FI74732B - DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON. - Google Patents
DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON. Download PDFInfo
- Publication number
- FI74732B FI74732B FI810690A FI810690A FI74732B FI 74732 B FI74732 B FI 74732B FI 810690 A FI810690 A FI 810690A FI 810690 A FI810690 A FI 810690A FI 74732 B FI74732 B FI 74732B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- dna
- plasmid
- growth hormone
- sequence
- mrna
- Prior art date
Links
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Description
1 747321 74732
Kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisältävä DNA-siirtovektoriA DNA transfer vector containing a nucleotide sequence encoding growth hormone
Jakamalla erotettu hakemuksesta 781675 5 Tämä keksintö koskee kasvuhormonia koodaavan nukleotidisekvenssin sisältävää DNA-siirtovektoria, jota voidaan käyttää mikro-organismin transformoinnissa.This invention relates to a DNA transfer vector containing a nucleotide sequence encoding a growth hormone which can be used to transform a microorganism.
Keksinnön mukaiselle DNA-siirtovektorille on 10 tunnusomaista, että se sisältää ihmisen kasvuhormonia koodaavan deoksinukleotidisekvenssin, joka on seu-raava: 5'— ttk1ccl2acl3atm4ccl5x6ty6qr7s7w8gz8x9ty9ttk10gak1,aak12 GCL13ATG14X15TY15W16GZ16GCL17CAK18W19GZ19X20Ty20CAK21CAJ22X23TY23 15 GCL24TTK25GAK26ACL27TAK28CAJ29GAJ30TTK31GAJ32GAJ33GCL34TAK35ATM36 CCL37AAJ38GAJ39CAJ40AAJ41TAK42QR43S43TTK44X45TY45CAJ46AAK47CCL48 CAJ49ACL50QR51s51x52TY52TGK53TTK54QR55S55GAJ56QR57S57A™58 ccl59acl60ccl61qr62s62aak63w64gz64gaj65gaj66acl67caj68caj69aaj70 QR71S71AAK72X73TY73GAJ74X75TY75X76TY76W77GZ77A™78QR79S79X80TY80X81 2C TY81X82TY82A™83CAJ84QR85S85TGG86X87TY87GAJ88CCL89GTL90CAJ91 TTK92X93TY93W94GZ94QR95S95GTL96TTK97GCL98AAK99iR100S100X101TY101 GTL1 02TAK103^104GCL105QR106S106GAK107QR108S108^109GTL110 TAK111GAK112X11 3TY11 3X11 4TY11 4*^11 5GAK11 6X11 7™11 7GAJ118GAJ11 9 GGL120A™121CAJ122ACL123X124TY124ATG125GGL126W127GZ127X128TY128 25 GAJl 29GAK1 30GGL1 31QRi 32Si 32CCL, 33Wi 34GZ, 3^ 35GGL1 3^3, A™1 38TTK1 39AAJl 40CAJ1 41ACL1 42TAK1 43QR1 44S1 44AAJ1 45TTK1 46 GAK1 47ACL1 48^*1 49QR150S150CAK15V52^153GAK154GCL155 X156TY156X157TY157AAJi58 ***159TAK160GGL161X162TY162X163TY163TAK164 TGK16 5TTK166W16 7GZ16 7^^^168GAK16 9ATG170GAK171 1 7 2GTL1 7 3GAJ1 7 4 30 ACL175TTK176X4 7yTY177W4 7gGZ178aTM17gGTL18QCAJ181TGK102W183 GZ183QR184S184GTL185GAJ186GGL187QR188S188TGK189GGL190 ttk191---3', jossa 2 74732 A on deoksiadenyyli, G on deoksiguanyyli, C on deoksisytosyyli, T on tymidyyli, 5 J on A tai G, K on T tai C, L on A, T, C tai G, M on A, C tai T, X on T tai C, jos Y on A tai G, ja C, jos Y n J n n 10 on C tai T, Y on A, G, C tai T, jos X on C, ja A tai G, n J n jos X on T, naccording to the invention, the DNA transfer vector is a 10 characterized in that it contains the human growth hormone encoding a deoxynucleotide sequence which is as fol-ruled: 5 'ttk1ccl2acl3atm4ccl5x6ty6qr7s7w8gz8x9ty9ttk10gak1, aak12 GCL13ATG14X15TY15W16GZ16GCL17CAK18W19GZ19X20Ty20CAK21CAJ22X23TY23 15 GCL24TTK25GAK26ACL27TAK28CAJ29GAJ30TTK31GAJ32GAJ33GCL34TAK35ATM36 CCL37AAJ38GAJ39CAJ40AAJ41TAK42QR43S43TTK44X45TY45CAJ46AAK47CCL48 CAJ49ACL50QR51s51x52TY52TGK53TTK54QR55S55GAJ56QR57S57A ™ 58 ccl59acl60ccl61qr62s62aak63w64gz64gaj65gaj66acl67caj68caj69aaj70 QR71S71AAK72X73TY73GAJ74X75TY75X76TY76W77GZ77A ™ 78QR79S79X80TY80X81 2C TY81X82TY82A ™ 83CAJ84QR85S85TGG86X87TY87GAJ88CCL89GTL90CAJ91 TTK92X93TY93W94GZ94QR95S95GTL96TTK97GCL98AAK99iR100S100X101TY101 GTL1 02TAK103 ^ 104GCL105QR106S106GAK107QR108S108 ^ 109GTL110 TAK111GAK112X11 3TY11 3X11 4TY11 4 * ^ 11 5GAK11 6X11 7 ™ 11 7GAJ118GAJ11 9 GGL120A ™ 121CAJ122ACL123X124TY124ATG125GGL126W127GZ127X128TY123T 8TTK1 39AAJl 40CAJ1 41ACL1 42TAK1 43QR1 44S1 44AAJ1 45TTK1 46 GAK1 47ACL1 * 48 ^ 1 ^ 49QR150S150CAK15V52 153GAK154GCL155 X156TY156X157TY157AAJi58 *** 159TAK160GGL161X162TY162X163TY163TAK164 TGK16 5TTK166W16 7GZ16 ^^^ 168GAK16 9ATG170GAK171 7 1 7 7 2GTL1 3GAJ1 April 7, 30 ACL175TTK176X4 7yTY177W4 7gGZ178aTM17gGTL18QCAJ181TGK102W183 GZ183QR184S184GTL185GAJ186GGL187QR188S188TGK189GGL190 ttk191 --- 3 'wherein 2 74732 A is deoxyadenyl, G is deoxyganylyl, C is deoxycytosyl, T is thymidyl, J is A or G, K is T or C, L is A, T, C or G, M is A, C or T, X is T or C if Y is A or G, and C if Y n J nn 10 is C or T, Y is A, G, C or T if X is C, and A or G, n J n if X is T, n
Wn on C tai A, jos Zon G tai A, ja C, jos Z on C tai T, n 15 Z on A, G, C tai T, jos W on C, ja A tai G, n n jos W on A, J n QRn on TC, jos Sn on A, G, C tai T, ja AG, jos S on T tai C, nWn is C or A if Z is G or A, and C if Z is C or T, n Z is A, G, C or T if W is C, and A or G, nn if W is A, J n QRn is TC if Sn is A, G, C or T, and AG if S is T or C, n
Sn on A, G, C tai T, jos QRn on TC, ja T tai C, 20 jos QR on AG, n ja alanumero n tarkoittaa ihmisen kasvuhormonin sen aminohapon asemaa, jota nukleotidisekvenssi vastaa geneettisen koodin mukaisesti ja aminohapot on numeroitu aminopäästä lukien.Sn is A, G, C, or T if QRn is TC, and T or C, 20 if QR is AG, n, and extension n denotes the position of the amino acid of human growth hormone corresponding to the nucleotide sequence according to the genetic code and the amino acids are numbered from the amino terminus.
25 Tässä selityksessä käytetään seuraavia symbole ja ja lyhenteitä:25 The following symbols and and abbreviations are used in this explanation:
DNA - deoksiribonukleiinihappo RNA - ribonukleiinihappo cDNA - komplementaarinen DNADNA - deoxyribonucleic acid RNA - ribonucleic acid cDNA - complementary DNA
30 (syntetisoitu entsymaattisesti mRNA-sekvenssistä)30 (enzymatically synthesized from the mRNA sequence)
mRNA - lähetti-RNA tRNA - siirtäjä-RNAmRNA - messenger RNA tRNA - transfer RNA
dATP - deoksiadenosiinitrifosfaatti dTTP - deoksitymidiinitrifosfaatti 35 dGTP - deoksiguanosiinitrifosfaatti dCTP - deoksisytidiinitrifosfaatti A - adoniini, T - tyrniini, G - guaniini 3 74732 C - sytosiinidATP - deoxyadenosine triphosphate dTTP - deoxythymidine triphosphate 35 dGTP - deoxyguanosine triphosphate dCTP - deoxycytidine triphosphate A - adonin, T - thyrine, G - guanine 3 74732 C - cytosine
Tris - 2-amino-2-hydroksietyyli-l,3-propaanidioli EDTA - etyleenidiamiinitetraetikkahappo ATP - adenosiinitrifosfaatti 5 TTP - tymidiinitrifosfaattiTris - 2-amino-2-hydroxyethyl-1,3-propanediol EDTA - ethylenediaminetetraacetic acid ATP - adenosine triphosphate 5 TTP - thymidine triphosphate
Hind III-tunnistuskohta - sekvenssi A ^AGCTT, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hind ΙΙΙ-endonukleaasin avulla Hsu I-tunnistuskohta - sekvenssi A IaGCTT.spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hsu I-endonukleaasin avulla.Hind III recognition site - SEQ ID N AGCTT, specifically a broken arrow into the Hind ΙΙΙ endonucleases Hsu I recognition site - A sequence cleaved by the arrow IaGCTT.spesifisesti Hsu I endonuclease means.
10 Hae III-tunnistuskohta - sekvenssi GG Ice, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hae ΙΙΙ-endonukleaasin avulla.10 HaeIII recognition site - SEQ ID GG ice, specifically a broken arrow mark Search ΙΙΙ endonucleases.
Col El - kolisiini El:ää muodostava plasmidi poly d A - polydeoksiadenylaatti 15 oligo d Ti2-18 “ oligodeoksitymidylaatti (12-18 emästä)Col El - colicin E1-forming plasmid poly d A - polydeoxyadenylate 15 oligo d Ti2-18 “oligodeoxythymidylate (12-18 bases)
Alu I-tunnistuskohta - sekvenssi AG ^CT, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Alu I-endonukleaasin avulla.Alu I recognition site - SEQ ID AG ^ CT, specifically a broken arrow mark Alu I endonuclease means.
BAm HI-tunnistuskohta - sekvenssi G |GATCC, spesifisesti 20 lohkaistu nuolen Bam HI - endonukleaasin avulla.Bam HI recognition site - SEQ G | GATCC, specifically the direction of arrow 20 cleaved with Bam HI - endonucleases.
Bgl I-tunnistuskohta - sekvenssi GCCNNNN ^NGGC, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Bgl I-endonukleaasin avulla (Huom: N tarkoittaa nukleotidia).BglII-recognition site - SEQ ID GCCNNNN ^ NGGC, specifically a broken arrow into the BglII endonucleases (Note: N stands for nucleotides).
Eco Rl-tunnistuskohta - sekvenssi G ^AATTC, spesifisesti 25 lohkaistu nuolen kohdalla Eco Rl-endonukleaasin avulla.Eco RI recognition site - SEQ ID ^ G AATTC, specifically a broken arrow 25 into the Eco RI endonuclease means.
Eco RII-tunnistuskohta - sekvenssi icCAGG tai IcCTGG, spesifisesti . lohkaistu nuolen kohdalla Eco RII-endonukle-aasin avulla.Eco RII recognition site - sequence icCAGG or IcCTGG, specifically. a broken arrow into the Eco RII-endonukle-ass form.
Hae II-tunnistuskohta - sekvenssi AGCGcIt, AGCGC«tc, 30 GGCGC \It tai GGCGC A C, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Hae II-endonukleaasin avulla.Search II recognition site - SEQ ID AGCGcIt, AGCGC 'tc 30 GGCGC \ It GGCGC A or C, specifically cleaved by the arrow II endonuclease get through.
Hinc II-tunnistuskohta - sekvenssi GTTAAC, GTTGAC, GTCAAG tai GTCGAC, spesifisesti lohkaistu Hinc II-endonukleaasin avulla.Hinc II recognition site - sequence GTTAAC, GTTGAC, GTCAAG or GTCGAC, specifically cleaved by Hinc II endonuclease.
35 Pst I-tunnistuskohta - sekvenssi CTGCA ^G , spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Pst I-endonukleaasin avulla.35 Pst I recognition site - SEQ ID CTGCA G ^, specifically a broken arrow into the Pst I endonucleases.
Sai I-tunnistuskohta - sekvenssi G ^TCGAC, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Sai I-endonukleaasin avulla.Sal I recognition site - SEQ G ^ TCGAC, specific cleavage of the arrow into the Sal I endonucleases.
4 74732 44 74732 4
Sst I - tunnistuskohta - sekvenssi GAGCT^C, spesifisesti lohkaistu nuolen kohdalla Sst I-endonukleaasin avulla.The Sst I - the recognition site - SEQ ID GAGCT C ^, specifically a broken arrow into the Sst I endonuclease means.
DNA:n emässekvenssin biologinen merkitys on siinä, että se on geneettisen informaation säilytyspaikka. On 5 tunnettua, että DNA:n emässekvenssi on koodi, jonka mukaisesti kaikkien solun valmistamien proteiinien aminohappojen järjestys määräytyy. Lisäksi sekvenssin osilla saattaa olla tehtävänä säädellä proteiinin valmistusajankohtaa ja määrää.. Säätely-yksiköiden luonne tunnetaan vaillinaisesti. 10 Kunkin säikeen emässekvenssiä käytetään templaattina, kun DNA replikoituu solunjakaantumisessa.The biological significance of the base sequence of DNA lies in the fact that it is a repository of genetic information. It is known that the base sequence of DNA is the code by which the amino acid sequence of all proteins produced by a cell is determined. In addition, portions of the sequence may have the function of regulating the time and amount of protein production. The nature of the regulatory units is poorly understood. The base sequence of each strand is used as a template when DNA replicates in cell division.
Tapa, jolla DNA:n emässekvenssi-informaatiota käytetään proteiinien aminohappojärjestyksen määräämiseen, on pääpiirteiltään sama kaikilla elävillä organismeilla.The way in which DNA base sequence information is used to determine the amino acid sequence of proteins is essentially the same for all living organisms.
15 On osoitettu, että jokainen proteiineissa tavallisesti esiintyvä aminohappo määräytyy yhden tai useamman trinukleo-tidin eli triplettisekvenssin mukaan. Näin ollen jokaista proteiinia varten on olemassa vastaava DNA-segmentti, joka sisältää proteiinin aminohappojärjestystä vastaavan 20 triplettisekvenssin. Geneettinen koodi on esitetty seu-raavassa taulukossa.It has been shown that each amino acid normally present in proteins is determined by one or more trinucleotides, i.e., the triplet sequence. Thus, for each protein, there is a corresponding DNA segment containing 20 triplet sequences corresponding to the amino acid sequence of the protein. The genetic code is shown in the following table.
Geneettinen koodiGenetic code
25 Penyylialaniini (Phe) TTK Histidiini (His) CAK25 Penylalanine (Phe) RTD Histidine (His) CAK
Leusiini (Leu) XTY Glutamiini (Gin) CAJLeucine (Leu) XTY Glutamine (Gin) CAJ
Isoleusiini (Ile) ATM Asparagiini (Asn) AAKIsoleucine (Ile) ATM Asparagine (Asn) AAK
Metioniini (Met) ATG Lysiini (Lys) AAJMethionine (Met) ATG Lysine (Lys) AAJ
Väliini (Vai) GTL Asparagiini-Välin (Vai) GTL Asparagine
30 Seriini (Ser) QRS happo (Asp) GAK30 Serine (Ser) QRS acid (Asp) GAK
Proliini (Pro) CCL Glutamiini-Proline (Pro) CCL Glutamine
Treoniini (Thr) ACL happo (Glu) GAJThreonine (Thr) ACL acid (Glu) GAJ
Alaniini (Ala) GCL Kysteiini (Cys) TGKAlanine (Lower) GCL Cysteine (Cys) TGK
Tyrosiini (Tyr) TAK Tryptofaani (Try) TGGTyrosine (Tyr) TAK Tryptophan (Try) TGG
35 Päätesignaali TAJ Arginiini (Arg) WGZ35 Terminal signal TAJ Arginine (Arg) WGZ
Päätesignaali TGA Glysiini (Gly) GGLTerminal signal TGA Glycine (Gly) GGL
5 747325,74732
Avain: Jokainen kolmen kirjaimen tripletti tarkoittaa DNA:n'trinukleotidia, jossa on 5,-pää vasemmalla ja 3’-pää oikealla. Kirjaimet edustavat puriini- ja pyrimidiiniemäk-siä, joista nukleotidisekvenssi muodostuu.Key: Each three-letter triplet represents a DNA '' trinucleotide with a 5 'end on the left and a 3' end on the right. The letters represent the purine and pyrimidine bases from which the nucleotide sequence is formed.
5 A = adeniini G = guaniini C = sytosiini T = tyrniini5 A = adenine G = guanine C = cytosine T = thyrine
X = T tai C, jos Y on A tai G, ja 10 X = G, jos Y on C tai TX = T or C if Y is A or G, and X = G if Y is C or T
Y = A, G, C tai T, jos X on C, jaY = A, G, C or T if X is C, and
Y : A tai G, jos X on TY: A or G if X is T
W = C tai A, jos Z on A tai GW = C or A if Z is A or G
W = C, jos Z on C tai TW = C if Z is C or T
15 Z = A, G, C tai T, jos W on C, jaZ = A, G, C or T if W is C, and
Z = A tai G, jos W on A QR = TC, jos S on A, G, C tai T QR = AG, jos S on T tai C S = A, G, C tai T, jos QR on TC 20 S = T tai C, jos QR on AGZ = A or G if W is A QR = TC if S is A, G, C or T QR = AG if S is T or CS = A, G, C or T if QR is TC 20 S = T or C if QR is AG
J = A tai GJ = A or G
K = T tai CK = T or C
L = A, T, C tai G M = A, C tai TL = A, T, C or G M = A, C or T
25 Transskriptioksi nimitetään ensimmäistä vaihetta siinä biologisessa prosessissa, jolla nukleotidisekvenssi-informaatio muunnetaan aminohapposekvenssiksi. Tässä vaiheessa kopioidaan ensin RNA:lla se DNA-segmentti, jonka sekvenssi määrittelee valmistettavan proteiinin. RNA on 30 samanlainen polynukleotidi kuin DNA paitsi, että deoksi-riboosi on korvattu riboosilla ja tymiinin tilalla käytetään urasiilia. RNA:n emäkset voivat asettua samanlaisiksi emäspareiksi kuin DNA:n emäkset. Näin ollen DNA-nukleo-tidisekvenssin RNA-transskriptio on komplementaarinen ko-35 pioitavan sekvenssin kanssa. Tällainen RNA on nimeltään lähetti-RNA (mRNA), koska sen tehtävänä on toimia välittä- 6 74732 jänä solun geneettisen järjestelmän ja proteiineja syntetisoivan järjestelmän välillä.Transcription is the first step in the biological process by which nucleotide sequence information is converted to an amino acid sequence. In this step, the RNA is first copied with the DNA segment whose sequence defines the protein to be produced. RNA is a polynucleotide similar to DNA except that deoxyribose has been replaced with ribose and uracil is used in place of thymine. The bases of RNA can settle in similar base pairs as the bases of DNA. Thus, RNA transcription of a DNA nucleotide sequence is complementary to the sequence to be copied. Such RNA is called messenger RNA (mRNA) because it acts as a mediator between the cellular genetic system and the protein-synthesizing system.
Solun sisällä käytetään mRNA:ta templaattina siinä monimutkaisessa prosessissa, johon sisältyy lukuisia ent-5 syymejä ja solujärjestelmiä, ja joka johtaa tietyn amino happosekvenssin syntymiseen. Tätä prosessia nimitetään mRNA:n translaatioksi.Within the cell, mRNA is used as a template in the complex process involving numerous ent-5 enzymes and cellular systems that results in the generation of a particular amino acid sequence. This process is called mRNA translation.
Usein esiintyy myös lisävaiheita, joissa translaa-tioprosessissa syntetisoitu aminohapposekvenssi muunnetaan 10 funktionaaliseksi proteiiniksi.Often, there are also additional steps in which the amino acid sequence synthesized in the translation process is converted to a functional protein.
