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KR100230959B1 - Preparation method using antifungal protein and recombinant microorganism isolated from brown larva - Google Patents

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KR100230959B1
KR100230959B1 KR1019970020915A KR19970020915A KR100230959B1 KR 100230959 B1 KR100230959 B1 KR 100230959B1 KR 1019970020915 A KR1019970020915 A KR 1019970020915A KR 19970020915 A KR19970020915 A KR 19970020915A KR 100230959 B1 KR100230959 B1 KR 100230959B1
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Abstract

본 발명은 갈색거저리 유충에서 분리한 항진균 단백질 및 재조합 미생물을 이용한 그의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 딱정벌레 목에 속하는 갈색거저리 유충으로부터 분리한 신규의 항진균 단백질(Tenecin 3), 그를 암호화하는 유전자, 전기 유전자를 포함하고 항진균 단백질(Tenecin 3)을 생산할 수 있는 발현벡터, 전기 발현벡터를 이용하여 재조합 항진균 단백질을 대량으로 제조하는 방법 및 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)의 변종에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 갈색거저리 유충에서 분리한 신규의 항진균 단백질인 테테신 3 및 그의 변종은 유전공학적 방법으로 대량으로 제조된다. 이렇게 대량 생산된 테네신 3 및 그의 변종들은 약학적으로 허용되는 성분들과 함께 항진균제의 약학적 조성물로 이용될 수 있다.The present invention relates to an antifungal protein isolated from brown larva larvae and a method for producing the same using recombinant microorganisms. More specifically, the present invention provides a novel antifungal protein (Tenecin 3) isolated from brown larvae belonging to the beetle neck, a gene encoding the same, an electric gene and an expression vector capable of producing antifungal protein (Tenecin 3), The present invention relates to a method for producing a large amount of recombinant antifungal protein using an electric expression vector and a variant of the electric antifungal protein (Tenecin 3). According to the present invention, the novel antifungal protein Tetesin 3 and its variants isolated from brown larvae are produced in large quantities by genetic engineering methods. This mass-produced Tennessine 3 and its variants can be used in pharmaceutical compositions of antifungal agents with pharmaceutically acceptable ingredients.

Description

갈색거저리 유충에서 분리한 항진균 단백질 및 재조합 미생물을 이용한 그의 제조방법Antifungal protein and recombinant microorganisms isolated from brown larvae

본 발명은 갈색거저리 유층에서 분리한 항진균 단백질 및 재조합 미생물을 이용한 그의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 딱정벌레 목에 속하는 갈색거저리 유충으로부터 분리한 신규의 항진균 단백질(Tenecin 3), 그를 암호화하는 유전자, 전기 유전자를 포함하고 항진균 단백질(Tenecin 3)을 생산할 수 있는 발현벡터, 전기 발현벡터를 이용하여 재조합 항진균 단백질을 대량으로 제조하는 방법 및 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)의 변종에 관한 것이다.The present invention relates to an antifungal protein isolated from a brown rice oil layer and a method for producing the same using a recombinant microorganism. More specifically, the present invention provides a novel antifungal protein (Tenecin 3) isolated from brown larvae belonging to the beetle neck, a gene encoding the same, an electric gene and an expression vector capable of producing antifungal protein (Tenecin 3), The present invention relates to a method for producing a large amount of recombinant antifungal protein using an electric expression vector and a variant of the electric antifungal protein (Tenecin 3).

곤충은 성공적으로 진화해온 동물 중의 하나라는 것은 잘 알려져 있다. 이러한 성공적인 진화의 중요한 요인은 곤충이 가지고 있는 면역방어체계의 개발을 들 수 있는데, 이 면역체계는 감염을 충분히 방어할 수 있을 뿐 아니라, 곤충이 다양한 생활범위를 갖는 것을 가능하게 하여준다. 그러므로, 곤충은 다양한 면역방어전략과 특이성을 가지고 있어야 한다. 이러한 가능성 때문에 오래 전부터 곤충은 면역방어 연구에 사용되어 왔다.It is well known that insects are one of the animals that have evolved successfully. An important factor in this successful evolution is the development of insect defense systems, which not only provide sufficient protection against infection, but also enable insects to have a diverse range of life. Therefore, insects must have various immune defense strategies and specificities. Because of this possibility, insects have long been used in immune defense research.

곤충에서 첫 번째 방어는 표피가 제공하는 물리적 장벽으로 이것은 수동적 방어이다. 두 번째 방어는 세포반응(cellualr response)과 체액반응(humoral response)를 포함하는 능동적 방어이다. 이러한 능동적 방어의 예는 표피가 상하게 되어 상피세포 또는 내부조직이 노출되고 이곳으로 세균이 감염되었을 때를 들 수 있다. 이러한 세균 감염에 대한 세포반응을 위해서, 곤충의 혈액(혈임파 : hemoly mph) 세포의 한 종류인 헤모사이트(hemocyte)가 동원된다. 이 헤모사이트는 세균을 식작용(phagocytosis)하거나 혹(nodule)에 가두는 작용을 한다. 한편, 체액반응을 위해서는 상처와 감염에 대응하여 다양한 혈임파 단백질의 생산이 유발되거나 증가된다. 이 혈임파 단백질의 상당수는 항세균 단백질(antibacterial protein)로 세균에 대하여 강력한 방어작용을 수행할 수 있다. 또한, 지혈작용이 활성화되어 상처를 수선하고 더 이상 세균이 유입되는 것을 막는다.In insects, the first defense is the physical barrier provided by the epidermis, which is a passive defense. The second defense is active defense, including cellular response and humoral response. An example of this active defense is when the epidermis is injured, exposing epithelial cells or internal tissues to which bacteria are infected. For cellular responses to these bacterial infections, hemosite, a type of insect blood (hemoly mph) cell, is mobilized. This hemosite acts to phagocytosis or trap nodules. On the other hand, the humoral response is induced or increased the production of a variety of blood lymphatic proteins in response to wounds and infection. Many of these hemolymph proteins are antibacterial proteins that can provide a strong defense against bacteria. In addition, hemostatic action is activated to repair wounds and prevent further bacteria from entering.

