 플라스미드로 형질전환시키고, 암피실린을 함유한 한천 평판상에 도말한다. 이로써, DNA의 신속한 조작에 의해 적절한 플라스미드중에 정확히 삽입된 γ－인터페론 유전자 서열을 함유하는 클론을 확인할 수 있다(Maniatis 상기 참조).

8. γ－인터페론 활성을 나타내는 폴리펩타이드의 발현

상기 기술된 하이브리드 플라스미드를 이.콜라이로 형질전환시킨후에, 발현된 폴리펩타이드는 적절한 γ－인터페론 아미노산 서열외에 아미노 말단상에 추가의 메티오닐 그룹, 즉 구조물 IA에서는 Met－(IFN－γ, 아미노산 1 내지 127), 구조물 IB에서는, Met－(IFN－γ, 아미노산 5 내지 146) 및 구조물 IC에서는, Met－(IFN－γ, 아미노산 5 내지 127)을 갖는 폴리펩타이드이다.

9. 후처리 및 정제

목적하는 광학 밀도로 배양한 세균들을 적당한 유도체, 예를들어, IPTG와 함께 충분한 시간, 예를들어 2시간동안 배양한다. 이어서 0.1% 크레졸 및 0.1mM 벤질설포닐 플루오라이드를 사용하여 이들 세포들을 죽인다. 원심분리 또는 여과후에, 생물체(biomass)를 완충액(50mM 트리스, 50mM EDTA, pH 7.5)중에 취하여, 기계적으로, 예를들어 프렌치 프레스(French press) 또는 (R) DYNO 분쇄기(Willy Bachofet 제품, 바슬)를 사용하여 파괴시킨 다음, 불용성 물질은 원심분리로 제거시킨다. γ－인터페론 활성을 갖는 단백질을 통상의 방법으로 상등액으로부터 정제한다. 이온 교환, 흡착 및 겔 여과 컬럼 또는 항체 컬럼상의 친화성 크로마토그라피가 적합한다. 생성물을 나트륨 도데실 설페이트/아크릴 아미드겔 또는 HPLC로 분석하여 농축도 및 순도를 체크한다.

γ－인터페론 활성에 대한 생성물의 생물학적 특징을 알아보기 위하여 지시 세포주, 예를 들어, 베로세포(vero cell)를 인터페론을 함유하는 세균 추출물의 연속 희석액과 함께 배양한다. 이어서, 배로 세포를 세균 추출물로 전처리로 항바이러스 상태에 도달할 수 있을때 까지의 희석 단계에 대해 VSV(소포성 구내염 바이러스)와 같은 바이러스로 감염시켜 체크한다. 현미경으로 검사하거나 중간 빨강의 흡수를 측정하여 평가한다.

또한, γ－인터페론에 대한 모노클로날 항체를 기본으로하는 시판중인 방사면역검정물(셀테크 리미티드)을 사용하여 γ－인터페론 활성을 측정할 수 있다.

10. DNA 서열의 변형

a)102위치에 있는 세린을 글루탐산으로 대체시킨 γ－인터페론 동족체를 제조하기 위하여, 실시예 1 및 2에 따라 다음 뉴클레오타이드를 합성한다 :

유전자 단편 IFN－III를 제한효소 Aha III로 분해시키고, 대단편을 회수하여 상기의 뉴클레오타이드와 연결시킨다. 실시예 3c)에 따라 pUC 8에 삽입시킨다. 실시예 4a)에 따라 형질전환 및 증폭시킨후에, 맥삼－길버트(Maxam－Gilbert) 서열분석으로 변형된 서열 IFN－III을 확인한다. 이 변형된 아단편을 실시예 4에 따라 유전자 단편 IFN－I 및 IFN－II에 연결시키고, 실시예 5 내지 9에 따라 공정을 계속 수행하여, 102위치에 있는 세린 대시 글루탐산이 삽입된 변형 γ－인터페론을 제조한다. 이 생성물은 항바이러스성 활성을 나타낸다.

b)시스테인이 뒤따른 아미노산 서열 1 내지 136을 갖는 γ－인터페론 동족체

실시예 1 및 2에 따라 다음 뉴클레오타이드를 합성한다 :

단편 IFN－III를 제한효소 Pst I으로 절단하고 대단편을 분리시킨다. 이 단편을 상기의 뉴클레오타이드와 연결시키고, 상기와 같이 공정을 계속 진행한다. 아미노산 1 내지 136 및 카복시 말단에 시스테인을 함유한 변형된 γ－인터페론을 수득한다. 이 γ－인터페론 동족체는 내부적으로 안정되며 천연의 γ－인터페론 보다 후처리시 크로마토그라피에 의해 보다 쉽게 처리할 수 있다.

DNA 서열 I : 본 도면은 아미노 말단에서의 Eco RI에 대한 특징적 서열 및 ＂삼중자 제0번＂과 카복시 말단에서의 두 개의 정지 삼중자 및 Sal I에 대한 특징적 서열을 나타낸다.

DNA 서열 IA

본 도면은 아미노산 말단에서의 Eco RI에 대한 특징적 서열 및 ＂삼중자 제0번＂과 카복시 말단에서의 두 개의 정지 삼중자 및 Sma I에 대한 특징적 서열을 나타낸다.

DNA 서열 IB

본 도면은 아미노 말단에서의 Eco RI에 대한 특징적 서열 및 ＂삼중자 제0번＂과 카복시 말단에서의 두 개의 정지 삼중자 및 Sal I에 대한 특징적 서열을 나타낸다.

DNA 서열 IC

본 도면은 아미노 말단에서의 Eco RI에 대한 특징적 서열 및 ＂삼중자 제0번＂과 카복시 말단에서의 두 개의 정지 삼중자 및 Sma I에 대한 특징적 서열을 나타낸다.

Claims (3)

1. 일반식( I )의 DNA를 갖는 합성 유전자를 숙주 미생물에서 발현시킴을 특징으로 하여, 아미노산 서열 5내지 146을 함유하는 인체 감마 인터페론(IFN－2)의 부분 서열, 또는 천연 아미노산 서열이 아미노산의 치환, 삽입 또는 결실에 의해 변형된 부분 서열을 갖고 감마 인터페론 활성을 갖는 인체 감마 인터페론의 동족체를 유전 공학적으로 제조하는 방법.

   P₂－R－Z ( I )

   상기식에서, P₂은 숙주 미생물내에서 또는 시험관내에서 제거되는 프리펩타이드를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이고, R은 아미노산 서열 5 내지 146 또는 아미노산 서열의 변형체를 암호화하는 뉴클레오타이드 서열이며, Z는 하나 또는 2개의 정지 코돈을 나타낸다.
2. 제1항에 있어서, Z가 2개의 정지 코돈을 나타내는 방법.
3. 제1 또는 2항에 있어서, 숙주 미생물이 이.콜라이인 방법.

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