Monet lääketieteen tai tutkimuksen kannalta merkittävät proteiinit sijaitsevat korkeampien organismien, kuten selkärankaisten, soluissa tai ovat näiden solujen valmistamia. Näitä ovat mm. peptidihormonit, kuten kasvuhor-15 moni. Näitä proteiineja on usein vaikea eristää käyttökelpoisia määriä, ja tämä ongelma on varsin vaikea ihmisistä peräisin olevien proteiinien kohdalla. Näin ollen tarvitaan menetelmiä, joilla tällaisia proteiineja voidaan valmistaa riittäviä määriä soluissa organismin ulkopuolella. Tietyis-20 sä tapauksissa on mahdollista saada aikaan sopivia solu- linjoja, joita voidaan pitää elossa kudosviljelyteknii-kalla. Kudosviljely on kuitenkin hidasta, elatusaine kallista, olosuhteiden säätely tarkkaa ja saanto pieni. Lisäksi on usein vaikeata säilyttää solulinja vakiona siten, et-25 tä halutut erityisominaisuudet säilyvät.Many proteins of medical or research importance are located in or produced by cells of higher organisms, such as vertebrates. These include e.g. peptide hormones such as growth hormone-15 many. These proteins are often difficult to isolate in useful amounts, and this problem is quite difficult for human-derived proteins. Thus, there is a need for methods by which such proteins can be produced in sufficient amounts in cells outside the organism. In certain cases, it is possible to provide suitable cell lines that can be maintained by tissue culture techniques. However, tissue culture is slow, the medium is expensive, the conditions are precisely controlled, and the yield is low. In addition, it is often difficult to keep the cell line constant so that the desired specific properties are not retained.
Sitä vastoin mikro-organismeja, kuten bakteereja, on suhteellisen helppo viljellä kemiallisesti määritellyissä elatusaineissa. Fermentointitekniikka on pitkälle kehittynyttä. Organismien viljeleminen nopeasti ja suurilla 30 saannoilla on mahdollista. Lisäksi eräät mikro-organismit ovat geeniensä ja ominaisuuksiensa puolesta perusteellisesti tutkittuja ja tunnettuja.In contrast, microorganisms such as bacteria are relatively easy to cultivate in chemically defined media. Fermentation technology is advanced. Cultivation of organisms quickly and in high yields is possible. In addition, some microorganisms are thoroughly studied and known for their genes and characteristics.
Näin ollen on erittäin toivottavaa pystyä siirtämään lääketieteellisesti merkittävän proteiinin geneettinen 35 koodi organismista, joka tavallisesti tekee proteiinin so pivaan mikro-organismiin. Tällä tavalla mikro-organismi voi syntetisoida proteiinia säädellyissä kasvuolosuhteissa 7 74732 ja proteiinia voidaan saada haluttu määrä. Valmistuskustannuksia voidaan ehkä myös oleellisesti pienentää, jos proteiinia syntetisoidaan tällaisella menetelmällä. Lisäksi mahdollisuus eristää ja siirtää tietyn proteiinin val-5 mistuksen määrittelevä geneettinen sekvenssi mikro-organismiin, jonka geneettinen tausta tunnetaan hyvin, tarjoaa suuriarvoisen tutkimuskeinon, kun halutaan tietää, kuinka tämän proteiinin synteesi on säädelty ja kuinka proteiinia muokataan synteesin jälkeen. Geneettisiä sekvenssejä voi-10 daan myös muuntaa niin, että saadaan terapeuttisilta tai funktionaalisilta ominaisuuksiltaan muuttuneita proteiineja.Thus, it is highly desirable to be able to transfer the genetic code of a medically significant protein from an organism that normally renders the protein to a suitable microorganism. In this way, the microorganism can synthesize the protein under controlled growth conditions 7,74732 and the desired amount of protein can be obtained. Manufacturing costs may also be substantially reduced if the protein is synthesized by such a method. In addition, the ability to isolate and transfer the genetic sequence that defines the production of a particular protein to a microorganism with a well-known genetic background provides a valuable means of research to know how the synthesis of this protein is regulated and how the protein is modified after synthesis. Genetic sequences can also be engineered to produce proteins with altered therapeutic or functional properties.
Menetelmä, johon keksintö liittyy, on monivaiheinen menetelmä, joka sisältää entsyymien katalysoimia reaktioi-15 ta. Näiden entsyymireaktioiden luonnetta selostetaan tähän mennessä tiedossa olevien seikkojen perusteella.The process to which the invention relates is a multi-step process involving enzyme-catalyzed reactions. The nature of these enzyme reactions will be explained on the basis of facts known to date.
Käänteistransskriptaasi (DNA-polymeraasi) katalysoi RNA-templaattisäikeen kanssa komplementaarisen DNA:n synteesiä RNA-templaatin, DNA-templaatin ja neljän deoksi-20 nukleosiditrifosfaatin, dATP, dGTP, dCTP ja dTTP, läsnä ollessa. Reaktio lähtee käyntiin DNA-templaatin ei-kova-lenttisella sitoutumisella mRNA:n 3'-päähän ja sen jälkeen seuraa tarvittavien deoksinukleotidien asteittainen liittäminen kasvavan ketjun 3'-päähän mRNA-nukleotidisekvenssin 25 määritteleminä emäspareina. Saatua molekyyliä voidaan pitää hiusneularakenteena, joka sisältää alkuperäisen RNA:n liittyneenä yksittäisellä DNA-säikeellä komplementaariseen DNA-säikeeseen. Käänteistransskriptaasi kykenee myös katalysoimaan samanlaisen reaktion käyttämällä yksisäikeistä 30 DNA-templaattia, jolloin saatu tuote on kaksisäikeinen DNA-hiusneula, jonka toisessa päässä säikeitä yhdistää yk-sisäikeinen DNA, ks. Aviv, H. ja Leder, P., Proc.Natl.Reverse transcriptase (DNA polymerase) catalyzes the synthesis of DNA complementary to the RNA template strand in the presence of an RNA template, a DNA template, and four deoxy-20 nucleoside triphosphates, dATP, dGTP, dCTP, and dTTP. The reaction is initiated by non-covalent binding of the DNA template to the 3 'end of the mRNA and is followed by the gradual insertion of the required deoxynucleotides into the 3' end of the growing chain as base pairs defined by the mRNA nucleotide sequence. The resulting molecule can be considered as a hairpin structure containing the original RNA linked by a single strand of DNA to a complementary strand of DNA. Reverse transcriptase is also capable of catalyzing a similar reaction using a single-stranded DNA template, the product obtained being a double-stranded DNA hairpin with strands at one end joined by single-stranded DNA, cf. Aviv, H. and Leder, P., Proc. Natl.
Acad. Sei. USA 69, 1408 (1972) ja Efstratiadis, A., Kafa-tos, F.C., Maxam, A.F. ja Maniatis, T., Cell 7, 279 (1976). 35 Restriktioendonukleaasit ovat entsyymejä, jotka pystyvät hydrolysoimaan fosfodiesterisidoksia kaksisäi-keisessä DNA:ssa niin, että DNA-säikeeseen muodostuu kat- 8 74732 koskohta. Jos DNA on suljetun silmukan muotoinen, silmukan rakenne muuttuu lineaariseksi. Tämän tyyppisen entsyymin pääasiallinen ominaisuus on siinä, että sen hydrolyyttinen vaikutus kohdistuu vain sellaiseen kohtaan, jossa on tiet-5 ty nukleotidisekvenssi. Tätä sekvenssiä nimitetään restrik-tioendonukleaasin tunnistuskohdaksi. Restriktioendonukle-aaseja on eristetty useista eri lähteistä ja karakterisoitu tunnistuskohtiensa nukleotidisekvenssien perusteella. Jotkut restriktioendonukleaasit hydrolysoivat fosfodieste-10 risidokset samasta kohdasta kummassakin säikeessä niin, että syntyy tylppä pää. Eräät katalysoivat sellaisten sidosten hydrolyysiä, joita erottaa toisistaan muutama nukleotidi, ja molekyylin kumpaankin päähän syntyy vapaa yk-sisäikeinen alue. Tällaiset yksisäikeiset päät ovat itse-15 komplementaarisia ja siten kohesiivisia, ja niitä voidaan käyttää hydrolysoidun DNA:n uudelleenliittämiseen. Koska tietyn entsyymin voidaan ennustaa pilkkovan saman tunnis-tuskohdan omaavia DNA-molekyylejä, syntyy samat kohesiivi-set päät, ja näin ollen on mahdollista yhdistää restriktio-20 endonukleaasilla käsiteltyjä heterologisia DNA-sekvenssejä muihin samalla tavalla käsiteltyihin sekvensseihin, ks. Roberts, R.J. Crit. Rev. Biochem. 4, 123 (1976). Restrik-tiokohdat ovat kuitenkin melko harvinaisia, mutta restrik-tioendonukleaasien käyttökelpoisuutta on voitu parantaa 25 syntetisoimalla sellaisia kaksisäikeisiä oligonukleotide- ja, joissa on tunnistuskohtasekvenssi. Näin ollen voidaan melkeinpä mikä tahansa DNA-segmentti liittää mihin tahansa toiseen segmenttiin siten, että molekyylin päihin liitetään tarvittava restriktio-oligonukleotidi, tuote asete-30 taan tarvittavan restriktioendonukleaasin vaikutukselle alttiiksi niin, että syntyy tarvittavat kohesiiviset päät, ks. Heyneker, H.L., Shine, J., Goodman, H.M., Boyer, H.W., Rosenberg, J., Dickerson, R.E., Narang, S.A., Itakura, K., Lin, S. ja Riggs, A.D., Nature 263, 748 (1976) ja Scheller, 35 R.H., Dickerson, R.E., Boyer, H.W., Riggs, A.D. ja Itakura, K., Science 196, 177 (1977).Acad. Sci. USA 69, 1408 (1972) and Efstratiadis, A., Kafatos, F.C., Maxam, A.F. and Maniatis, T., Cell 7, 279 (1976). Restriction endonucleases are enzymes capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in double-stranded DNA to form a cleavage site in the DNA strand. If the DNA is in the form of a closed loop, the structure of the loop becomes linear. The main property of this type of enzyme is that its hydrolytic effect is limited to a site with a specific nucleotide sequence. This sequence is called the restriction endonuclease recognition site. Restriction endonucleases have been isolated from a variety of sources and characterized by the nucleotide sequences of their recognition sites. Some restriction endonucleases hydrolyze phosphodiester-10 crosslinks from the same site in each strand to form a blunt end. Some catalyze the hydrolysis of bonds separated by a few nucleotides, creating a free un-internalized region at each end of the molecule. Such single-stranded ends are self-complementary and thus cohesive and can be used to anneal hydrolyzed DNA. Because a particular enzyme can be predicted to cleave DNA molecules with the same recognition site, the same cohesive ends are generated, and thus it is possible to combine restriction endonuclease-treated heterologous DNA sequences with other similarly treated sequences, cf. Roberts, R.J. Crit. Rev. Biochem. 4, 123 (1976). However, restriction sites are quite rare, but the utility of restriction endonucleases has been enhanced by synthesizing double-stranded oligonucleotides with a recognition site sequence. Thus, almost any DNA segment can be ligated to any other segment by attaching the necessary restriction oligonucleotide to the ends of the molecule, exposing the product to the required restriction endonuclease to create the necessary cohesive ends, cf. Heyneker, HL, Shine, J., Goodman, HM, Boyer, HW, Rosenberg, J., Dickerson, RE, Narang, SA, Itakura, K., Lin, S. and Riggs, AD, Nature 263, 748 (1976 ) and Scheller, 35 RH, Dickerson, RE, Boyer, HW, Riggs, AD and Itakura, K., Science 196, 177 (1977).
9 74732 S1-endonukleaasi on yleisentsyymi, joka kykenee hydrolysoimaan yksisäikeisen DNA:n fosfodiesterisidoksia tai kaksisäikeisessä DNArssa olevia yksisäikeisiä liitoskohtia, ks. Vogt, V.M., Eur. J. Biochem. 33, 192 (1973).9 74732 S1 endonuclease is a general enzyme capable of hydrolyzing phosphodiester bonds in single-stranded DNA or single-stranded junctions in double-stranded DNA, cf. Vogt, V.M., Eur. J. Biochem. 33, 192 (1973).
5 DNA-ligaasi on entsyymi, joka kykenee katalysoi maan fosfodiesterisidoksen syntymisen kahden sellaisen DNA-segmentin välille, joissa on 5'-fosfaatti ja 3'-hyd-roksyyli, vastaavasti, ja jollainen saattaa muodostua kahdesta DNA-fragmentista, joita kohesiiviset päät pitä-10 vät yhdessä. Entsyymin normaalina toimintatapana pidetään sitä, että se yhdistää toisen säikeen rinnalle syntyvät useat tytär-DNA-fragmentit toisiinsa. DNA-ligaasi voi kuitenkin sopivissa olosuhteissa katalysoida sellaisten tylppien päiden yhtymisen, joissa kaksi tylppäpäistä mole-15 kyyliä yhtyy kovalenttisesti, ks. Sgaramella, V., Van de5 DNA ligase is an enzyme capable of catalysing the formation of a phosphodiester bond in the earth between two segments of DNA containing 5'-phosphate and 3'-hydroxyl, respectively, and may be composed of two DNA fragments held by cohesive ends. 10 together. The normal mode of action of an enzyme is considered to be that it combines several daughter DNA fragments generated in parallel with another strand. However, DNA ligase can, under appropriate conditions, catalyze the fusion of blunt ends in which two blunt-ended Mole-15 rabbits covalently join, cf. Sgaramella, V., Van de
Sande, J.H. ja Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 67, 1468 (1970).Sande, J.H. and Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 67, 1468 (1970).
Alkalinen fosfataasi on yleisentsyymi, joka kykenee hydrolysoimaan fosfaattiestereitä, DNA:n 5'-päätefosfaatit 20 mukaanluettuina.Alkaline phosphatase is a general enzyme capable of hydrolyzing phosphate esters, including the 5 'terminal phosphates of DNA.
Mainitun monivaiheisen menetelmän osavaiheessa sijoitetaan tietty DNA-fragmentti DNA-vektoriin, kuten plas-midiin. Plasmidi on nimitys, jota käytetään mistä tahansa itsenäisesti replikoituvasta DNA-yksiköstä, joka on mikro-25 bisolussa eikä kuulu isäntäsolun omaan genomiin. Plasmidi ei ole geneettisesti sitoutunut isäntäsolun kromosomiin. Plasmidi-DNA esiintyy rengasmaisina kaksisäikeisinä molekyyleinä, joiden molekyylipaino tavallisesti on muutamaIn a sub-step of said multi-step method, a particular DNA fragment is inserted into a DNA vector, such as a plasmid. Plasmid is the name used for any independently replicating unit of DNA that is present in a micro-bis cell and does not belong to the host cell's own genome. The plasmid is not genetically bound to the chromosome of the host cell. Plasmid DNA exists as circular double-stranded molecules, usually with a molecular weight of a few
miljoona, joidenkin jopa yli 10 , ja ne edustavat taval-30 lisesti vain pientä prosenttimäärää solun kokonais-DNA: sta. Plasmidi-DNA voidaan tavallisesti suuren kokoeronsa vuoksi erottaa isäntäsolun DNA:sta. Plasmidit voivat replikoitua isäntäsolun jakaantumisnopeudesta riippumatta ja joskus niiden jakaantumisnopeutta voidaan säädellä kasvu-35 olosuhteita muuttamalla. Vaikka plasmidi esiintyykin suljettuna renkaana, siihen voidaan keinotekoisesti liittää DNA-segmentti niin, että syntyy molekyylipainoltaan suu- 10 74 7 32 rempi rekombinoitu plasmidi, jonka replikoitumiskyky ja geenien ekspressioitumiskyky eivät ole oleellisesti muuttuneet. Näin ollen plasmidi toimii hyödyllisenä vektorina, joka siirtää DNA-segmentin uuteen isäntäsoluun. Re-5 kombinoitua DNA:ta käyttävään teknologiaan soveltuvia plasmideja ovat varsinkin sellaiset, jotka sisältävät va-lintatarkoituksiin sopivia geenejä, kuten geenejä, jotka aiheuttavat lääkeaineiden vastustuskykyä.million, some even over 10, and usually represent only a small percentage of the total DNA of the cell. Plasmid DNA can usually be separated from host cell DNA due to its large size difference. Plasmids can replicate regardless of the rate of proliferation of the host cell, and sometimes their rate of proliferation can be regulated by altering growth conditions. Although the plasmid exists as a closed ring, a DNA segment can be artificially inserted to form a higher molecular weight recombinant plasmid whose replication capacity and gene expression capacity are not substantially altered. Thus, the plasmid serves as a useful vector to transfer a DNA segment to a new host cell. Plasmids suitable for Re-5 recombinant DNA technology are particularly those that contain genes suitable for selection purposes, such as genes that confer drug resistance.
Kyky siirtää tietyn korkeamman organismin normaa-10 lille aineenvaihdunnalle välttämättömän proteiinin geneet tinen koodi mikro-organismiin, kuten bakteeriin, avaa merkittäviä mahdollisuuksia tällaisten proteiinien tuottamiselle viljelemällä. Tämä taas tarjoaa merkittäviä mahdollisuuksia tällaisten proteiinien määrän lisäämiselle tai 15 korvaamiselle sellaisilla proteiineilla, jotka on valmistettu transformoiduilla mikro-organismeilla, kun korkeamman organismin kyky tuottaa tällaisia proteiineja on puutteellinen ja voidaan ajatella esimerkiksi mahdollisuutta saada aikaan symbioottinen suhde tämän keksinnön avulla 20 syntetisoidun mikro-organismin ja kroonista tai äkillistä puutostautia sairastavan ihmisen välille, jolloin tässä selostetulla tavalla geneettisesti transformoitu mikro-organismi siirrostettaisiin tai muulla tavalla liitettäisiin ihmiseen kompensoimaan ihmisen aineenvaihdunnassa 25 ilmenevää patologista puutteellisuutta.The ability to transfer the genetic code of a protein essential for the metabolism of a particular higher organism to a microorganism, such as a bacterium, opens up significant possibilities for the production of such proteins by culture. This, in turn, offers significant opportunities to increase or replace such proteins with proteins produced by transformed microorganisms when the ability of a higher organism to produce such proteins is deficient and, for example, a symbiotic relationship between the microorganism synthesized by this invention and between a human with a chronic or acute deficiency disease, wherein the microorganism genetically transformed as described herein would be inoculated or otherwise associated with the human to compensate for a pathological deficiency in human metabolism.
Esimerkkeinä tähän keksintöön kuuluvista spesifisistä DNA-sekvensseistä siirretään rotan kasvuhormonin ja ihmisen kasvuhormonin rakennegeeni bakteeriin. Kyseisessä prosessissa haluttu solukko eristetään ensin paran-30 netulla menetelmällä. mRNA eristetään soluista muuttumattomana uudella menetelmällä, jossa RNA-aasiaktiivisuus on käytännöllisesti katsoen kokonaan hävitetty. Vahingoittumaton mRNA puhdistetaan uutteesta pylväskromatografisesti ja se saatetaan käänteistransskriptaasientsyymin vaikutuk-35 selle alttiiksi komplementaarisen säikeen (cDNA) synteti- soimisessa tarvittavien neljän deoksinukleosiditrifosfaa-tin läsnäollessa. Tässä ensimmäisessä vaiheessa käänteis- 11 74732 transskriptaasin avulla saatuun tuotteeseen kohdistetaan menettely, jolla ribonukleotidisekvenssi poistetaan selektiivisesti. Jäljelle jäänyttä deoksinukleotidisekvenssiä, joka on komplementaarinen alkuperäisen mRNArn kanssa, 5 inkuboidaan toisessa reaktiossa käänteistransskriptaasin tai DNA-polymeraasin kanssa neljän deoksinukleosiditri-fosfaatin läsnäollessa. Saatu tuote on kaksinkertainen cDNA, jonka komplementaariset säikeet ovat liittyneet toisiinsa yksinkertaisella säikeellä toisesta päästä. Siten 10 tämä tuote käsitellään yksinkertaiselle säikeelle spesifisellä nukleaasilla, joka katkaisee yksinkertaisen yhdistävän säikeen. Saatua kaksisäikeistä cDNA:ta pidennetään lisäämällä kumpaankin päähän tietty DNA, joka sisältää restriktioentsyymin tunnistuskohdan sekvenssin. Lisäys 15 katalysoidaan DNA-ligaasi-entsyymilla. Tämän jälkeen pidennetty cDNA käsitellään restriktioendonukleaasilla, joka tuottaa itsekomplementoituvat yksisäikeiset päät kak-soissäikeen kummankin säikeen 5'-päähän.As examples of specific DNA sequences of the present invention, the structural gene for rat growth hormone and human growth hormone is transferred into a bacterium. In that process, the desired cell is first isolated by an improved method. mRNA is isolated from cells unchanged by a new method in which RNAse activity is virtually eliminated. The intact mRNA is purified from the extract by column chromatography and exposed to the reverse transcriptase enzyme in the presence of the four deoxynucleoside triphosphates required to synthesize the complementary strand (cDNA). In this first step, the product obtained by reverse transcriptase is subjected to a procedure for selectively removing the ribonucleotide sequence. The remaining deoxynucleotide sequence complementary to the original mRNA is incubated in a second reaction with reverse transcriptase or DNA polymerase in the presence of four deoxynucleoside triphosphates. The product obtained is a double cDNA with complementary strands joined together by a single strand at one end. Thus, this product is treated with a single strand-specific nuclease that cleaves the simple linker strand. The resulting double-stranded cDNA is extended by adding to each end a specific DNA containing the restriction enzyme recognition site sequence. Appendix 15 is catalyzed by DNA ligase enzyme. The extended cDNA is then treated with a restriction endonuclease that produces self-complementing single-stranded ends at the 5 'end of each strand of the double strand.
Plasmidi-DNA, jossa on saman restriktioendonukleaa-20 sin tunnistuskohta, käsitellään entsyymillä siten, että polynukleotidisäie katkeaa ja muodostuu itsekomplementoituvat yksisäikeiset nukleotidisekvenssit 5'-päihin. Yksi-säikeisten päiden 5'-päätefosfaattiryhmät poistetaan, jotta plasmidi ei pystyisi muodostamaan isäntäsolua trans-25 formoivaa rengasrakennetta. Valmistettua cDNA:ta ja plas-midi-DNA:ta inkuboidaan yhdessä DNA-ligaasin läsnäollessa. Kuvatuissa reaktio-olosuhteissa voi elinkelpoinen suljettu rengasplasmidi-DNA syntyä vain, jos siihen sisältyy cDNA-segmentti. cDNA-sekvenssin sisältävä plasmidi siirre-30 tään tämän jälkeen sopivaan isäntäsoluun. Sellaiset solut, jotka ovat saaneet elinkelpoisen plasmidin, tunnistetaan kasvatuksessa pesäkkeistä, joilla on plasmidille kuuluva geneettinen ominaisuus, kuten lääkkeenvastustuskyky. Tämän jälkeen viljellään niitä puhtaita bakteerikantoja, joissa 35 on cDNA-sekvenssin sisältävä rekombinoitu plasmidi, ja rekombinoitu plasmidi eristetään uudelleen. Tällä tavalla voidaan valmistaa suuria määriä rekombinoitua plasmidi- 12 74732 DNA:ta ja spesifinen cDNA-sekvenssi voidaan eristää tästä endonukleolyyttisellä lohkaisulla sopivan restriktioentsyy-min avulla.Plasmid DNA with the same restriction endonuclease recognition site is treated with the enzyme to cleave the polynucleotide strand and form self-complementing single-stranded nucleotide sequences at the 5 'ends. The 5 'terminal phosphate groups of the single-stranded ends are removed to prevent the plasmid from forming a trans-25-forming ring structure in the host cell. The prepared cDNA and plasmid DNA are incubated together in the presence of DNA ligase. Under the reaction conditions described, viable closed-loop plasmid DNA can only be generated if it contains a cDNA segment. The plasmid containing the cDNA sequence is then transferred to a suitable host cell. Cells that have received a viable plasmid are identified in culture from colonies that have the genetic trait associated with the plasmid, such as drug resistance. Pure bacterial strains with a recombinant plasmid containing the cDNA sequence are then cultured and the recombinant plasmid is re-isolated. In this way, large amounts of recombinant plasmid DNA can be prepared and the specific cDNA sequence can be isolated therefrom by endonucleolytic cleavage using a suitable restriction enzyme.
Tämä Keksintö liittyy menetelmään, jolla tietyn nuk-5 leotidisekvenssin omaava DNA-molekyyli voidaan eristää ja siirtää mikro-organismiin ja alkuperäinen DNA:n nukleoti-disekvenssi löytää replikoitumisen jälkeen organismista.This invention relates to a method by which a DNA molecule having a particular nucleotide sequence can be isolated and transferred to a microorganism and the original nucleotide sequence of the DNA found after replication in the organism.
Menetelmän eri vaiheet voidaan jakaa neljään ryhmään.The different steps of the method can be divided into four groups.
10 1. Halutun solukon eristäminen korkeammasta orga nismista10 1. Isolation of the desired cell from a higher organism
Tietyn proteiinin geneettiselle koodille on olemassa kaksi mahdollista lähdettä, nimittäin lähdeorganismin DNA tai DNA:n RNA-transskriptio. Yhdysvaltain kansallisten 15 terveysinstituuttien (National Institutes of Health) tä mänhetkisten turvallisuusvaatimusten mukaan ihmisen geenejä, olivatpa ne millaisia tahansa, voidaan sijoittaa rekombinoituun DNA:hän ja sen jälkeen bakteereihin vain silloin, kun geenit ovat perusteellisesti puhdistettuja, 20 tai kun käytössä on erityisen suuria riskejä sisältävälle työskentelylle tarkoitetut tilat (P4), ks. Federal Register, Voi. 41, No. 131, 1967-07-07, s. 27902-27943. Näin ollen missä tahansa ihmisen proteiinin valmistukseen tähtäävässä menetelmässä, kuten tämän keksinnön sisältämässä mene-25 telmässä, on lähdettävä sellaisen spesifisen mRNA:n eristämisestä, joka sisältää halutun proteiinin koodin. Tässä toimintatavassa on lisäksi se etu, että solusta uutettu mRNA voidaan puhdistaa helpommin kuin solusta uutettu DNA. Varsinkin on mahdollista käyttää hyväksi sitä seikkaa, 30 että pitkälle erikoistuneissa organismeissa, kuten selkärankaisissa, on tietyissä paikoissa tiettyjä solukkoja, joiden tehtävänä on tuottaa jotakin kyseeseen tulevaa proteiinia. Vaihtoehtoisesti tällainen solukko voi esiintyä jossakin organismin kehitysvaiheessa. Suurin osa täl-35 laisen solukon soluista eristetystä mRNA:sta sisältää halutun nukleotidisekvenssin. Näin ollen eristettävän solukon ja eristysmenetelmän valinnassa voidaan ottaa huo- 13 74732 mioon ne edut, joita eristettävän mRNA:n alkuperäinen puhtausaste tarjoaa.There are two possible sources for the genetic code of a particular protein, namely DNA from the source organism or RNA transcription of the DNA. According to the current safety requirements of the National Institutes of Health of the United States, human genes, whatever they may be, can be inserted into recombinant DNA and then into bacteria only if the genes have been thoroughly purified, 20 or if a particularly high-risk gene is used. working spaces (P4), see Federal Register, Vol. 41, no. 131, 1967-07-07, pp. 27902-27943. Thus, any method for producing a human protein, such as the method of the present invention, must proceed from the isolation of a specific mRNA that contains the code for the desired protein. This approach also has the advantage that mRNA extracted from the cell can be purified more easily than DNA extracted from the cell. In particular, it is possible to take advantage of the fact that highly specialized organisms, such as vertebrates, have certain cells in certain places that are responsible for producing some of the protein in question. Alternatively, such a cell may be present at some stage in the development of the organism. Most of the mRNA isolated from the cells of such a cell contains the desired nucleotide sequence. Thus, the choice of cell to be isolated and method of isolation can take into account the advantages offered by the initial degree of purity of the mRNA to be isolated.
Useimmissa kudoksissa, rauhasissa ja elimissä soluja yhdistää kuituinen sidekudos, joka on koostunut pääasias-5 sa kollageenista, mutta voi kudoksesta riippuen sisältää myös muita rakenneproteiineja, polysakkarideja ja kiven-näisainevarastoja. Solujen eristäminen tietystä kudoksesta edellyttää menetelmiä, joilla solut voidaan irrottaa sidekudoksesta. Tietyn erikoistuneen solutyypin eristämi-10 nen ja puhdistaminen sisältää näin ollen kaksi päävaihetta, jotka ovat solujen erottaminen sidekudoksesta ja halutun solutyypin erottaminen muun tyyppisistä kudoksen soluista.In most tissues, glands, and organs, the cells are joined by a fibrous connective tissue composed primarily of collagen, but may also contain other structural proteins, polysaccharides, and rock-like stores, depending on the tissue. Isolation of cells from a particular tissue requires methods by which the cells can be detached from the connective tissue. The isolation and purification of a particular specialized cell type thus involves two main steps, which are the separation of cells from connective tissue and the separation of the desired cell type from other types of tissue cells.
Usein on todettu, että halutun mRNAjn osuutta voi-15 daan lisätä, jos käytetään hyväksi solun kykyä reagoida ulkoisiin ärsykkeisiin. Esimerkiksi hormonikäsittely saattaa aiheuttaa halutun mRNA:n tuotannon lisääntymisen. Muita menetelmiä ovat kasvatus tietyssä lämpötilassa ja/tai tietyssä ravinteessa tai muussa kemiallisessa aineessa.It has often been found that the proportion of the desired mRNA can be increased if the cell's ability to respond to external stimuli is exploited. For example, hormone treatment may cause an increase in the production of the desired mRNA. Other methods include growing at a certain temperature and / or in a certain nutrient or other chemical substance.
20 Eristettäessä rotan kasvuhormonin mRNA:ta viljeltyjen rotan aivolisäkesolujen käsittely kilpirauhashormonilla ja glukokortikoideilla lisäsi synergistisesti kasvuhormonin mRNA:n määrää merkittävästi.In isolating rat growth hormone mRNA, treatment of cultured rat pituitary cells with thyroid hormone and glucocorticoids synergistically significantly increased growth hormone mRNA.
2. mRNA:n uuttaminen 25 Tärkeä piirre tässä keksinnössä on se, että solu- uutteesta poistetaan RN-aasiaktiivisuus käytännöllisesti katsoen kokonaan. Uutettava mRNA on yksisäikeinen poly-nukleotidi, jossa ei ole mitään komplementaarista säiettä. Näin ollen yhdenkin fosfodiesterisidoksen hydrolyyttinen 30 katkeaminen sekvenssissä tekisi koko molekyylin kykenemät tömäksi siirtämään vahingoittumatonta geneettistä sekvenssiä mikro-organismiin. Kuten edellä mainittiin, RN-aasi on laajalle levinnyt ja se on hyvin aktiivinen ja poikkeuksellisen pysyvä. Sitä on iholla, se kestää tavalli-35 set lasitavaroiden pesumenetelmät ja joskus se kontaminoi orgaaniset kemikaalit.2. Extraction of mRNA An important feature of the present invention is that RNase activity is virtually completely removed from the cell extract. The mRNA to be extracted is a single-stranded polynucleotide with no complementary strand. Thus, hydrolytic cleavage of any phosphodiester bond in the sequence would render the whole molecule incapable of transferring the intact genetic sequence to the microorganism. As mentioned above, the RN donkey is widespread and is very active and exceptionally stable. It is on the skin, it withstands ordinary-35 glassware washing methods and sometimes it contaminates with organic chemicals.
14 74732 Tässä keksinnössä käytetään kaotrooppisen anionin, kaotrooppisen kationin ja disulfidisidoksia pilkkovan rea-genssin yhdistelmää solujen rikkomisen aikana ja kaikkien niiden operaatioiden aikana, jotka tarvitaan käytännölli-5 sesti katsoen proteiinittoman RNA:n aikaansaamiseksi.14,74732 The present invention uses a combination of a chaotropic anion, a chaotropic cation, and a disulfide cleavage reagent during cell disruption and during all operations required to provide virtually protein-free RNA.
Sopivien kaotrooppisten ionien valinta riippuu niiden vesiliukoisuudesta ja saatavuudesta. Sopivia kaotroop-pisia kationeja ovat mm. guanidinium, karbamoyyliguanidium, guanyyliguanidinium, litium tms. Sopivia kaotrooppisia 10 anioneja ovat mm. jodidi, perkloraatti, tiosyanaatti, dijodisalisylaatti tms. Tällaisten anionien ja kationien muodostamien suolojen suhteellinen tehokkuus määräytyy niiden liukoisuuden mukaan. Esimerkiksi litiumdijodisali-sylaatti on voimakkaampi denaturantti kuin guanidiniumtio-15 syanaatti, mutta sen liukenevuus on vain noin 0,1 mol/1 ja se on myös suhteellisen kallista. Guanidiniumtiosya-naatti on etusijalle asetettava kationi-anioniyhdistelmä, koska sitä on helposti saatavissa ja sen liukenevuus vesiliuoksiin on hyvä, jopa noin 5 mol/1.The choice of suitable chaotropic ions depends on their water solubility and availability. Suitable chaotropic cations include e.g. guanidinium, carbamoylguanidium, guanylguanidinium, lithium, etc. Suitable chaotropic anions include e.g. iodide, perchlorate, thiocyanate, diiodic salicylate, etc. The relative effectiveness of the salts formed by such anions and cations is determined by their solubility. For example, lithium diiodisalicylate is a more potent denaturant than guanidinium thio-15 cyanate, but has a solubility of only about 0.1 mol / L and is also relatively expensive. Guanidinium thiocyanate is the preferred cationic anion combination because it is readily available and has good solubility in aqueous solutions, up to about 5 mol / L.
20 Tioliyhdisteiden, kuten B-merkaptoetanolin, tiede tään rikkovan tioli-disulfidivaihtoreaktiolla proteiinien molekyylinsisäisiä disulf idisidoksia. (5-merkaptoetanolin lisäksi tunnetaan useita sopivia tioliyhdisteitä, kuten ditiotreitoli, kysteiini, propanolidimerkaptaani tms.Thiol compounds, such as β-mercaptoethanol, are known to disrupt the intramolecular disulfide bonds of proteins by the thiol disulfide exchange reaction. In addition to 5-mercaptoethanol, several suitable thiol compounds are known, such as dithiothreitol, cysteine, propanol dimercaptan and the like.
25 Vesiliukoisuus on tarpeellinen vaatimus, sillä tioliyhdis- tettä pitää olla läsnä suuri ylimäärä molekyylinsisäisiin disulfideihin verrattuna, jotta vaihtoreaktio tapahtuisi käytännöllisesti katsoen täydellisesti, β-merkaptoetano-li on asetettava etusijalle, koska sitä on helposti saata-30 vissa kohtuulliseen hintaan.Water solubility is a necessary requirement, as a large excess of thiol compound must be present compared to intramolecular disulfides in order for the exchange reaction to be virtually complete, β-mercaptoethanol must be preferred because it is readily available at a reasonable cost.
Tietyn kaotrooppisen suolan tehokkuus on suoraan verrannollinen sen väkevyyteen, kun halutaan inhiboida RN-aasi uutettaessa RNA:ta soluista tai kudoksista. Edullinen väkevyys on sen vuoksi suurin käytännössä toteutet-35 tavissa oleva väkevyys. Sen, että tässä keksinnössä onnistutaan säilyttämään mRNA vahingoittumattomana uuton aikana, arvellaan johtuvan siitä nopeudesta, jolla RN-aasi ,5 74732 denaturoituu, ja denaturoitumisasteesta. Näin ilmeisesti selittyy guanidiniumtiosyanaatin paremmuus hydrokloridiin nähden, vaikka hydrokloridi on denaturointiaineena vain hieman heikompi. Denaturointiaineen tehokkuus määritellään 5 siksi kynnysväkevyydeksi, joka tarvitaan proteiinin täydel liseen denaturoimiseen. Toisaalta proteiinien denaturoitu-misnopeus riippuu usein denaturantin väkevyyden suhteesta kynnysarvoon 5-10 potenssiin korotettuna, ks. Tanford, C.A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Kvalitatiivisesti 10 tämä suhde merkitsee sitä, että guanidiniumhydrokloridia vain hieman tehokkaampi denaturantti pystyy denaturoimaan proteiinin monta kertaa nopeammin samana konsentraationa. RN-aasidenaturaation kinetiikan ja mRNA:n säilymisen välistä suhdetta soluista tapahtuvan uuton aikana ei nähtä-15 västi ole havaittu eikä tutkittu ennen tätä keksintöä.The efficacy of a particular chaotropic salt is directly proportional to its concentration when it is desired to inhibit RNase in the extraction of RNA from cells or tissues. The preferred concentration is therefore the highest practicable concentration. The success of the present invention in keeping the mRNA intact during extraction is thought to be due to the rate at which the RNase, 5,74732, is denatured and the degree of denaturation. This apparently explains the superiority of guanidinium thiocyanate over hydrochloride, although the hydrochloride is only slightly weaker as a denaturant. The potency of a denaturant is defined as the threshold concentration required for complete denaturation of the protein. On the other hand, the rate of denaturation of proteins often depends on the ratio of the denaturant concentration to a threshold value of 5-10 raised to the power, cf. Tanford, C.A., Adv. Prot. Chem. 23, 121 (1968). Qualitatively, this ratio means that only a slightly more efficient denaturant than guanidinium hydrochloride can denature the protein many times faster at the same concentration. The relationship between the kinetics of RNase denaturation and the retention of mRNA during extraction from cells has apparently not been observed or studied prior to this invention.
Jos edellä oleva analyysi on oikea, pitäisi edullisen denaturantin olla sellainen, jolla on matala kynnysväkevyys denaturoinnissa ja suuri vesiliukoisuus. Tämän vuoksi gua-nidiniumtiosyanaatti on edullisempi kuin litiumdijodisali-20 sylaatti, vaikka viimeksimainittu on voimakkaampi denatu rantti, sillä guanidiniumtiosyanaatti on liukoisempi, ja näin ollen sitä voidaan käyttää sellaisena väkevyytenä, että RN-aasi inaktivoituu nopeammin. Edellä oleva analyysi selittää myös, miksi guanidiniumtiosyanaatti, joka on hieman 25 voimakkaampi denaturantti, on edullisempi kuin lähes yhtä liukoinen hydrokloridi.If the above analysis is correct, the preferred denaturant should be one with a low threshold concentration in denaturation and high water solubility. Therefore, guanidinium thiocyanate is more preferable than lithium diiododisalate 20, although the latter is a stronger denatured bead because guanidinium thiocyanate is more soluble and thus can be used at such a concentration that RNase is inactivated more rapidly. The above analysis also explains why guanidinium thiocyanate, which is a slightly more potent denaturant, is more preferred than a nearly equally soluble hydrochloride.
Disulfidisidoksia katkaisevan reagenssin käyttö yhdessä denaturantin kanssa tekee mahdolliseksi jälkimmäisen vaikutuksen ja tehostaa sitä, koska RN-aasimolekyyli muut-30 tuu kokonaan avautuneeksi. Tioliyhdisteen ajatellaan auttavan denaturointiprosessin etenemistä, koska se estää nopean denaturoinnin, joka voi tapahtua, jos molekyylin-sisäiset disulfidisidokset jätetään koskemattomiksi. Lisäksi mRNA-valmisteen sisältämä RN-aasiepäpuhtaus säilyy 35 käytännöllisesti katsoen inaktiivisena, vaikka denaturant-tia ja tiolia ei olisikaan läsnä. Disulfidisidoksia katkaisevat reagenssit, joissa on tioliryhmiä, ovat jossain ie 74732 määrin tehokkaita minä tahansa konsentraationa, mutta on edullista käyttää suurta tioliryhmien ylimäärää molekyy-linsisäisiin disulfidisidoksiin verrattuna, jolloin vaihtoreaktio saadaan ajetuksi molekyylinsisäisten di-5 sulfidisidosten katkeamisen suuntaan. Toisaalta, koska monet tioliyhdisteet ovat pahanhajuisia ja suurten väkevyyksien kanssa on epämiellyttävä työskennellä, on käytännön syistä olemassa väkevyyden yläraja. Kun 8-merkap-toetanolia käytetään vahingoittumattoman RNA: n erottami-10 seen, on alueella 0,05-1,0 mol/1 olevat väkevyydet ha vaittu tehokkaiksi, ja optimaalisen väkevyyden katsotaan olevan 0,2 mol/1.The use of a disulfide-cleaving reagent in combination with a denaturant enables and enhances the latter effect because the RNase molecule becomes fully opened. The thiol compound is thought to aid in the progress of the denaturation process because it prevents the rapid denaturation that can occur if intramolecular disulfide bonds are left intact. In addition, the RNase impurity contained in the mRNA preparation remains virtually inactive even in the absence of denaturant and thiol. Disulfide bond cleavage reagents having thiol groups are somewhat effective at any concentration, i.e., 74732, but it is preferred to use a large excess of thiol groups over intramolecular disulfide bonds to drive the exchange reaction toward the cleavage of intramolecular di-sulfide bonds. On the other hand, because many thiol compounds are malodorous and it is uncomfortable to work with high concentrations, there is an upper concentration limit for practical reasons. When 8-mercaptoethanol is used to separate intact RNA, concentrations in the range of 0.05-1.0 mol / L have been found to be effective, and the optimal concentration is considered to be 0.2 mol / L.
Väliaineen pH voi olla missä tahansa välillä 5,0- 8,0, kun mRNA uutetaan soluista.The pH of the medium can be anywhere from 5.0 to 8.0 when mRNA is extracted from cells.
15 Solujen rikkomisen jälkeen RNA erotetaan solun proteiineista ja DNA:sta. Tähän tarkoitukseen on kehitetty useita menetelmiä. Tavallinen menetelmä on etanoli-saostus, jolla RNA saostetaan selektiivisesti. Tämän keksinnön sisältämässä menetelmässä on edullisempaa jättää 20 saostusvaihe pois ja kerrostaa homogenaatti suoraan 5,7 mol/1 cesiumkloridilluokseen sentrifugiputkessa ja sen jälkeen suorittaa sentrifugointi julkaisussa Glisin, V., Crkvenjakov, R. ja Buys, C., Biochemistry 12, 2633 (1974) kuvatulla tavalla. Tämä menetelmä on edullinen, koska RN-25 aasille vahingollinen ympäristö voidaan säilyttää koko ajan ja saadaan hyvällä saannolla RNA:ta, joka ei sisällä DNA:ta eikä proteiinia.After cell disruption, RNA is separated from cellular proteins and DNA. Several methods have been developed for this purpose. The usual method is ethanol precipitation, with which RNA is selectively precipitated. In the process of the present invention, it is more preferable to omit the precipitation step and deposit the homogenate directly in a 5.7 mol / L cesium chloride solution in a centrifuge tube and then perform centrifugation in Glisin, V., Crkvenjakov, R. and Buys, C., Biochemistry 12, 2633 (1974). as described. This method is advantageous because the environment harmful to RN-25ase can be preserved at all times and RNA free of DNA and protein is obtained in good yield.
Edellä kuvatulla menetelmällä saadaan soluhomoge-naatin koko RNA puhdistetuksi. Tästä RNAtsta on kuiten-30 kin haluttua mRNA:ta vain osa. Puhdistusta jatkettaessa käytetään hyväksi sitä seikkaa, että korkeampien organismien soluissa mRNA:ta prosessoidaan transskription jälkeen siten, että siihen liitetään polyadenyylihappoa. Tällainen poly-A-sekvenssejä sisältävä mRNA voidaan erot-35 taa selektiivisesti kromatografiapylväässä, jossa on täytteenä selluloosaa, johon on liitetty oligotymidylaat-tia, ks. Avis, H. ja Leder, P., edellä. Edellä kuvattu 17 74732 menetelmä on sopiva silloin, kun tarvitaan käytännöllisesti katsoen puhdasta, vahingoittumatonta ja translaatio-kelpoista mRNA:ta RN-aasia runsaasti sisältävistä lähteistä. mRNA:n puhdistus ja sen jälkeiset in vitro-toi-5 menpiteet voidaan suorittaa käytännöllisesti katsoen samalla tavalla mille tahansa mRNArlle huolimatta lähde-organismista .By the method described above, the entire RNA of the cell homogenate is purified. However, only a fraction of the desired mRNA is present in this RNA. Further purification takes advantage of the fact that in cells of higher organisms, mRNA is processed after transcription by the addition of polyadenyl acid. Such mRNA containing poly-A sequences can be selectively separated on a chromatography column packed with cellulose to which oligothymidylate has been added, cf. Avis, H. and Leder, P., supra. The 17,74732 method described above is suitable when virtually pure, undamaged and translatable mRNA from RNase-rich sources is required. Purification of the mRNA and subsequent in vitro procedures can be performed in virtually the same manner for any mRNA regardless of the source organism.
Tietyissä tapauksissa, kuten käytettäessä kudos-viljelmäsoluja mRNA-lähteenä, RN-aasiepäpuhtaus voi olla 10 niin vähäinen, ettei edellä kuvattua RN-aasin inhibointia tarvita. Tällöin ennestään tunnetut RN-aasiaktiivisuuden poistomenetelmät riittävät.In certain cases, such as when using tissue culture cells as a source of mRNA, the RNase impurity may be so low that the inhibition of RNase described above is not required. In this case, the previously known methods for removing RNase activity are sufficient.
3. cDNA:n muodostaminen Tässä yhteydessä viitataan kuvioon 1, jossa on 15 kaavioesitys menetelmän jäljellä olevista vaiheista. En simmäisenä vaiheena on puhdistetun mRNA:n kanssa komplementaarisen DNA-sekvenssin muodostaminen. Tämän reaktion entsyymiksi valitaan käänteistransskriptaasi, vaikka periaatteessa voitaisiin käyttää mitä tahansa sellaista ent-20 syymiä, joka kykenee muodostamaan komplementaarisen DNA- säikeen käyttämällä mRNA:ta templaattina. Reaktio voidaan suorittaa ennestään tunnetuissa olosuhteissa siten, että mRNA:ta käytetään templaattina ja neljän deoksinukleosidi-trifosfaatin seosta DNA-säikeen prekursorina. On edullis- 25 ta, jos yksi deoksinukleosiditrifosfaateista on merkitty 32 α-asemassa P-atomilla, sillä sen avulla voidaan seurata reaktiota, se toimii merkkinä erotusmenetelmissä, kuten kromatografiässä ja elektroforeesissa, ja sen avulla voidaan tehdä kvantitatiivisia päätelmiä, ks. Efstratiadis, 30 A., et ai., edellä.3. Generation of cDNA Reference is made herein to Figure 1, which is a schematic representation of the remaining steps of the method. The first step is to generate a DNA sequence complementary to the purified mRNA. Reverse transcriptase is selected as the enzyme for this reaction, although in principle any ent-20 enzyme capable of forming a complementary strand of DNA could be used using mRNA as a template. The reaction can be performed under previously known conditions by using mRNA as a template and a mixture of four deoxynucleoside triphosphates as a precursor of the DNA strand. It is preferred that one of the deoxynucleoside triphosphates is labeled at the 32 α position with a P atom, as it can be used to monitor the reaction, to serve as a marker in separation methods such as chromatography and electrophoresis, and to draw quantitative conclusions, cf. Efstratiadis, 30 A., et al., Supra.
Kuten kuviosta ilmenee, käänteistransskriptaasin reaktiotulos on kaksisäikeinen hiusneularakenne, jossa RNA-säiettä ja DNA-säiettä yhdistää toisiinsa ei-kovalent-tinen sidos.As shown in the figure, the reverse transcriptase reaction result is a double-stranded hairpin structure in which the RNA strand and the DNA strand are joined together by a non-covalent bond.
35 Käänteistransskriptaasireaktion tuote poistetaan reaktioseoksesta tunnetuilla menetelmillä. On havaittu ,8 74732 hyödylliseksi käyttää fenoliuuton, kromatografiän ("Sepha-dex ^G-l00", Pharmacia Inc., Uppsala, Ruotsi) ja etanoli-uuton yhdistelmää.The product of the reverse transcriptase reaction is removed from the reaction mixture by known methods. It has been found useful to use a combination of phenol extraction, chromatography ("Sepha-dex ^ G-100", Pharmacia Inc., Uppsala, Sweden) and ethanol extraction.
Kun cDNA on syntetisoitu entsymaattisesti, RNA-temp-5 laatti voidaan poistaa. Ennestään tunnetaan useita menetel miä, joilla RNA voidaan hajottaa selektiivisesti DNA:n läsnäollessa. Alkalinen hydrolyysi on edullinen menetelmä, koska se on hyvin selektiivinen ja sitä voidaan helposti säädellä pH:n avulla.Once the cDNA has been synthesized enzymatically, the RNA temp-5 plate can be removed. Several methods are known for selectively degrading RNA in the presence of DNA. Alkaline hydrolysis is a preferred method because it is highly selective and can be easily adjusted by pH.
10 Alkalisen hydrolyysin ja neutraloinnin jälkeen 32 P:llä merkitty cDNA voidaan haluttaessa väkevöidä etanoli saostuksella.After alkaline hydrolysis and neutralization, the 32 P-labeled cDNA can be concentrated by ethanol precipitation if desired.
Tällaisen kaksisäikeisen hiusneula-cDNA:n syntetisointi tapahtuu sopivan entsyymin, kuten DNA-polymeraasin 15 tai käänteistransskriptaasin avulla. Reaktio-olosuhteet 32 ovat aikaisemmin kuvatun kaltaiset, a- P:llä merkitty nukleosiditrifosfaatti mukaanluettuna. Käänteistransskrip-taasia saadaan useista lähteistä. Linnun Myeloblastosis-virus on edullinen lähde. Virusta valmistaa tohtori D.J.Such double-stranded hairpin cDNA is synthesized by a suitable enzyme such as DNA polymerase or reverse transcriptase. Reaction conditions 32 are as previously described, including α-β-labeled nucleoside triphosphate. Reverse transcriptase is obtained from several sources. Avian Myeloblastosis virus is a preferred source. The virus is manufactured by Dr. D.J.
20 Beard, Life Sciences Incorporated, St. Petersburg, Florida,20 Beard, Life Sciences Incorporated, St. Petersburg, Florida,
National Institutes of Health'in kanssa tekemällään sopimuksella.By agreement with the National Institutes of Health.
Kun cDNA-hiusneula on muodostettu, saattaa olla edullista puhdistaa se reaktioseoksesta. Kuten aikaisem-25 min mainittiin, on edullista käyttää fenoliuuttoa, kromatograf iaa ("SephadeiPb-100") ja etanolisaostusta, kun DNA halutaan saada puhdistetuksi proteiiniepäpuhtauksista.Once the cDNA hairpin is formed, it may be advantageous to purify it from the reaction mixture. As previously mentioned, it is preferred to use phenol extraction, chromatography ("SephadeiPb-100") and ethanol precipitation when DNA is to be purified from protein impurities.
Hiusneularakenne voidaan muuntaa tavalliseksi kak-sisäikeiseksi DNA-rakenteeksi siten, että komplementaari-30 siä säikeitä yhdistävä yksittäinen säie poistetaan. On olemassa useita entsyymejä, jotka kykenevät spesifisesti hydrolysoimaan DNA:n yksisäikeisiä osia. Tähän tarkoitukseen hyvin sopiva entsyymi on Aspergillus oryzaesta eristetty S1-nukleaasi (valmistaja Miles Research Products, 35 Elkhart, Indiana). Kun DNA-hiusneularakenne käsitellään S1-nukleaasilla, saadaan hyvällä saannolla sellaisia molekyylejä, joissa on emäsparipäät. Tämän jälkeen suorite- 19 7473? taan uutto, kromatografia ja etanolisaostt.s, kuten edellä on kuvattu. Efstratiadis et ai. ovat edellä mainitussa julkaisussa selostaneet mRNA:n kaksisäikeisten cDNA-transskrip-tioiden syntetisointia käänteistransskriptaasin ja S1-nuk- 5 leaasin avulla.The hairpin structure can be converted to a standard double-stranded DNA structure by removing a single strand connecting the complementary strands. There are several enzymes capable of specifically hydrolyzing single-stranded portions of DNA. A well-suited enzyme for this purpose is S1 nuclease isolated from Aspergillus oryzae (manufactured by Miles Research Products, 35 Elkhart, Indiana). When the DNA hairpin structure is treated with S1 nuclease, molecules with base pairs are obtained in good yield. After this executed 19 7473? Extraction, chromatography and ethanol precipitation are performed as described above. Efstratiadis et al. have described in the above publication the synthesis of double-stranded cDNA transcripts of mRNA by reverse transcriptase and S1 nuclease.
Tylppäpäisten cDNA-molekyylien osuutta voidaan mahdollisesti lisätä, jos suoritetaan käsittely E. colin DNA-polymeraasi I:llä neljän deoksinukleosiditrifosfaatin läsnäollessa. Entsyymin eksonukleaasiaktiivisuuden ja po-10 lymeraasiaktiivisuuden yhteisvaikutus toimii siten, että ulkoneva 31-pää poistuu ja ulkoneva 5'-pää täyttyy. Näin voidaan varmistaa, että mahdollisimman suuri määrä cDNA-molekyylejä osallistuu seuraavan vaiheen liittämisreaktioi-hin.The proportion of blunt-ended cDNAs can optionally be increased if treated with E. coli DNA polymerase I in the presence of four deoxynucleoside triphosphates. The interaction of the exonuclease activity of the enzyme and the polymerase activity of 10-10 acts so that the protruding 31-end is removed and the protruding 5 'end is filled. This ensures that as many cDNAs as possible are involved in the next step splicing reactions.
15 Keksinnön mukaisen menetelmän seuraavassa vaihees sa käsitellään cDNA-tuotteen päät niin, että kuhunkin päähän saadaan restriktioendonukleaasin tunnistuskohdan sekvenssi. Käytännön syyt määräävät päihin liitettävän DNA-fragmentin valinnan. Päihin lisättävä sekvenssi vali-20 taan restriktioendonukleaasin perusteella ja tämä puoles taan valitaan sen DNA-vektorin perusteella, johon cDNA liitetään. Valittavassa plasmidissa pitäisi olla vähintään yksi kohta, johon restriktioendonukleaasin katkaisu-vaikutus voi kohdistua. Esimerkiksi plasmidi pMB9 sisäl-25 tää yhden tunnistuskohdan entsyymille Hind III. Hind III eristetään Haemophilus influenzaesta ja puhdistetaan seu-raavalla menetelmällä: Smith, H.O. ja Wilcox, K.W., J.In the next step sa of the method of the invention, the ends of the cDNA product are processed so as to obtain a restriction endonuclease recognition site sequence at each end. Practical reasons determine the choice of DNA fragment to be inserted at the ends. The sequence to be inserted at the ends is selected on the basis of the restriction endonuclease and this in turn is selected on the basis of the DNA vector to which the cDNA is inserted. The plasmid of choice should have at least one site to which the restriction endonuclease cleavage effect may be directed. For example, plasmid pMB9 contains a single recognition site for the enzyme Hind III. Hind III is isolated from Haemophilus influenzae and purified by the following method: Smith, H.O. and Wilcox, K.W., J.
Mol.Biol. 51, 379 (1970). Haemophilus aegyptious-orga-nismin entsyymi Hae III puhdistetaan seuraavalla menetel-30 mällä: Middleton, J.H., Edgell, M.H. ja Hutchinson III, C.A., J. Virol. 10, 42 (1972). Haemophilus suis-organis-min entsyymi, Hsu I, katalysoi saman paikkaspesifisen hydrolyysin samassa tunnistuskohdassa kuin Hind III. Näin ollen näitä kahta entsyymiä voidaan pitää funktionaali-35 sesti vaihtoehtoisina.Mol.Biol. 51, 379 (1970). The enzyme Hae III of the Haemophilus aegyptious organism is purified by the following method: Middleton, J.H., Edgell, M.H. and Hutchinson III, C.A., J. Virol. 10, 42 (1972). The Haemophilus suis enzyme, Hsu I, catalyzes the same site-specific hydrolysis at the same recognition site as Hind III. Thus, these two enzymes can be considered as functionally alternative.
Kaksois-cDNA:n päihin liittämistä varten on edullista käyttää kemiallisesti syntetisoitua kaksisäikeistä 20 74732 dekanukleotidia, joka sisältää Hind III:n tunnistuskohdan. Kaksisäikeisen dekanukleotidin sekvenssi on esitetty kaviossa 1, ks. Heyneker, H.L., et ai. ja Scheller, R.H., et ai. edellä. Alalla työskenteleville on tarjolla useita 5 tällaisia tunnistuskohtasekvenssejä, ja tästä syystä on mahdollista valita kaksois-DNA:n päät, kussakin tapauksessa tarvittavalle restriktioendonukleaasille sopiviksi.For ligation of the double cDNA, it is preferred to use a chemically synthesized double-stranded 20,74732 decanucleotide containing a Hind III recognition site. The sequence of the double-stranded decanucleotide is shown in Figure 1, cf. Heyneker, H.L., et al. and Scheller, R.H., et al. above. Several such recognition site sequences are available to those skilled in the art, and it is therefore possible to select the ends of the double DNA to suit the restriction endonuclease required in each case.
Restriktiokohtasekvenssien liittäminen cDNA:n päihin voidaan toteuttaa menetelmällä, jota nimitetään tylp-10 pään päähän liittämiseksi, ja jolloin katalysoidaan DNA-ligaasilla, joka on puhdistettu seuraavalla menetelmällä: Panet, A., et ai., Biochemistry 12, 5045 (1973). Edellä mainitut Sgaramella, V., et ai. ovat selostaneet tylppään päähän liittämisreaktiota. Tylppään päähän liittämisessä, 15 jossa reaktio tapahtuu tylppäpäisen cDNA:n ja suuren mo- laarisen ylimäärän kanssa kaksisäikeistä dekanukleotidia, joka sisältää Hind III endonukleaasin tunnistuskohdan, saadaan tuotteeksi cDNA, jonka kummassakin päässä on Hind III:n restriktiokohtasekvenssi. Kun reaktiotuote käsitel-20 lään Hind ΙΙΙ-endonukleaasilla, tapahtuu katkeaminen re- striktiokohdassa ja muodostuu yksisäikeiset itsekomplemen-toituvat 5'-päät, kuten kuviosta 1 ilmenee.The insertion of restriction site sequences into the ends of the cDNA can be accomplished by a method called tylp-10 end-to-end and catalyzed by DNA ligase purified by the following method: Panet, A., et al., Biochemistry 12, 5045 (1973). The aforementioned Sgaramella, V., et al. have described the blunt-end coupling reaction. Coupling to the blunt end, where the reaction takes place with a blunt-ended cDNA and a large molar excess of a double-stranded decanucleotide containing a Hind III endonuclease recognition site, yields a product cDNA having a Hind III restriction site sequence at each end. When the reaction product is treated with Hind end endonuclease, cleavage occurs at the restriction site and single-stranded self-complementing 5 'ends are formed, as shown in Figure 1.
4. Yhdistelmä-DNA:n siirtovektorin muodostaminen Periaatteessa voitaisiin käyttää monenlaisia virus-25 ja plasmidi-DNA-molekyylejä muodostettaessa rekombinaatte- ja juuri kuvatulla tavalla valmistetun cDNA:n kanssa. Pää-vaatimuksia ovat, että DNA:n siirtovektori kykenee menemään isäntäsoluun ja replikoituinaan siellä, ja vektorilla pitäisi olla sellainen geneettinen ominaisuus, jonka avul-30 la voidaan erottaa ne isäntäsolut, jotka ovat saaneet vek torin. Yleisistä turvallisuussyistä pitäisi valinta kuitenkin rajoittaa koetyyppiin soveltuviin siirtovektorila-jeihin NIH:n ohjeita noudattaen, ks. edellä. Tällä hetkellä käyttöön hyväksyttyjä sopivia siirtovektoreita ovat mm. 35 useat bakteriofagilambdajohdannaiset (ks. esim. Blattner, F.R., Williams, B.G., Blechl, A.E., Denniston-Thompson, K., Faber, H.E., Furlong, L.A., Grunwald, D.J., Kiefer, 21 74732 D.O., Moore, D.D., Schumm, J.W., Sheldon, E.L. ja Smithies, 0., Science 196, 161 (1977) ja col E1-plasmidijohdannaiset (ks. esim. Rodriquez, R.L., Bolivar, S., Goodman, H.M., Boyer, H.W. ja Betlach, M.N., ICN-UCLA Symposium on 5 Molecular Mechanisms In the Control of Gene Expression, D.P. Nierlich, W.J. Rutter, C.F. Fox, Eds. (Academic Press, NY, 1976) ss. 471-477). Col El:stä johdetuille plasraideil-le on ominaista suhteellisen pieni koko, sillä niiden mo-lekyylipaino on muutaman miljoonan luokkaa, ja se, että 10 normaaliolosuhteissa plasmidi-DNA:n kopioiden luku isän- täsolua kohti on 20-40, mutta se saadaan nostetuksi tuhanteen tai sitäkin suuremmaksi, kun isäntäsolut käsitellään kloramfenikolilla. Isäntäsolun kyky suurentaa sisältämään-sä geenimäärää tekee tietyissä olosuhteissa tutkijan sää-15 dellessä mahdolliseksi sen, että isäntäsolu tuottaa pääasiassa plasmidigeenien koodaamia proteiineja. Näin ollen tällaiset col E1-johdannaiset ovat edullisia siirto-vektoreita tämän keksinnön sisältämässä menetelmässä. Sopivia col E1-johdannaisia ovat mm. plasmidit pMB-9, jonka 20 sisältämä geeni aiheuttaa vastustuskyvyn tetrasykliinille, ja pBR313, pBR315, pBR316, pBR317 ja pBR322, jotka sisältävät tetrasykliiniresistenssin geenin ja ampisilliini-resistenssin geenin. Resistenssiä aiheuttavan geenin läsnäolo tarjoaa sopivan keinon, jolla voidaan valita solut, 25 jotka ovat infektoituneet plasmidilla, sillä tällaiset pesäkkeet kasvavat lääkkeen läsnäollessa, mutta jos plas-midia ei ole, solut eivät kasva. Tämän selityksen sisäl-tämissä esimerkeissä käytettiin col E1:stä johdettua plas-midia, joka sisälsi em. resistenssigeenin ja yhden Hind 30 III-tunnistuskohdan.4. Construction of a Recombinant DNA Transfer Vector In principle, a variety of viral and plasmid DNA molecules could be used to generate recombinant and cDNA prepared as just described. The main requirements are that the DNA transfer vector be able to enter and replicate there in the host cell, and the vector should have a genetic trait that can be used to distinguish host cells that have received the vector. However, for general safety reasons, the selection should be limited to transfer vector species suitable for the test type according to NIH guidelines, cf. above. Suitable transfer vectors currently approved for use include e.g. 35 several bacteriophage lambda derivatives (see e.g. Blattner, FR, Williams, BG, Blechl, AE, Denniston-Thompson, K., Faber, HE, Furlong, LA, Grunwald, DJ, Kiefer, 21 74732 DO, Moore, DD, Schumm , JW, Sheldon, EL and Smithies, 0., Science 196, 161 (1977) and col E1 plasmid derivatives (see e.g. Rodriquez, RL, Bolivar, S., Goodman, HM, Boyer, HW and Betlach, MN, The ICN-UCLA Symposium is 5 Molecular Mechanisms In the Control of Gene Expression, DP Nierlich, WJ Rutter, CF Fox, Eds. (Academic Press, NY, 1976) pp. 471-477). relatively small size, in the order of a few million molecular weights, and the fact that the number of copies of plasmid DNA per host cell under normal conditions is 20-40, but can be increased to a thousand or more when the host cells are treated with chloramphenicol The ability of a host cell to increase the number of genes it contains will, under certain conditions, possible for the host cell to produce mainly proteins encoded by plasmid genes. Thus, such col E1 derivatives are preferred transfer vectors in the method of this invention. Suitable col E1 derivatives include e.g. plasmids pMB-9, the gene of which confers resistance to tetracycline, and pBR313, pBR315, pBR316, pBR317 and pBR322, which contain the tetracycline resistance gene and the ampicillin resistance gene. The presence of the resistance-causing gene provides a suitable means of selecting cells infected with the plasmid, as such colonies grow in the presence of the drug, but in the absence of the plasmid, the cells do not grow. In the examples included in this description, a plasmid derived from col E1 containing the above resistance gene and one Hind 30 III recognition site was used.
Plasmidi pBR322 on pitkälle karakterisoitu.Plasmid pBR322 has been highly characterized.
Bolivar, F. et ai. (Gene 2 (1977) 95) on kuvannut tämän plasmidin syntetisoinnin ja karakterisoinnin. Plasmidin pBR322 molekyylipaino on 2,7 x 10 daltonia (Bolivar, F., 35 Gene 4 (1978) 121), ja se sisältää ampisilliiniresistens-Bolivar, F. et al. (Gene 2 (1977) 95) has described the synthesis and characterization of this plasmid. Plasmid pBR322 has a molecular weight of 2.7 x 10 daltons (Bolivar, F., 35 Gene 4 (1978) 121) and contains ampicillin-resistant
R RR R
sin (Ap tn) ja tetrasykliiniresistenssin (Te :n) aiheut- tavat geenit. Edellä mainitussa Ap -geenissä on yksi 22 7 4 7 3 2 £ endonukleaasin Pst 1 tunnistuskohta. Te -geenissä on yksi tunnistuskohta kullekin seuraavista endonukleaaseista:sin (Ap tn) and tetracycline resistance (Te) genes. The aforementioned Aβ gene has a single 22 7 4 7 3 2 £ endonuclease Pst 1 recognition site. The Te gene has one recognition site for each of the following endonucleases:
Hind III, Sal I ja Bam HI. Lisäksi pBR322 sisältää yhden Eco RI:n tunnistuskohdan, kaksi Hind II:n tunnistuskohtaa, 5 viisi Eco RII:n tunnistuskohtaa, kolme Bgl I:n tunnistuskohtaa, 12 Alu I:n tunnistuskohtaa, 12 Hae II:n tunnistuskohtaa ja 17 Hae III:n tunnistuskohtaa. Tunnistuskohdat on merkitty renkaan muotoiseen pBR322-plasmidiin sivul- p la 103 Bolivarin et ai. julkaisussa. Ap -geeni häviää loh-10 kaistaessa plasmidi Pst I:n tunnistuskohdasta ja liitet-täessä vierasta DNA:ta siihen. Samoin Te häviää lohkaistaessa pBR322 endonukleaaseilla Hind III, Vai I tai Bam I ja liitettäessä vierasta DNA:ta niiden tunnistuskohtaan. Liitettäessä DNA Pst I:n tunnistuskohtaan muodostuu rekom- 15 binaatiomolekyylejä, jotka voidaan todeta kannoista, jotka c ovat sekä ampisilliinisensitiivisiä (Ap ) että tetrasyk-liiniresistenttejä (Te ) samoin liittämällä DNA Hind III:n Sai I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan muodostuu rekombi-naatiomolekyylejä, jotka voidaan todeta kannoista, jotka 20 ovat sekä ampisilliiniresistenttejä että tetrasykliini- sensitiivisiä. Siirtovektori, joka sisältää johonkin edellä mainittuun neljään tunnistuskohtaan liitettyä vierasta DNA:ta, voidaan karakterisoida siirtovektorin lääkeaine-resistenssiominalsuuksien perusteella eli siitä, onko se 25 ampisilliinisensitiivinen ja tetrasykliiniresistentti tai ampisilliiniresistentti ja tetrasykliinisensitiivinen. Siirtovektori voidaan edelleen karakterisoida poistamalla siihen liitetty vieras DNA, määrittämällä muodostuneiden kahden tuotteen molekyylipaino ja vertaamalla näitä läh-30 töaineiden molekyylipainoihin. Lisäksi karakterisointia voidaan täydentää merkitsemällä siirtovektoriin eri endo-nukleaasien tunnistuskohdat. Siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi voidaan myös määrittää. Mainitun plasmidin pBR322 koko nukleotidisekvenssi on esitetty J. Sutcliffen väitös-35 kirjassa "Nucleotide Sequence of pBR322", Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA.Price III, Sal I and Bam HI. In addition, pBR322 contains one Eco RI recognition site, two Hind II recognition sites, 5 five Eco RII recognition sites, three Bgl I recognition sites, 12 Alu I recognition sites, 12 Search II recognition sites, and 17 Search III: n identification point. Identification sites are indicated on the circular plasmid pBR322 on page 103 by Bolivar et al. In. The Aβ gene is lost when loh-10 is ligated from the plasmid Pst I recognition site and foreign DNA is inserted into it. Similarly, Te is lost upon cleavage of pBR322 by Hind III, Val I or Bam I endonucleases and insertion of foreign DNA into their recognition site. When DNA is ligated into the Pst I recognition site, recombination molecules are formed that can be detected from strains c that are both ampicillin-sensitive (Aβ) and tetracycline-resistant (Te) as well as by ligating DNA to the Hind III Sai I or Bam HI recognition site. recombination molecules are formed that can be detected in strains that are both ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive. A transfer vector containing foreign DNA fused to one of the four recognition sites mentioned above can be characterized by the drug resistance minorities of the transfer vector, i.e., whether it is ampicillin-sensitive and tetracycline-resistant or ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive. The transfer vector can be further characterized by removing the foreign DNA attached to it, determining the molecular weights of the two products formed, and comparing these to the molecular weights of the starting materials. In addition, the characterization can be supplemented by labeling the transfer sites of different endo-nucleases in the transfer vector. The sequence of the transferred DNA molecule can also be determined. The entire nucleotide sequence of said plasmid pBR322 is shown in J. Sutcliffe's dissertation-35 "Nucleotide Sequence of pBR322", Harvard University, Cambridge, Massachusetts, USA.
23 7473223 74732
Samoin plasmidia pBR313 on pitkälle karakterisoitu. Tämän plasmidin syntetisoinnin ja karakterisoinnin ovat kuvanneet Bolivar, F. et ai. (Gene 2, (1977) 75). Plasmidin pBR313 molekyylipaino on 5,8 x 10^ daltonia, ja se £ 5 sisältää ampisilliiniresistenssin (Ap ) ja tetrasykliini- resistenssin (Te ) aiheuttavat geenit. Plasmidin pBR313 £Similarly, plasmid pBR313 has been highly characterized. The synthesis and characterization of this plasmid has been described by Bolivar, F. et al. (Gene 2, (1977) 75). Plasmid pBR313 has a molecular weight of 5.8 x 10 4 daltons and contains 5 genes for ampicillin resistance (Aβ) and tetracycline resistance (Te). Plasmid pBR313 £
Te -geenissä on yksi tunnistuskohta kullekin seuraavista nukleaaseista: Hind III, Sal I ja Bam HI. Plasmidin pBR313 tunnistuskohdat eri endonukleaaseille on määritetty täydel-10 lisesti, ja tästä tuloksena saatu tunnistuskohtakartta on esitetty sivulla 84 Bolivarin et ai. julkaisussa. Liitettäessä vierasta DNA:ta Hind III:n, Sai I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan tetrasykliiniresistenssi häviää. Täten yhdistelmä-DNA-molekyylejä löydetään kannoista, jotka ovat 15 sekä ampisilliiniresistenttejä että tetrasykliinisensitii- visiä. Siirtovektori voidaan karakterisoida lääkeainere-sistenssiominaisuuksien, siirretyn DNA-sekvenssin, restrik-tioentsyymien tunnistuskohtakartan ja edellä mainittujen molekyylipainojen perusteella.The Te gene has one recognition site for each of the following nucleases: Hind III, Sal I, and Bam HI. The recognition sites of plasmid pBR313 for the various endonucleases have been fully determined, and the resulting recognition site map is shown on page 84 by Bolivar et al. In. When foreign DNA is ligated into the Hind III, Sai I, or Bam HI recognition site, tetracycline resistance disappears. Thus, recombinant DNA molecules are found in strains that are both ampicillin-resistant and tetracycline-sensitive. The transfer vector can be characterized on the basis of drug resistance properties, the transferred DNA sequence, the restriction enzyme recognition site map, and the molecular weights mentioned above.
20 Kolmas plasmidi, jota on pitkälle karakterisoitu, on pMB9. Tämän plasmidin valmistusmenetelmän ovat esittäneet Rodriguez, R.L. et ai. (edellä) ja Bolivar, F. et ai. (Gene 2 (1977) 75). Plasmidin pBM9 molekyylipaino on 3,5The third highly characterized plasmid is pMB9. This plasmid preparation method is described by Rodriguez, R.L. et al. (above) and Bolivar, F. et al. (Gene 2 (1977) 75). Plasmid pBM9 has a molecular weight of 3.5
x 10^ daltonia, ja se sisältää tetrasykliiniresistenssin Rx 10 ^ daltons and contains tetracycline resistance R
25 (Te ) aiheuttavan geenin. Tämä plasmidi sisältää yhden tunnistuskohdan kullekin seuraavista endonukleaaseista:25 (Te) causing gene. This plasmid contains one recognition site for each of the following endonucleases:
Eco Rl, Hind III, Sal I ja Bam HI. Näistä kolmen jälkim-Eco Rl, Hind III, Sal I and Bam HI. Of these three
OO
mäisen tunnistuskohdat sijaitsevat Te -geeneissä. Liitettäessä vierasta DNA:ta Hind III:n, Sai I:n tai Bam HI:n 30 tunnistuskohtaan tetrasykliiniresistenssi häviää. Siirto- vektori, joka sisältää vierasta DNA:ta joissakin näistä kohdista, voidaan karakterisoida tämän ominaisuuden perusteella. Tämä siirtovektori voidaan edelleen karakterisoida määrittämällä siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi, ver-35 taamalla molekyylipainoja ja tunnistuskohta-analyysillä, kuten edellä on kuvattu.recognition sites are located in the Te genes. When foreign DNA is ligated to the 30 recognition sites of Hind III, Sai I or Bam HI, tetracycline resistance disappears. A transfer vector containing foreign DNA at some of these sites can be characterized by this property. This transfer vector can be further characterized by sequencing the transferred DNA molecule, comparing molecular weights, and by recognition site analysis as described above.
24 7473224 74732
Plasmidia pSClOI on pitkälle karakterisoitu. Cohen, S.H. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293) ovat kuvanneet tämän plasmidin syntetisoinnin ja alustavan karakterisoinnin. Karakterisointia ovat täydentäneet Cohen, 5 S.N. et ai. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 3240,Plasmid pSC10I has been highly characterized. Cohen, S.H. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293) have described the synthesis and preliminary characterization of this plasmid. Characterization has been supplemented by Cohen, 5 S.N. et al. (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 3240,
Boyer, H.W. et ai. (Recombinant Molecules), Beers, R.F. ja Basset, E.G., Raven Press, New York, s. 12 (1977) ja Cohen, S.N. et ai. (Recombinat Molecules, s. 91). Plasmidin pSC101 molekyylipaino on 5,8 x 10° daltonia, ja se si-10 sältää tetrasykliiniresistenssin (Te ) aiheuttavan geenin.Boyer, H.W. et al. (Recombinant Molecules), Beers, R.F. and Basset, E.G., Raven Press, New York, p. 12 (1977) and Cohen, S.N. et al. (Recombinat Molecules, p. 91). Plasmid pSC101 has a molecular weight of 5.8 x 10 ° daltons and contains the gene that causes tetracycline resistance (Te).
t>t>
Te -geeni sisältää yhden tunnistuskohdan kullekin seuraa-vista endonukleaaseista: Hind III, Sal I ja Bam HI. Lisäksi plasmici pSd01 sisältää yhden Eco RI:n tunnistuskohdan, yhden Hpa I:n tunnistuskohdan, yhden Sma I:n tun-15 nistuskohdan ja neljä Hinc II:n tunnistuskohtaa. Tetra-sykliiniresistenssi häviää halkaistaessa pSC101 endonuk-leaaseilla Hind III, Sal I tai Bam HI ja liitettäessä vierasta DNA:ta näiden tunnistuskohtaan. Liitettäessä DNA Hind III:n, Sai I:n tai Bam HI:n tunnistuskohtaan re-20 kombinaatiomolekyylejä löydetään viljelmistä, jotka ovat tetrasykliinisensitiivisiä. Siirtovektori, joka sisältää johonkin edellä mainittuun kolmeen kohtaan liitettyä vierasta DNA:ta, voidaan karakterisoida siirtovektorin re-sistenssiominaisuuksien perusteella. Siirtovektori voidaan 25 edelleen karakterisoida (a) poistamalla siirretty vieras DNA-sekvenssi, määrittämällä molekyylipainot ja vertaamalla niitä keskenään, (b) laatimalla tunnistuskohtakartta ja (c) määrittämällä siirretyn DNA-molekyylin sekvenssi.The Te gene contains one recognition site for each of the following endonucleases: Hind III, Sal I and Bam HI. In addition, plasmid pSd01 contains one Eco RI recognition site, one Hpa I recognition site, one Sma I recognition site, and four Hinc II recognition sites. Tetra-cyclin resistance disappears upon cleavage of pSC101 by Hind III, Sal I or Bam HI endonucleases and insertion of foreign DNA into their recognition site. When ligated to the Hind III, Sai I, or Bam HI recognition site, re-20 combination molecules are found in cultures that are tetracycline sensitive. A transfer vector containing foreign DNA ligated to one of the three sites mentioned above can be characterized by the resistance properties of the transfer vector. The transfer vector can be further characterized by (a) deleting the transferred foreign DNA sequence, determining and comparing molecular weights, (b) constructing a recognition site map, and (c) determining the sequence of the transferred DNA molecule.
Voidaan käyttää useita vektoreita transformoitaes-30 sa Bacillus subtilista. Nämä vektorit on johdettu mikro- organismista Staphylococcus aureus (ks. Fordanescu, S., J. Bakteriol. 124 (1974) 597 ja Ehrlich, S.D., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74 (1977) 1680). Näillä plasmideilla on määrätty resistenssi ja niillä on määrättyjä restriktio-35 endonukleaasikohtia. Esimerkiksi plasmidilla pC194 aikaan saadaan resistenssiä klooriamfenikolille (Cm), se sisältää yhden ainoan Hind ΙΙΙ-kohdan ja sen molekyylipaino 25 7 4 7 32 on 1,8 x 10^ daltonia. Vieras DNA liittyy siten plasmidm pC194 Hind III-kohtaan. Vieraan DNS:n sisältävä siirto- vektori voidaan karakterisoida sen resistenssin perus-£ teella (Cm ). Siirtovektori voidaan myös karakterisoida 5 poistamalla liitetty DNA määrittelemällä kahden tuotteen molekyylipaino, verrattuna lähtöaineiden molekyylipainoon. Voidaan myös määrittää liitetyn DNA:n sekvenssi.Several vectors can be used to transform Bacillus subtilis. These vectors are derived from the microorganism Staphylococcus aureus (see Fordanescu, S., J. Bakteriol. 124 (1974) 597 and Ehrlich, S.D., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74 (1977) 1680). These plasmids have specific resistance and specific restriction endonuclease sites. For example, plasmid pC194 confers resistance to chloramphenicol (Cm), contains a single HindIII site, and has a molecular weight of 1.8 x 10 3 daltons. The foreign DNA thus binds to the Hind III site of plasmid pC194. A transfer vector containing a foreign DNA can be characterized by its resistance (Cm). The transfer vector can also be characterized by removing the ligated DNA by determining the molecular weight of the two products, compared to the molecular weight of the starting materials. The sequence of the ligated DNA can also be determined.
Sopivan isännän valinnassa on monia mahdollisuuksia samoin kuin plasmidin valinnassa. Tässä selostukses-10 sa kuvattuihin menetelmiin on kehitetty E. colikanta X-1776, jonka NIH on hyväksynyt, kun käytetään P2-työsken-telytiloja, ks. Curtiss III, R., Ann. Rev. Microbiol. 30, 507 (1976). E. coli RR-1 on sopiva, kun P3-työskentely-tilat ovat käytettävissä.There are many possibilities in selecting a suitable host as well as in selecting a plasmid. E. coli strain X-1776, approved by the NIH when using P2 working facilities, has been developed for the methods described in this specification. Curtiss III, R., Ann. Rev. Microbiol. 30, 507 (1976). E. coli RR-1 is suitable when P3 working spaces are available.
15 Rekombinoidut plasmidit muodostetaan siten, että sekoitetaan keskenään restriktioendonukleaaseilla käsiteltyä plasmidi-DNA:ta ja cDNA:ta, jonka pääteryhmät ovat vastaavasti käsitellyt. Plasmidi-DNA:ta käytetään suuri molaarinen ylimäärä cDNA:han verrattuna, jotta cDNA-seg-20 mentit muodostaisivat mahdollisimman vähän kombinaatteja toistensa kanssa. Aikaisemmissa menetelmissä tämä on johtanut siihen, että suurin osa kierrossa olevista plasmi-deista on sellaisia, jotka eivät sisällä cDNA-fragment-tia. Näin ollen valintaprosessista on tullut vaivalloi-25 nen ja aikaavievä. Aikaisemmin tämä ongelma on ratkaistu siten, että on yritetty rakentaa sellaisia DNA-vektoreita, joissa on restriktioendonukleaasin tunnistuskohta sopivan merkkigeenin keskellä siten, että rekombinantin liittäminen jakaa geenin ja samalla geenin koodaama toiminta 30 häviää.Recombinant plasmids are constructed by mixing restriction endonuclease-treated plasmid DNA with cDNA terminated accordingly. Plasmid DNA is used in a large molar excess over the cDNA to minimize combinations of cDNA segments with each other. In previous methods, this has resulted in most of the plasmids in circulation being those that do not contain a cDNA fragment. As a result, the selection process has become cumbersome and time consuming. In the past, this problem has been solved by attempting to construct DNA vectors with a restriction endonuclease recognition site in the middle of a suitable marker gene such that recombinant insertion divides the gene and at the same time the function encoded by the gene is lost.
On edullista käyttää sellaista menetelmää, jolla niiden pesäkkeiden lukumäärä saadaan mahdollisimman pieneksi, joista rekombinoitua plasmidia etsitään. Menetelmässä toimitaan siten, että restriktioendonukleaasil-35 la katkaistu plasmidi-DNA käsitellään alkalisella fosfa- taasilla (valmistaja Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey). Alkalinen fosfataasi poistaa 5'- 26 74732 päiden fosfaatit endonukleaasin synnyttämistä plasmidin päistä ja estää plasmidi-DNA:n itseligaation. Näin ollen renkaanmuodostus ja samalla transformaatio riippuu siitä, että tapahtuu 5'-fosforyloidut päät sisältävän DNA-frag-5 mentin liittyminen. Kuvattu menetelmä vähentää ilman re-kombinaatiota tapahtuvan transformaation suhteellista 4 esiintymistä määrään, joka on alle 1-10 .It is preferred to use a method that minimizes the number of colonies from which the recombinant plasmid is sought. The method is performed by treating restriction endonuclease-35a-digested plasmid DNA with alkaline phosphatase (manufactured by Worthington Biochemical Corporation, Freehold, New Jersey). Alkaline phosphatase removes phosphates from the 5 'to 26,74732 ends from the ends of the plasmid generated by the endonuclease and prevents self-ligation of the plasmid DNA. Thus, ring formation and thus transformation depends on the incorporation of a DNA fragment containing 5'-phosphorylated ends. The method described reduces the relative incidence of transformation without recombination to an amount less than 1-10.
Tämä keksintö perustuu siihen, että DNA-ligaasin katalysoima reaktio tapahtuu DNA:n 5'-fosfaattipääteryh-10 män ja DNA:n 3'-hydroksyylipääteryhmän välillä. Jos 5'- fosfaatti puuttuu, ei liittymisreaktiota tapahdu. Kun kaksisäikeiset DNA:t pitää yhdistää, on olemassa kolme tilannetta, kuten taulukosta 1 ilmenee.This invention is based on the fact that the reaction catalyzed by DNA ligase takes place between the 5'-phosphate end group of DNA and the 3'-hydroxyl end group of DNA. In the absence of 5'-phosphate, no coupling reaction occurs. When double-stranded DNAs need to be combined, there are three situations, as shown in Table 1.
15 Taulukko 115 Table 1
Tapaus Reagoivat yhdisteet_Ligaasituote_ I 3' 5' 3' 5' -OH H -Ο-,ΡΟ - -O-P-O--- + Δ J + ou n -0P03H2 HO---O-P-O- 20 5' 3' 5' 3' II 3' 5’ 3' 5’ - OH Η,Ο.,Ρ-0- -O-P-O-Case Reactive compounds_Ligase product_ I 3 '5' 3 '5' -OH H -Ο-, ΡΟ - -OPO --- + Δ J + ou n -0P03H2 HO --- OPO- 20 5 '3' 5 '3' II 3 '5' 3 '5' - OH Η, Ο., Ρ-0- -OPO-
+ z J +H O+ z J + H O
-OH OH---OH HO--2 25 5' 3' 5' 3' i III 3' 5' -OH HO- ei reaktiota — OH + HO---- 30 5' 3'-OH OH --- OH HO - 2 25 5 '3' 5 '3' i III 3 '5' -OH HO- no reaction - OH + HO ---- 30 5 '3'
Taulukossa 1 on kaksisäikeinen DNA esitetty kaaviol-lisesti yhtenäisinä yhdensuuntaisina viivoina ja niiden vastaavat 5'- ja 3'-pääteryhmät on merkitty hydroksyyleik-35 si (OH) tai fosfaateiksi (OPOgH2). Tapauksessa I on kum massakin reagoivassa molekyylissä päissä 5'-fosfaatti, ja näin ollen molemmat säikeet yhtyvät toisiinsa kovalentti- 27 7 4 7 3 2 sesti. Tapauksessa II on liitettävistä päistä vain toisessa 5'-fosfaatti ja näin ollen vain toinen liitettävistä säikeistä liittyy toiseen kovalenttisesti ja toiseen sähkeeseen jää epäjatkuvuuskohta. Kovalenttisesti liittymä-5 tön säie pysyy assosioituneena liittyneeseen sähkeeseen vetysiltojen avulla, jotka esiintyvät vastakkaisten säikeiden komplementaaristen emäsparien välillä. Tapauksessa III ei kummassakaan reagoivassa päässä ole 5'-fosfaattia eikä yhdistyrnisreaktiota tapahdu.In Table 1, double-stranded DNA is shown schematically as solid parallel lines and their respective 5 'and 3' end groups are labeled hydroxyl (OH) or phosphates (OPOgH2). In case I, each of the reacting molecules contains 5'-phosphate at the ends, and thus the two strands covalently join each other 27 7 4 7 3 2. In case II, only one of the ends to be joined contains 5'-phosphate and thus only one of the strands to be joined is covalently attached to the other and a discontinuity point remains in the other telegram. The covalently unjointed strand remains associated with the joined telegram by hydrogen bridges present between the complementary base pairs of the opposite strands. In case III, there is no 5'-phosphate at either reactive end and no compound reaction occurs.
10 Näin ollen pitää poistaa 5'-fosfaattiryhmä sellai sesta päästä, jonka liittyminen toiseen halutaan estää. Käytettäväksi sopii mikä tahansa 5'-fosfaattiryhmän poistomenetelmä, joka ei muuten vahingoita DNA-rakennetta. Mieluiten käytetään alkalisen fosfataasin katalysoimaa 15 hydrolyysiä.10 It is therefore necessary to remove the 5 'phosphate group from the end to be prevented from joining the other. Any method of removing the 5 'phosphate group that does not otherwise damage the DNA structure is suitable for use. Preferably, alkaline phosphatase catalyzed hydrolysis is used.
Edellä kuvattu menetelmä on hyödyllinen myös siinä tapauksessa, että lineaarinen DNA-molekyyli halutaan katkaista kahteen alafragmenttiin, tavallisesti restriktio-endonukleaasia käyttämällä, ja sen jälkeen rekonstruoida 20 alkuperäiseksi sekvenssiksi. Alafragmentit voidaan puhdisThe method described above is also useful in the case where it is desired to cleave a linear DNA molecule into two subfragments, usually using a restriction endonuclease, and then reconstruct it into the original sequence. The subfragments can be purified
taa erikseen ja haluttu sekvenssi voidaan rekonstruoida yhdistämällä alafragmentit. Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää DNA-ligaasia, joka katalysoi DNA-fragmenttien päiden liittymisen toisiinsa, ks. Sgaramella, V., Van de 25 Sande, J.H. ja Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sei. USAseparately and the desired sequence can be reconstructed by combining the subfragments. For this purpose, a DNA ligase can be used which catalyzes the annealing of the ends of the DNA fragments, cf. Sgaramella, V., Van de Sande, J.H. and Khorana, H.G., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.
67, 1468 (1970). Jos yhdistettävät sekvenssit eivät ole tylppäpäisiä, voidaan käyttää E. colista saatua ligaasia, ks. Modrich, P. ja Lehmann, I.R., J. Biol. Chem. 245, 3626 (1970).67, 1468 (1970). If the sequences to be joined are not blunt-ended, ligase from E. coli can be used, cf. Modrich, P. and Lehmann, I.R., J. Biol. Chem. 245, 3626 (1970).
30 Alkuperäisen sekvenssin rekonstruointia restriktio- endonukleaasikäsittelyllä saaduista alafragmenteista parantaa suuresti, jos voidaan käyttää menetelmää, jossa sopimattomien sekvenssien rekonstruoinnilta vältytään. Sopimaton tulos voidaan välttää, jos halutun sekvenssin 35 omaava homogeenisen pituinen cDNA-fragmentti käsitellään reagenssilla, joka kykenee poistamaan 5'-päätefosfaatti-ryhmät cDNArsta ennen kuin homogeeninen cDNA lohkeaa re-striktioendonukleaasin vaikutuksesta. Tässä alkalinen 28 74732 fosfataasi on edullinen entsyymi. 5'-päätefosfaatit ovat rakenteellinen edellytys DNA-ligaasin alafragmentteja yhdistävälle vaikutukselle. Näin ollen sellaisia päitä ei voida yhdistää kovalenttisesti, joissa ei ole 5'-pääte-5 fosfaattia. DNA-alafragmentit voidaan yhdistää vain sel laisiin päihin, jotka sisältävät 51-päätefosfaatin, joka on muodostunut restriktioendonukleaasin eristettyyn DNA: hän kohdistaman katkaisevan vaikutuksen tuloksena.Reconstruction of the original sequence from the subfragments obtained by restriction endonuclease treatment is greatly improved if a method can be used which avoids the reconstruction of inappropriate sequences. An inappropriate result can be avoided if a homogeneous length cDNA fragment having the desired sequence 35 is treated with a reagent capable of removing the 5 'terminal phosphate groups from the cDNA before the homogeneous cDNA is cleaved by restriction endonuclease. Here, alkaline phosphatase 28,74732 is the preferred enzyme. 5 'terminal phosphates are a structural prerequisite for the binding activity of DNA ligase subfragments. Thus, ends without a 5'-terminal phosphate cannot be covalently joined. DNA subfragments can only be joined to ends that contain a 51-terminal phosphate formed as a result of the cleavage effect of the restriction endonuclease on the isolated DNA.
Edellä selostettu menettely estää sopimattomimman 10 liittymisreaktion, nimittäin sen, että kaksi fragmenttia liittyisi käänteisessä järjestyksessä eli takaosa etuosaan eikä etuosa takaosaan. Muita mahdollisia sivureaktioita, kuten dimeroitumista tai renkaanmuodostusta ei saada estetyiksi, koska nämä tapahtuvat reaktiotyypin II 15 mukaisesti, vrt. taulukkoa 1 edellä. Tällaiset sivureaktiot ovat kuitenkin vähemmän haitallisia, koska ne johtavat fysikaalisesti identifioitaviin ja erotettaviin tuotteisiin, kun taas käänteinen rekombinaatio ei sitä tee.The procedure described above prevents the most inappropriate joining reaction, namely that the two fragments join in reverse order, i.e. the back to the front and not the front to the back. Other possible side reactions, such as dimerization or ring formation, cannot be prevented, as these occur according to reaction type II, cf. Table 1 above. However, such side reactions are less detrimental because they result in physically identifiable and separable products, whereas reverse recombination does not.
Edellä kuvattujen menetelmien valaisemiseksi rotan 20 kasvuhormonin cDNA-koodi eristettiin, rekombinoitiin plas- midin kanssa ja siirrettiin E. coliin. Kun E. coli oli replikoitunut voimakkaasti, eristettiin noin 800 nukleotidia sisältävä sekvenssi ja havaittiin, että se sisälsi koodin rotan koko kasvuhormonille sekä osille prekursori-25 peptidiä ja osan translatioitumatonta 5'-aluetta.To illustrate the methods described above, the rat growth hormone cDNA code was isolated, recombined with the plasmid, and transferred to E. coli. After high replication in E. coli, a sequence of about 800 nucleotides was isolated and found to contain a code for whole rat growth hormone as well as portions of the precursor peptide and a portion of the untranslated 5 'region.
Juuri kuvatulla menetelmällä voidaan eristää ja puhdistaa korkeamman organismin geeni, myös ihmisen geeni, ja siirtää se mikro-organismiin, jossa se replikoi-tuu. Selostuksessa kuvataan uusia rekombinoituja plas-30 mideja, jotka sisältävät eristetyn geenin kokonaan tai osia siitä. Selostuksessa kuvataan uusia mikro-organismeja, joita ei tähän mennessä ole löydetty luonnosta, ja joiden geneettinen rakenne sisältää korkeamman organismin geenin. Seuraavissa esimerkeissä kuvataan rekom-35 binoituja plasmideja, jotka sisältävät osia rotan kas-vuhormonigeenistä ja ihmisen kasvuhormonigeenistä, sekä uusia mikro-organismeja, jotka sisältävät mainittuja geenejä.By the method just described, a gene of a higher organism, including a human gene, can be isolated and purified and transferred to a microorganism in which it replicates. The description describes novel recombinant plasmids containing all or part of the isolated gene. The report describes new microorganisms that have not been found in nature to date and whose genetic structure contains the gene of a higher organism. The following examples describe recombinant plasmids containing portions of the rat growth hormone gene and the human growth hormone gene, as well as novel microorganisms containing said genes.
29 7473229 74732
Esimerkki 1 Tässä esimerkissä selitetään rotan kasvuhormonin rakennegeenin DNA-sekvenssin eristys ja puhdistus, rotan kasvuhormonin koko rakennegeenin sisältävän siirtovekto-5 rin syntetisointi ja sellaisen mikro-organismin konstruointi, jossa rotan kasvuhormonin rakennegeeni on geneettisen rakenteen osana.Example 1 This example describes the isolation and purification of the DNA sequence of the rat growth hormone structural gene, the synthesis of a transfer vector containing the entire rat growth hormone structural gene, and the construction of a microorganism in which the rat growth hormone structural gene is part of a genetic construct.
Kun on kyse muista kuin ihmisestä peräisin olevista geeneistä, turvallisuusmääräykset eivät vaadi cDNA:n 10 eristämistä erikoisen puhtaana. Näin ollen on mahdollista eristää rotan kasvuhormonin rakennegeenin koko cDNA siten, että eristetään elektroforeettisesti noin 800 emäsparia sisältävä DNA, jonka tiedetään vastaavan rotan kasvuhormonin tunnettua aminohapposekvenssiä. Rotan kasvuhormonin 15 mRNA:n lähteenä käytettiin viljeltyjä rotan aivolisäke- soluja, jotka olivat solupolven GH-1 alaklooni, ja joita myy American Type Culture Collection, ks. Tashjian, A.H., et ai., Endochrinology 82, 342 (1968). Kun tällaisia soluja kasvatetaan normaaliolosuhteissa, kasvuhormonin mRNA 20 edustaa vain pientä prosenttiosuutta eli noin 1-3 % RNA:n sisältävästä kokonais-poly-A:sta. Kasvuhormonin mRNA:n tasoa pystyttiin kuitenkin nostamaan kilpirauhashormonien ja glukokortikoidien synergistisellä vaikutuksella. RNA 0 saatiin 5 x 10 soluista, jotka oli kasvatettu suspensio-25 viljelmästä, johon oli 4 vuorokautta ennen solujen talteenottoa lisätty 1 mM deksametasonia ja 10 nM L-trijodityro-niinia. Polyadenyloitu RNA eristettiin viljeltyjen solujen sytoplasmisesta kalvojakeesta, ks. Martial, J.A., Baxter, J.D., Goodman, H.M. ja Seeburg, P.H., Proc. Natl.In the case of non-human genes, safety regulations do not require the isolation of cDNA 10 in a particularly pure manner. Thus, it is possible to isolate the entire cDNA of the rat growth hormone structural gene by electrophoretically isolating DNA containing about 800 base pairs known to correspond to the known amino acid sequence of rat growth hormone. Cultured rat pituitary cells, a GH-1 subclone of the cell line and sold by the American Type Culture Collection, were used as a source of rat growth hormone 15 mRNA. Tashjian, A.H., et al., Endochrinology 82, 342 (1968). When such cells are grown under normal conditions, growth hormone mRNA 20 represents only a small percentage, i.e., about 1-3% of the total poly-A containing RNA. However, the level of growth hormone mRNA could be increased by the synergistic effect of thyroid hormones and glucocorticoids. RNA 0 was obtained from 5 x 10 cells grown in suspension-25 culture supplemented with 1 mM dexamethasone and 10 nM L-triiodothyronine 4 days before cell recovery. Polyadenylated RNA was isolated from the cytoplasmic membrane fraction of cultured cells, cf. Martial, J.A., Baxter, J.D., Goodman, H.M. and Seeburg, P.H., Proc. Natl.
30 Acad. Sei. USA 74, 1816 (1977) ja Bancroft, F.C., Wu, G.30 Acad. Sci. USA 74, 1816 (1977) and Bancroft, F.C., Wu, G.
ja Zubay, G., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70, 3646 (1973). mRNA puhdistettiin ja transskriboitiin kaksisäikeiseksi cDNArksi (ks. kantahakemuksen esimerkkejä). Geelielektro-foreesifraktioinnissa havaittiin heikko, mutta silti sel-35 vä kaista, joka vastasi noin 800 emäsparin pituista DNA: ta.and Zubay, G., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70, 3646 (1973). The mRNA was purified and transcribed into double-stranded cDNA (see examples of the parent application). Gel electrophoresis fractionation showed a weak but still clear band corresponding to about 800 base pairs of DNA.
30 7 4 7 3 230 7 4 7 3 2
Koko viljeltyjen aivolisäkesolujen mRNA:sta trans-skriboidun cDNA:n käsittely Hha I-endonukleaasilla antoi kaksi elektroforeettisessa erotuksessa ilmenevää suurempaa DNA-fragmenttia, jotka vastasivat noin 320 nukleoti-5 dia (fragmentti A) ja 240 nukleotidia (fragmentti B). Kun fragmenttien A ja B nukleotidisekvenssit analysoitiin kan-tahakemuksen esimerkissä 5 kuvatulla tavalla, havaittiin, että nämä fragmentit olivat todella rotan kasvuhormonin koodin osia, kun verrattiin julkaistuihin rotan kasvuhor-10 monin aminohapposekvenssitietoihin ja muihin tunnettuihin kasvuhormonisekvensseihin, ks. Wallis, M. ja Davies, R.V.N., Growth Hormone and Realted Peptides (Eds., Copecile, A. ja Muller, E.E.) ss. 1-14 (Elsevier, New York, 1976) ja Dayhoff, M.O., Atlas of Protein Sequence and Structure, 15 5, suppl. 2, ss. 120-121 (National Biomedical ResearchTreatment of cDNA transcribed from the mRNA of whole cultured pituitary cells with Hha I endonuclease yielded two larger DNA fragments expressed by electrophoretic separation, corresponding to approximately 320 nucleotides-5 dia (fragment A) and 240 nucleotides (fragment B). When the nucleotide sequences of fragments A and B were analyzed as described in Example 5 of the strain application, it was found that these fragments were indeed parts of the rat growth hormone code when compared to published rat growth hormone amino acid sequence data and other known growth hormone sequences, cf. Wallis, M. and Davies, R.V.N., Growth Hormone and Realted Peptides (Eds., Copecile, A. and Muller, E.E.) ss. 1-14 (Elsevier, New York, 1976) and Dayhoff, M.O., Atlas of Protein Sequence and Structure, 15 5, suppl. 2, ss. 120-121 (National Biomedical Research
Foundation, Washington, D.C. 1976). Kun 800 emäsparia sisältävä kaksisäikeinen cDNA eristettiin elektroforeetti-sesti edellä kuvatulla tavalla ja sille suoritettiin samanlainen Hha I-endonukleaasikäsittely, päätuotteiden 20 joukosta löydettiin kaksi fragmenttia, jotka vastasivat pituudeltaan fragmentteja A ja B.Foundation, Washington, D.C. 1976). When the 800 bp double-stranded cDNA was isolated electrophoretically as described above and subjected to similar Hha I endonuclease treatment, two fragments corresponding to fragments A and B in length were found among the main products.
Koska noin 800 emäsparia sisältävää rotan kasvuhormonin cDNA:ta ei puhdistettu restriktioendonukleaasi-käsittelyä varten, oli tarpeen käsitellä DNA parittomien 25 yksisäikeisten päiden poistamiseksi. Tällaisten paritto mien päiden poistaminen tapahtui ennen elektroforeettis-ta erotusta liuoksessa, joka sisälsi 25 μΐ 60 mM Tris-HCl, pH 7,5, 8 mM MgC^* 10 mM β-merkaptoetanolia, 1 mM ATP ja dATP, dTTP, dGTP ja dCTP (200 μΜ kutakin). Kun seos-30 ta inkuboitiin 10 minuuttia 10°C:ssa 1 yksikön kanssa E. colin DNA-polymeraasi I:tä, saatiin ulkonevat 3'-päät poistetuiksi ja ulkonevat 5'-päät täytetyiksi eksonukleo-lyyttisesti. Boehringer-Mannheim Biochemicals, Indianapolis, Indiana, myy DNA-polymeraasi I:tä.Because rat growth hormone cDNA containing about 800 base pairs was not purified for restriction endonuclease treatment, it was necessary to process the DNA to remove the odd single-stranded ends. Removal of such unpaired ends occurred prior to electrophoretic separation in a solution containing 25 μΐ 60 mM Tris-HCl, pH 7.5, 8 mM MgCl 2, 10 mM β-mercaptoethanol, 1 mM ATP and dATP, dTTP, dGTP and dCTP (200 μΜ each). When the mixture was incubated for 10 minutes at 10 ° C with 1 unit of E. coli DNA polymerase I, the protruding 3 'ends were removed and the protruding 5' ends were filled exonucleolytically. Boehringer-Mannheim Biochemicals, Indianapolis, Indiana, sells DNA polymerase I.
35 Noin 800 emäsparia sisältävään rotan kasvuhormoniin liitettiin Hind ΙΙΙ-tunnistuskohta kantahakemuksen esi- 31 / / w ^ merkissä 3 kuvatulla tavalla. Plasmidi pBR322, jossa oli ampisilliinille vastustuskyvyn antava geeni ja Hind III-kohta siinä geenissä, joka antaa vastustuskyvyn tetra-sykliinille, käsiteltiin Hind ΙΙΙ-endonukleaasilla ja 5 alkalisella fosfataasilla kantahakemuksen esimerkissä 4 kuvatulla tavalla. Käsiteltyyn plasmidiin liitettiin 800 emäsparia sisältävä rotan kasvuhormonin cDNA DNA-ligaasin avulla kantahakemuksen esimerkin 3 mukaisella tavalla. Ligaasireaktioseos käytettiin E. coli X-1776-solususpen-10 sion transformontointiin kantahakemuksen esimerkissä 4 kuvatulla tavalla. Rekombinanttipesäkkeet valittiin sen perusteella, että ne kasvoivat ampisilliiniä sisältävällä alustalla, mutta eivät alustalla, joka sisälsi 20 \ig/ ml tetrasykliiniä. Saatiin kymmenen sellaista pesäkettä, 15 joissa oli plasmidi, johon oli liittyneenä noin 800 emäs- paria sisältävä osa, joka irtosi Hind ΙΙΙ-katkaisulla.A rat growth hormone containing about 800 base pairs was attached to a HindIII recognition site as described in Example 3 of the parent application. Plasmid pBR322, which had an ampicillin resistance gene and a Hind III site in the tetracycline resistance gene, was treated with Hind β endonuclease and alkaline phosphatase as described in Example 4 of the parent application. An 800-bp rat growth hormone cDNA was ligated to the treated plasmid using DNA ligase as in Example 3 of the parent application. The ligase reaction mixture was used to transform E. coli X-1776 cell suspension as described in Example 4 of the parent application. Recombinant colonies were selected on the basis that they were grown on ampicillin-containing medium but not on medium containing 20 μg / ml tetracycline. Ten colonies were obtained with a plasmid joined by an approximately 800 base pair fragment cleaved by HindIII cleavage.
800 emäsparia sisältävää rotan kasvuhormonin DNA: ta eristettiin preparatiivinen määrä rekombinanttikloonis-ta pRGH-1 ja eristetyn DNA:n nukleotidisekvenssi määritet-20 tiin kantahakemuksen esimerkissä 5 kuvatulla tavalla. Löydetty nukleotidisekvenssi sisälsi 5’-päässä alueen, jossa rotan kasvuhormonia vastaavaa translaatiota ei ollut tapahtunut, ja sekvenssin 26 aminohapolle, jotka ovat kasvuhormonin prekursoriproteiinissa ennen eristystä. Taulukos- 25 sa 2 on myös esitetty geenisekvenssistä johdettu mRNA- sekvenssi. Ennustettu aminohapposekvenssi vastaa kohtia 1 ja 8 lukuunottamatta hyvin rotan kasvuhormonin osia, joita Wallis ja Davies ovat selostaneet (vrt. edellä) ja jotka koskevat kohtia 1-43, 65-69, 108-113, 133-143 ja 30 150-190.A preparative amount of 800 bp rat growth hormone DNA was isolated from recombinant clone pRGH-1 and the nucleotide sequence of the isolated DNA was determined as described in Example 5 of the parent application. The nucleotide sequence found contained at the 5 'end a region in which no translation corresponding to rat growth hormone had occurred and a sequence for 26 amino acids present in the growth hormone precursor protein prior to isolation. Table 2 also shows the mRNA sequence derived from the gene sequence. The predicted amino acid sequence corresponds to positions 1 and 8, with the exception of the portions of rat growth hormone described by Wallis and Davies (cf. above) for positions 1-43, 65-69, 108-113, 133-143, and 150-190.
32 74732 du au 3 o c o wo wo HU h 3 h ait- 43 π — e >,< e 43 o o . -Jo p-jo a.:— oo n e n e H< e32 74732 du au 3 o c o wo wo HU h 3 h ait- 43 π - e>, <e 43 o o. -Jo p-jo a.:— oo n e n e H <e
<3 30 CO WO 3 0 30 C-O 30 O<3 30 CO WO 30 0 C-O 30 O
. , '"J 0)!-> He >.0 — t— 3 H W < H C t-. , '"J 0)! -> He> .0 - t— 3 H W <H C t-
g'H HO OO OH H C HO C O OO Og'H HO OO OH H C HO C O OO O
Q»D WO WO 30 30 W < H H 3 < Ö p £ < 43 H 3 H >> C < »—I o oQ »D WO WO 30 30 W <H H 3 <Ö p £ <43 H 3 H >> C <» —I o o
. -g £ U H = U H H OO H C HH CO O. -g £ U H = U H H OO H C HH CO O
5 5¾ 30 030 3H 030 30 OHO WO <5 5¾ 30 030 3H 030 30 OHO WO <
T} 'dp 3 H (NOH H O CO 3 H H C -3-00 ;>-, < HT} 'dp 3 H (NOH H O CO 3 H H C -3-00;> -, <H
ό E > -1 u no e o no o o — h e n e hό E> -1 u no e o no o o - h e n e h
Q Q 30 wo OH 30 Π H C C WO OQ Q 30 wo OH 30 Π H C C WO O
— -P 34 O H ·—I C i—1 O 3H >, C --1 c H C O- -P 34 O H · —I C i — 1 O 3 H>, C - 1 c H C O
0_gc HO so <0 HU H H oo c:o o0_gc HO so <0 HU H H oo c: o o
^4Φ0 1-10 CO CO HO HO WO 30 O^ 4Φ0 1-10 CO CO HO HO HO WO 30 O
Q +* 3 o h e — e ao 3 h >i<; 3 h HQ + * 3 o h e - e ao 3 h> i <; 3 h H
34 w E-· oo < oo 00 n h >0 n < 00 0 P e34 w E- · oo <oo 00 n h> 0 n <00 0 P e
CHtÖ 30 30 30 30 600 30 C-O OCHtÖ 30 30 30 30 600 30 C-O O
'd P W 43 t- HU — U 43 H H O 3 H W < O'd P W 43 t- HU - U 43 H H O 3 H W <O
C>m HH CO CO Π H CO OO CO oC> m HH CO CO Π H CO OO CO o
E :P 0| HU 60 C C H CO O 0.0 30 WO OE: P 0 | HU 60 C C H CO O 0.0 30 WO O
H -H g HO t· O WC h O W < i—i H >->C HH -H g HO t · O WC h O W <i — i H> -> C H
Q Η β HC CO CC CO CO MC HC OQ Η β HC CO CC CO CO MC HC O
"p 34 _ DO 30 CO 3 H HO CO WO O"p 34 _ DO 30 CO 3 H HO CO WO O
>>-|(0 3H 3 H i—I C 3 H 30 H < >iC- H>> - | (0 3H 3 H i — I C 3 H 30 H <> iC- H
WJU+J HO HO OO HO w H OO HC OWJU + J HO HO OO HO w H OO HC O
(0 E 4-1 H(0 E 4-1 H
Ai Γ S 3 0 HO 3 H DO HO HO 30 OAi Γ S 3 0 HO 3 H DO HO HO 30 O
WE 3 H 3 Η HH 3 Η 43 U HO HH OWE 3 H 3 Η HH 3 Η 43 U HO HH O
C3 HO >U HC HH HC OO HH HC3 HO> U HC HH HC OO HH H
IJ fi i oIJ fi i o
4J -H rn 0-0 3H HO 3 C HH 3H WO C4J -H rn 0-0 3H HO 3 C HH 3H WO C
SHE ho HO OO H< HO HH >, O OSHE ho HO OO H <HO HH>, O O
Sra HH CO W H OO OO HC OH CSra HH CO W H OO OO HC OH C
W OW O
:ιβ· OO CH HH HO 3 H OOH HO C: ιβ · OO CH HH HO 3 H OOH HO C
:(6 (ö C ho w< >, e 3H hh ho 30 o: (6 (ö C ho w <>, e 3H hh ho 30 o
HCO HO CC HH SC HH CO W H OHCO HO CC HH SC HH CO W H O
H -PH -P
:(0 3-1-) HH 30 COO HO HO OO 30 O -: (0 3-1-) HH 30 COO HO HO OO 30 O -
Ifl 4-1 (0 400 ho HO W< 3 H HO 3 H COIfl 4-1 (0 400 ho HO W <3 H HO 3 H CO
-H-HW HC CO CO CO SC HO HO H-H-HW HC CO CO CO SC HO HO H
woe Iwoe I
πω CO 3 H OCO HH 030 HO 030 30 Iπω CO 3 H OCO HH 030 HO 030 30 I
njm> H< 43 H c- ι-H e HO OOH 30 \0 3 H HH Injm> H <43 H c- ι-H e HO OOH 30 \ 0 3 H HH I
,g g Λί OO HH OO HC —ΠΟ WC — HO HH, g g Λί OO HH OO HC —ΠΟ WC - HO HH
•n C M H H DO HC CD C HO HO HO 3HC• n C M H H DO HC CD C HO HO HO 3HC
rsl I 30 30 HO-HO 30 HO HO HO —'rsl I 30 30 HO-HO 30 HO HO HO - '
-CC W H HO O O CC wc OO OO CO H-CC W H HO O O CC toilet OO OO CO H
- -Η (D Z H- -Η (D Z H
O(0-HK HO HH 30 CO CO 0.0 HH WHOO (0-HK HO HH 30 CO CO 0.0 HH WHO
34 W -P 6 WC 30 HC H< W< WC HC HO H34 W -P 6 WC 30 HC H <W <WC HC HO H
X CO W < 00.0 0 CC CO HH OHX CO W <00.0 0 CC CO HH OH
P > H > ® < HU OO CO HO DC CO HOOP> H> ® <HU OO CO HO DC CO HOO
H & frt 'ju 30 HO H< 43 U HC wc 3 0 HH & frt 'ju 30 HO H <43 U HC wc 3 0 H
Pq3:(ö(3 e u wh ho oo hc oo e c weePq3: (ö (3 e u wh ho oo hc oo e c wee
idW4J-P_, HidW4J-P_, H
H-HWW 3 H DO 3 H 30 3 H DO WC HOCH-HWW 3 H DO 3 H 30 3 H DO WC HOC
Ό :(0 (Ο “< p ^ P h H HO HH 3H HC 3 0 OΌ: (0 (Ο “<p ^ P h H HO HH 3H HC 3 0 O
H:(Ö> C U Hh hc CO HH HU HC WC HH: (Ö> C U Hh hc CO HH HU HC WC H
OO·'0'-'^ O U HO DO 30 DO DU DC OOO · '0' - '^ O U HO DO 30 DO DU DC O
(fi C HO ^ ^ f"" HU H C HC HH H< 3H HC O(fi C HO ^ ^ f "" HU H C HC HH H <3H HC O
H-3-H'SC HO HH OO HC OO HO OOHH-3-H'SC HO HH OO HC OO HO OOH
x ε w c 3raW π p 30 DO 600 CO 3 0 3 0 0x ε w c 3raW π p 30 DO 600 CO 3 0 3 0 0
CC. 3 H HO HC HO H< 3 H HOHCC. 3 H HO HC HO H <3 H HOH
!>,© — < <u oo cc oo ho eo<;!>, © - <<u oo cc oo ho eo <;
& 4J X 30 00 H wo HO HO 3H 3 H H& 4J X 30 00 H wo HO HO 3H 3 H H
3---)3 HO HO H < 30 3 H HU H H H3 ---) 3 HO HO H <30 3 H HU H H H
^;35 CO CO H C WC SC CO HHC35 CO CO H C WC SC CO HHC
§ s e ° H DO H O DO DO 0.0 OO U C§ s e ° H DO H O DO DO 0.0 OO U C
Ss-P HO hc HO 3 H 3 H WC HOCSs-P HO hc HO 3 H 3 H WC HOC
^ÖC H U OO OO HO HO CO COH^ ÖC H U OO OO HO HO CO COH
i|0 § 8 — DC 30 HO 3 H 3 H HH OOU<!i | 0 § 8 - DC 30 HO 3 H 3 H HH OOU <!
rX n 3 H 4=H 430 HH HO WC HOHrX n 3 H 4 = H 430 HH HO WC HOH
HO H H HC HH CO CO COOHO H H HC HH CO CO COO
§ 8.3 u « H DO O O O CO OCO HU OWH H§ 8.3 u «H DO O O O CO OCO HU OWH H
frtJrtS O HO — e OHO HC CMHC 30 00 >- O OfrtJrtS O HO - e OHO HC CMHC 30 00> - O O
-C-C(0 U CO OO HO OO — OU wc — OH H-C-C (0 U CO OO HO OO - OU toilet - OH H
"S-Ti !rt u H"S-Ti! Rt u H
Η >> H WC 30 HO 30 00 O WOHΗ >> H WC 30 HO 30 00 O WOH
C-P15 P —'O >>C — O 3 H Ht- HO *C UC-P15 P —'O >> C - O 3 H Ht- HO * C U
c oo Η-ί cu >o hc co hccc oo Η-ί cu> o hc co hcc
(oO. f- 3H HU OC Ο Ο >>U H O Hl O C(oO. f- 3H HU OC Ο Ο >> U H O Hl O C
{Xjj-j O HO >.e HO HO HO 3 H 3 H H{Xjj-j O HO> .e HO HO HO 3 H 3 H H
UliöfO < C O HH HO HO OU SC SC OUliöfO <C O HH HO HO OU SC SC O
8 s Λ ti 3U HU 30 >>0 DO CU HOO8 s Λ ti 3U HU 30 >> 0 DO CU HOO
D 3 Π < H C 430 HH HO HC WC 3HOD 3 Π <H C 430 HH HO HC WC 3HO
H+JW ^ UU HC HC OU OU CC >OCH + JW ^ UU HC HC OU OU CC> OC
SmiS y c C HO HU DU DC 30 6000SmiS y c C HO HU DU DC 30 6000
(¾¾¾ < r4-4 wc 430 3 H HC HU HOO(¾¾¾ <r4-4 wc 430 3 H HC HU HOO
^ ^ w o oo CO HC HU OO CO COH^ ^ w o oo CO HC HU OO CO COH
P CJP CJ
pH H Cu o DO CL υ DO< V ~ ° r-IO rH < μ O Q)H w < 0>H<pH H Cu o DO CL υ DO <V ~ ° r-IO rH <μ O Q) H w <0> H <
HU <u OO HH HO <0 HOOHU <u OO HH HO <0 HOO
I oI o
J p-p 3 H H C H c HO 3 H HOOJ p-p 3 H H C H c HO 3 H HOO
U-. HP. "Ί 0 HU 3 O WC 43 t- >,CHU. HP. "Ί 0 HU 3 O WC 43 t->, CH
HH CO WH WH CO Hh HHUHH CO WH WH CO Hh HHU
33 7473233 74732
Esimerkki 2a (i) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pMB9 DNA (valmistusmenetelmä: Rodriguez, R.L., Bolivar, F., Goodman, 5 H.M., Boyer, H.W. ja Betlach, M., ICN-UCLA symposium onExample 2a (i) Example 1 was repeated except that the DNA of plasmid pBR322 was replaced by DNA of plasmid pMB9 (method of preparation: Rodriguez, RL, Bolivar, F., Goodman, 5 HM, Boyer, HW and Betlach, M., ICN-UCLA symposium on
Molecular and Cellular Biology, D.P. Wierlich, W.J. Rutter ja C.F. Fox, Eds., (Academic Press, New York 1976), ss. 471-477). Käytetyt olosuhteet olivat muuten samat kuin esimerkissä 1, paitsi että selektio suoritettiin esimer-10 kin 4 mukaisella tavalla. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäs-paria sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.Molecular and Cellular Biology, D.P. Wierlich, W.J. Rutter and C.F. Fox, Eds., (Academic Press, New York 1976), p. 471-477). The conditions used were otherwise the same as in Example 1, except that the selection was performed as in Example 4. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.
(ii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmi- 15 din pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pSC101 DNA:ta, joka oli valmistettu Cohenin et ai. kuvaamalla menetelmällä (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70 (1973) 1293). Kaikki reaktio-olosuhteet olivat samat, ja selektio suoritettiin samalla tavalla kuin plasmidia pMB9 käytettäessä. 20 Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.(ii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pSC101 DNA prepared by Cohen et al. by the method described in (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293). All reaction conditions were the same, and selection was performed in the same manner as using plasmid pMB9. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.
(iii) Esimerkki 1 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pBR313 25 DNA:ta, joka oli valmistettu Bolivarin et ai. kuvaamalla menetelmällä (Gene 2, (1977) 75). Kaikki käytetyt olosuhteet lopullinen selektio mukaanlukien olivat samat. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, 30 jonka nukleotidisekvenssi on esitetty taulukossa 2.(iii) Example 1 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pBR313 DNA prepared by Bolivar et al. by the method described (Gene 2, (1977) 75). All conditions used, including final selection, were the same. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Table 2.
Esimerkki 2bExample 2b
Esimerkit 1 ja 2a toistettiin, paitsi että E. colin X-1776 tilalla käytettiin E. colia RR1 tai E. colia HB101. Käytetyt olosuhteet olivat samat, ja saatiin samat tulok-35 set.Examples 1 and 2a were repeated except that E. coli RR1 or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. The conditions used were the same, and the same results were obtained.
34 7473234 74732
Esimerkki 3 Tässä esimerkissä selostetaan ihmisen kasvuhormonin koko rakennegeenin eristys ja puhdistus, ihmisen kasvuhormonin koko rakennegeenin sisältävän rekombinoidun 5 plasmidin syntetisointi ja sellaisen mikro-organismin tuottaminen, jossa ihmisen kasvuhormonin koko geeni on geneettisen rakenteen osana.Example 3 This example describes the isolation and purification of the entire human growth hormone structural gene, the synthesis of a recombinant plasmid containing the entire human growth hormone structural gene, and the production of a microorganism in which the entire human growth hormone gene is part of the genetic construct.
Ihmisen kasvuhormonin mRNA:n eristys suoritettiin oleellisilta osiltaan esimerkissä 2 kuvatulla tavalla, 10 mutta biologisena lähteenä käytettiin ihmisen aivolisäke-kasvaimen kudosta. Viisi hyvänlaatuista ihmisen aivolisä-kekasvainta, jotka oli poistettu leikkauksella ja nopeasti jäähdytetty nestemäisessä typessä, ja jotka painoivat 0,4-1,5 g kukin, sulatettiin ja jauhettiin 4°C:ssa liuok-15 sessa, joka sisälsi 4 mol/1 guanidiniumtiosyanaattia ja 1 mol/1 merkaptoetanolia ja joka oli puskuroitu pH-arvoon 5. Homogenaatti kerrostettiin 1,2 mlraan 5,7 mol/1 CsCl, joka sisälsi 100 mM EDTA, ja sentrifugoitiin 18 tuntia 15°C:ssa nopeudella 37 000 r/m Beckman-ultrasentrifugin 20 roottorilla SW 50,1 (Beckman Instrument Company, Fullerton,Isolation of human growth hormone mRNA was performed essentially as described in Example 2, but human pituitary tumor tissue was used as the biological source. Five benign human pituitary tumors, which had been surgically removed and rapidly cooled in liquid nitrogen and weighed 0.4-1.5 g each, were thawed and ground at 4 ° C in a solution containing 4 mol / l guanidinium thiocyanate. and 1 mol / L mercaptoethanol and buffered to pH 5. The homogenate was layered on 1.2 ml of 5.7 mol / L CsCl containing 100 mM EDTA and centrifuged for 18 hours at 15 ° C at 37,000 rpm. Beckman ultracentrifuge with 20 rotors SW 50.1 (Beckman Instrument Company, Fullerton,
California). RNA kulkeutui putken pohjalle. Jatkopuhdis-tus tapahtui käyttämällä oligo-dT-pylvästä ja sakkaroosi-gradienttisedimentointia kantahakemuksen esimerkeissä ' 1, 2 ja 3 kuvatulla tavalla. Noin 10 % näin eristetystä 25 RNAssta koodasi kasvuhormonia päätellen reaktioaktiivi- sen aminohappoprekursorin sisällyttämisestä vehnänalkios-ta saatuun antikasvuhormonisaostusmateriaaliin solutto-massa translaatiosysteemissä, ks. Roberts, B.E. ja Patterson, B.M., Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70, 2330 (1973).California). RNA migrated to the bottom of the tube. Further purification was performed using an oligo-dT column and sucrose gradient sedimentation as described in Examples 1, 2 and 3 of the parent application. Approximately 10% of the 25 RNAs thus isolated encoded growth hormone as judged by the incorporation of a reactive amino acid precursor into the anti-growth hormone precipitation material obtained from wheat germ in a cell-free translation system, cf. Roberts, B.E. and Patterson, B.M., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70, 2330 (1973).
30 Ihmisen kasvuhormonin cDNA valmistettiin oleellisilta osiltaan esimerkissä 1 kuvatulla tavalla. Ihmisen kasvuhormonin cDNA fraktioitiin geelielektroforeettisesti ja kloonaukseen valittiin jae, joka liikkui noin 800 nukleotidia vastaavaan kohtaan. Valittu jae käsiteltiin DNA-35 polymeraasi I:llä esimerkissä 2 kuvatulla tavalla ja sen jälkeen näihin liitettiin Hind ΙΙΙ-tunnistuskohdat. Tämän jälkeen cDNA rekombinoitiin DNA-ligaasin avulla 35 7 4 7 3 2 plasmidiin pBR322/ joka oli käsitelty alkalisella fosfa-taasilla. E. coli X-1776 transformoitiin rekombinoidulla DNA:lla ja valittiin kasvuhormonin DNA:n sisältävä kanta. Kasvuhormonin DNA:n sisältävää kantaa kasvatettiin pre-5 paratiivinen määrä ja kasvuhormonin DNA eristettiin nuk- leotidisekvenssin määrittämistä varten. Kasvuhormonin kloonatun DNA:n havaittiin sisältävän ihmisen kasvunormo-nin koko aminohapposekvenssin nukleotidikoodin. Ihmisen kasvuhormonin ensimmäiset 23 aminohappoa ovat HjN-Phe-10 Pro-Thr-Ile-Pro-Leu-Ser-Arg-Leu-P?iE-Asp-Asn-Ala-Met-Leu-Human growth hormone cDNA was prepared essentially as described in Example 1. Human growth hormone cDNA was fractionated by gel electrophoresis, and a fraction moving approximately 800 nucleotides to the corresponding site was selected for cloning. The selected fraction was treated with DNA-35 polymerase I as described in Example 2 and then attached to Hind β recognition sites. The cDNA was then recombined with DNA ligase into 35 7 4 7 3 2 plasmid pBR322 / treated with alkaline phosphatase. E. coli X-1776 was transformed with recombinant DNA and a strain containing growth hormone DNA was selected. The strain containing growth hormone DNA was grown in pre-5 parity and growth hormone DNA was isolated for nucleotide sequencing. The cloned growth hormone DNA was found to contain the nucleotide code of the entire amino acid sequence of human growth hormone. The first 23 amino acids of human growth hormone are HjN-Phe-10 Pro-Thr-Ile-Pro-Leu-Ser-Arg-Leu-P? IE-Asp-Asn-Ala-Met-Leu-
Arg-Ala-His-Arg-IiiS-His-Gln-Leu-, Sekvenssin loppuosa on esitetty taulukossa 3.Arg-Ala-His-Arg-IIIS-His-Gln-Leu, The remainder of the sequence is shown in Table 3.
36 74732 .J· 3 0 HU HU 3 0 M S- •5 _ OH >>< w < O h (J ϋ36 74732 .J · 3 0 HU HU 3 0 M S- • 5 _ OH >> <w <O h (J ϋ
C W -1 ^ e— H < O m3 U in HC W -1 ^ e— H <O m3 U in H
n W U 3 U - O 3 mi f 1n W U 3 U - O 3 mi f 1
g G OH 0 5—t r-4 <3 o -— M CJg G OH 0 5 — t r-4 <3 o -— M CJ
Q S g o _iu > α o o ju <o B M <— o 3 o 3 cj 30 ra <; wo 0<U _ — <3 OH OH >-4 CJ >>oQ S g o _iu> α o o ju <o B M <- o 3 o 3 cj 30 ra <; wo 0 <U _ - <3 OH OH> -4 CJ >> o
X Ö) CO OO ,-30 —3 u <o o HX Ö) CO OO, -30 —3 u <o o H
H I v) <jH I v) <j
!> < << 3 < OCO COO HO CO!> <<< 3 <OCO COO HO CO
tog _ 05- C W <! MO W < -< <tog _ 05- C W <! MO W <- <<
jö ^ —·<< < < <o OOjö ^ - · << <<<o OO
OO CO co >*o WE- o—>oOO CO co> * o WE- o—> o
SaJ w< m < 3 o ·- < oooc- (3 30 <3 < <3 < OO so -->o W 43 O H nSaJ w <m <3 o · - <oooc- (3 30 <3 <<3 <OO so -> o W 43 O H n
•H 10 — o MO OO 4-1 O CO <DO• H 10 - o MO OO 4-1 O CO <DO
E {0 no -lO OH W <; m4 H IE {0 no -1O OH W <; m4 H I
£> CJ O C/3 H <o X < <3 <J M < I£> CJ O C / 3 H <o X <<3 <J M <I
•H H H W< CJU 30 WO COO !• H H H W <CJU 30 WO COO!
mtn ,- 33 5- OH H< MO Imtn, - 33 5- OH H <MO I
(ti W ^ it < h <3 Π H H o so < o(ti W ^ it <h <3 Π H H o so <o
a g rO O O CJa g rO O O CJ
P δ Ί W r- CO r-io MO M <3 30 OP δ Ί W r- CO r-io MO M <3 30 O
cd> ., *-> < Ο Η -CO OO OH o M t H c u >o H < C/3 H H o ocd>., * -> <Ο Η -CO OO OH o M t H c u> o H <C / 3 H H o o
4->0) He- C < MH C < CO ΟΌ O4-> 0) He- C <MH C <CO ΟΌ O
cl --!< oo »-, < w <; s h ocl -! <oo »-, <w <; s h o
•H <C “> ^ o O C/3 < OO < < π H H• H <C “> ^ o O C / 3 <OO <<π H H
O z h <; cjO z h <; cj
HO i-3< M< iS U 0) U M < M <3 HHO i-3 <M <iS U 0) U M <M <3 H
EC 30 H <3 <3 <3 H <3 Η < H <3 OEC 30 H <3 <3 <3 H <3 Η <H <3 O
g-H O f— < Cj ZC ·<ΓθΟ 3 < 30 O 3»U Π O 30 c-g-H O f— <Cj ZC · <ΓθΟ 3 <30 O 3 »U Π O 30 c-
Q <— < OH CN U W< m4 < OQ <- <OH CN U W <m4 <O
.g 3< OO m3 O — OO <0 OO <.g 3 <OO m3 O - OO <0 OO <
H C — -C CJH C - -C CJ
m o OO 30 OO 3 < OO r-o Om o OO 30 OO 3 <OO r-o O
tn_2 — < S3— H< s H CH o c "9 JP U t— H h o o Π H m- o o 5>ω m3 ^ eco co so wo wo otn_2 - <S3— H <s H CH o c "9 JP U t— H h o o Π H m- o o 5> ω m3 ^ eco co so wo wo o
& frt - WO — < --1 < 3M < ?-, < O& frt - WO - <--1 <3M <? -, <O
aj ΰ o< c< o o oo o < s < ο * Λ mo cjaj ΰ o <c <o o oo o <s <ο * Λ mo cj
Jj e HO CO r-to 3< MO HO <Jj e HO CO r-to 3 <MO HO <
rHffl W< CH OH OO mc OrHffl W <CH OH OO mc O
.y g OO < < >0 m3 o m < < O H.y g OO <<> 0 m3 o m <<O H
n I—1< MO OO HU MU 4-1 CJ Hn I — 1 <MO OO HU MU 4-1 CJ H
n M 5 o o mo w< >s < o— on M 5 o o mo w <> s <o— o
iiJ a MH in H HO <0 HH Ο < OiiJ a MH in H HO <0 HH Ο <O
0-¾. HH OO 3 0 WO MO HO H0-¾. HH OO 3 0 WO MO HO H
λ; 2 pf m o r-< >>< so me <λ; 2 pf m o r- <>> <so me <
A3 C "tf 30 HO OO -3 < H < <0 OA3 C "tf 30 HO OO -3 <H <<0 O
e r-· m -J ’—i U Oe r- · m -J '—i U O
P4Mrico<^ Μ < 30 3< CO wo oP4Mrico <^ Μ <30 3 <CO wo o
'O }H +J O S O OH OH — < H< H'O} H + J O S O OH OH - <H <H
2Si'fr 3 < OH< m3 O m3 O OO -3 < O2Si'fr 3 <OH <m3 O m3 O OO -3 <O
H :d W O O O O HO 3 0 O W O CO O OH: d W O O O O HO 3 0 O W O CO O O
•S MO MO OH -T ΪΜ < MO O• S MO MO OH -T ΪΜ <MO O
Ψ . J 3 < HO HH m3 O — m3 < << OΨ. J 3 <HO HH m3 O - m3 <<< O
JL 4—I -S OJL 4 — I -S O
S-H OO OH M O HO OO OO OS-H OO OH M O HO OO OO O
S.2J r—t H OO W< JZ H JZ H HS.2J r — t H OO W <JZ H JZ H H
>-3;5 OH M< tn H < O HH HH O> -3.5 OH M <tn H <O HH HH O
Sfr HH MH CO HH OO WO OSfr HH MH CO HH OO WO O
Q OO i— < >,< >-· H >%o <Q OO i— <>, <> - · H>% o <
y R 3 0 ¢/3 H OO HH >—< OH Hy R 3 0 ¢ / 3 H OO HH> - <OH H
•R g OCJ 30 OU m-ι CJ CO HU ·—1 O O• R g OCJ 30 OU m-ι CJ CO HU · —1 O O
.to· r—, -tt HH OH r-i<3 H e C'SH.to · r—, -tt HH OH r-i <3 H e C'SH
C (tJ CO OO H< >U OU HH ·—· H HC (tJ CO OO H <> U OU HH · - · H H
9 C ,H H <9 C, H H <
g-r^rH OU H< 30 CO >> U 30 >> <Jg-r ^ rH OU H <30 CO >> U 30 >> <J
Q W ·· <UO D ►—< Cfl<! <U£-* H CQ W ·· <UO D ►— <Cfl <! <U £ - * H C
Ewd HU in i— m3 O <3< OO m3 o ooEwd HU in i— m3 O <3 <OO m3 o oo
QCpC HH OO 30 HO HH 30 WHQCpC HH OO 30 HO HH 30 WH
-S><2 JC H OH OO -CO OH ?s O-S> <2 JC H OH OO -CO OH? S O
S'SjJ mU HH m3U W < H < m3 O OHS'SjJ mU HH m3U W <H <m3 O OH
WW[dH< WH 30 HU 600 >iO HUWW [dH <WH 30 HU 600> iO HU
(tJQ> >>U OOH WC HO 1—4 O OO(tJQ> >> U OOH WC HO 1-4 O OO
.Y Cl, H HO OH CO m3 O <U <0 OO ¢/3 < SO w <.Y Cl, H HO OH CO m3 O <U <0 OO ¢ / 3 <SO w <
S(Ö,Y <U 30 HU HH OO OHO >> OS (Ö, Y <U 30 HU HH OO OHO >> O
X 4)t- OU OO HO vO>>< ·—4 OX 4) t- OU OO HO vO >> <· —4 O
U)OE-4 O'- m3 O OH WH HO - HHU) OE-4 O'- m3 O OH WH HO - HH
E-HCHH HU OU «Ο HO CO 30 -CEp OU H M-iCJ OO W<C “! <E-HCHH HU OU «Ο HO CO 30 -CEp OU H M-iCJ OO W <C“! <
H B Ä 30 V3H I— < < O m < < <, OOH B Ä 30 V3H I— <<O m <<<, OO
< - υ<- υ
N < o MO 600 >>0 >%0 WO —4 CJN <o MO 600 >> 0>% 0 WO -4 CJ
SO MO —4 O —40 J?'-1SO MO —4 O —40 J? '- 1
CJ HC < CJ OO OO m3 < >UCJ HC <CJ OO OO m3 <> U
in 37 747 3 2in 37 747 3 2
Esimerkki 4a (i) Esimerkki 3 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pMB9 DNA:ta, joka oli valmistettu Rodriguezin et ai. kuvaamalla mene- 5 telmällä (edellä). Kaikki reaktio-olosuhteet olivat samat, paitsi että lopullinen selektio suoritettiin kantahakemuk-sen esimerkin 4 mukaisesti. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin DNA-fragmentti, joka sisälsi noin 800 10 emäsparia ja jonka nukleotidisekvenssi on esitetty esimerkissä 1 .Example 4a (i) Example 3 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pMB9 DNA prepared by Rodriguez et al. by the method described above (above). All reaction conditions were the same, except that the final selection was performed according to Example 4 of the parent application. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment containing about 800 bp and having the nucleotide sequence shown in Example 1.
(ii) Esimerkki 3 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 DNA:n tilalla käytettiin plasmidin pSC101 DNA: ta, joka oli valmistettu Cohenin et ai. kuvaamalla mene- 15 telmällä (Proc. Natl. Acad. Sei. USA 70 (1973) 1293).(ii) Example 3 was repeated except that plasmid pBR322 DNA was replaced with plasmid pSC101 DNA prepared by Cohen et al. by the method described in (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70 (1973) 1293).
Käytetyt olosuhteet olivat samat, ja selektio suoritettiin samalla tavalla kuin plasmidi pMB9 käytettäessä. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin noin 800 emäsparia 20 sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esitetty esimerkissä 3.The conditions used were the same, and selection was performed in the same manner as when using plasmid pMB9. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Example 3.
(iii) Esimerkki 3 toistettiin, paitsi että plasmidin pBR322 tilalla käytettiin plasmidin pBR313 DNA:ta, joka oli valmistettu Bolivarin et ai. kuvaamalla menetel- 25 mällä (Gene 2 (1977) 75). Käytetyt olosuhteet lopullinen selektiomenetelmä mukaanlukien olivat samat. Yhdistelmäplasmidiin liitetty DNA-fragmentti erotettiin edellä kuvatulla tavalla, jolloin saatiin noin 800 emäsparia sisältävä DNA-fragmentti, jonka nukleotidisekvenssi on esi-30 tetty esimerkissä 3.(iii) Example 3 was repeated except that plasmid pBR322 was replaced with plasmid pBR313 DNA prepared by Bolivar et al. by the method of Gene 2 (1977) 75). The conditions used, including the final selection method, were the same. The DNA fragment ligated into the recombinant plasmid was separated as described above to give a DNA fragment of about 800 base pairs, the nucleotide sequence of which is shown in Example 3.
Esimerkki 4bExample 4b
Esimerkit 3 ja 4a toistettiin, paitsi että E. colin X-1776 tilalla käytettiin E. colia RR1 tai E. colia HB101. Käytetyt olosuhteet olivat samat ja saatiin samat tulok-35 set.Examples 3 and 4a were repeated except that E. coli RR1 or E. coli HB101 was used instead of E. coli X-1776. The conditions used were the same and the same results were obtained.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US89771078 | 1978-04-19 | ||
| US05897710 US4363877B1 (en) | 1977-09-23 | 1978-04-19 | Recombinant dna transfer vectors |
| FI781675 | 1978-05-26 | ||
| FI781675A FI64640C (en) | 1977-05-27 | 1978-05-26 | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KOMBINATIONS-DNA-MOLEKYLSOM INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS HOCSOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN INSULIN PRODU RCENDE MICROORGANISM |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI810690L FI810690L (en) | 1981-03-05 |
| FI74732B true FI74732B (en) | 1987-11-30 |
| FI74732C FI74732C (en) | 1988-03-10 |
Family
ID=26156960
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI810692A FI810692A7 (en) | 1978-04-19 | 1978-05-26 | A microorganism containing growth hormone. |
| FI810690A FI74732C (en) | 1978-04-19 | 1981-03-05 | DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON. |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI810692A FI810692A7 (en) | 1978-04-19 | 1978-05-26 | A microorganism containing growth hormone. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FI (2) | FI810692A7 (en) |
-
1978
- 1978-05-26 FI FI810692A patent/FI810692A7/en not_active Application Discontinuation
-
1981
- 1981-03-05 FI FI810690A patent/FI74732C/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FI810692L (en) | 1981-03-05 |
| FI74732C (en) | 1988-03-10 |
| FI810692A7 (en) | 1981-03-05 |
| FI810690L (en) | 1981-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI64640B (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN KOMBINATIONS-DNA-MOLEKYLSOM INNEHAOLLER EN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS HOCSOM KAN ANVAENDAS VID FRAMSTAELLNING AV EN INSULIN PRODU RCENDE MICROORGANISM | |
| US4440859A (en) | Method for producing recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of higher organisms | |
| CS250655B2 (en) | Method of microorganisme's viable culture's cultivation with means content for asexual regeneration | |
| KR920003787B1 (en) | Method for producing igf-i | |
| JPH0665305B2 (en) | Method for stabilizing host cell containing recombinant DNA | |
| US4530904A (en) | Method for conferring bacteriophage resistance to bacteria | |
| EP0067026A1 (en) | Process for cloning bovine hormone gene, and plasmids and plasmid hosts for use therein | |
| CS235069B2 (en) | Method of cdna fragment cleaning with specific nucleotide sequence | |
| US4447538A (en) | Microorganism containing gene for human chorionic somatomammotropin | |
| EP0259891A2 (en) | [Leu 13] motilin, DNAs coding for same and methods for producing same | |
| FI74732B (en) | DNA-OEVERFOERINGSVEKTOR, VILKEN INNEHAOLLER EN NUCLEOTIDSEKVENS SOM KODAR FOER TILLVAEXTHORMON. | |
| FI65447C (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER TILLVAEXTHORMON KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS | |
| FI75185C (en) | DNA transfer vector, which contains a nucleotide coding sequence for insulin. | |
| FI65446C (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN BAKTERIE SOM INNEHAOLLEREN FOER INSULIN KODANDE NUCLEOTIDSEKVENS | |
| US4732859A (en) | Method for conferring bacteriophage resistance to bacteria | |
| SU1205777A3 (en) | Method of obtaining vector having nucleotide sequence coding protein | |
| FI68261C (en) | FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV EN REKOMBINATIONS-DNA-MOLEKYL VILKEN HAR EN HUMANT | |
| CA1156166A (en) | Recombinant bacterial plasmids containing the coding sequences of insulin genes | |
| KR840001441B1 (en) | Recombinant dna transfer vector containing a gene from a higher organism | |
| WO2009054754A1 (en) | PHINS21 RECOMBINANT PLASMID FOR ENCODING HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN, AN Escherichia coli JM109/pHINS21 BACTERIA STRAIN AS A PRODUCER OF HYBRID PROTEIN WITH HUMAN PROINSULIN AND A HUMAN PROINSULIN PRODUCING METHOD | |
| JPH0928380A (en) | Control factor related to expression of nitrilase gane and the gane | |
| JP2673099B2 (en) | Novel polypeptide | |
| CS227002B2 (en) | Method of preparing vectors for transferring deoxyribonuclec acid | |
| JP2632680B2 (en) | Yellowtail growth hormone structural gene amplification plasmid | |
| PL142369B1 (en) | Process for manufacturing recombinated bacterial plasmid,containing nucleotides sequence coding the growth hormone |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM | Patent lapsed |
Owner name: THE REGENTS OF THE UNIVERSITY OF |