곤충의 혈임파에서 항세균 단백질이 많이 발견되었고 이에 대한 연구가 진행되었으나, 상대적으로 항진균 단백질에 대한 연구는 많이 진전되지 못하였다. 실제로 세크로핀(cecropin) 및 디펜신(defensin) 계열의 항세균 단백질이 항진균 활성을 가지는 것으로 보고되고 있지만, 항세균 활성없이 항진균 활성만을 갖는 단백질에 대한 보고는 전무한 상태이다.Many antibacterial proteins have been found in hemoglobin of insects, and research on them has been carried out, but relatively few studies on antifungal proteins have progressed. Indeed, cecropin and defensin family antibacterial proteins have been reported to have antifungal activity, but there are no reports on proteins having only antifungal activity without antibacterial activity.

이에, 본 발명자들은 항진균 활성만을 갖는 단백질을 곤충에서 찾아내고자 예의 연구노력한 결과, 최초로 딱정벌레 목에 속하는 갈색거저리 유충에서 신규의 항진균 단백질(Tenecin 3)을 분리하고 그의 특성을 밝혔을 뿐만 아니라, 나아가 갈색거저리 유충에서 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)을 암호화하는 유전자를 분리하고, 그를 이용하여 재조합 항진균 단백질(Tenecin 3)을 대량으로 제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다. 또한, 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)에 아미노산의 결실 또는 치환을 가하여도, 항진균 활성이 유지되는 변종이 제조됨을 발견하였다.Therefore, the present inventors have diligently researched to find a protein having only antifungal activity in insects and, for the first time, isolated new antifungal protein (Tenecin 3) from brown larvae belonging to the beetle neck and revealed its characteristics. The gene encoding the anti-fungal protein (Tenecin 3) is isolated from the larval larvae, and it was confirmed that the recombinant anti-fungal protein (Tenecin 3) can be produced in large quantities, thereby completing the present invention. In addition, it was found that even when the amino acid was deleted or substituted for the antifungal protein (Tenecin 3), a strain was maintained in which the antifungal activity was maintained.

결국, 본 발명의 첫번째 목적은 갈색거저리 유충으로부터 분리한 항진균 단백질(Tenecin 3)의 아미노산 서열을 제공하는 것이다.After all, the first object of the present invention is to provide the amino acid sequence of the antifungal protein (Tenecin 3) isolated from brown larva larvae.

본 발명의 두번째 목적은 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)을 암호화하는 유전자의 뉴클레오타이드 서열을 제공하는 것이다.A second object of the present invention is to provide a nucleotide sequence of a gene encoding an electric antifungal protein (Tenecin 3).

본 발명의 세번째 목적은 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)의 유전자를 포함하고 항진균 단백질을 생산할 수 있는 발현벡터를 제공하는 것이다.A third object of the present invention is to provide an expression vector containing the gene of the antifungal protein (Tenecin 3) and capable of producing antifungal protein.

본 발명의 네번재 목적은 전기 발현벡터를 이용하여 재조합 항진균 단백질 (Tenecin 3)을 대량으로 제조하는 방법을 제공하는 것이다.The fourth object of the present invention is to provide a method for producing a large amount of recombinant antifungal protein (Tenecin 3) using the electric expression vector.

본 발명의 다섯번째 목적은 전기 항진균 단백질(Tenecin 3)의 변종을 제공하는 것이다.A fifth object of the present invention is to provide a variant of the electroantifungal protein (Tenecin 3).

제1도는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 일부 아미노산 서열을 나타낸다.1 shows some amino acid sequences of antifungal protein (Tenecin 3).

제2도는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 전체 아미노산 서열 및 그의 암호화하는 염기서열을 나타낸다.Figure 2 shows the entire amino acid sequence of the antifungal protein (Tenecin 3) and its coding sequence.

제3도는 말토스 융합 단백질을 암호화하는 플라스미드의 유전자 지도를 나타낸다.3 shows a genetic map of the plasmid encoding the maltose fusion protein.

제4도는 완전형(intact)의 항진균 단백질(Tenecin 3)을 발현하는 플라스미드의 제조과정을 나타내는 모식도이다.4 is a schematic diagram showing the manufacturing process of a plasmid expressing an intact antifungal protein (Tenecin 3).

제5도는 His-tag 융합 항진균 단백질(Tenecin 3)을 이용한 N-말단 또는 C-말단 결실의 항진균 단백질(Tenecin 3) 변종을 나타내는 그림이다.5 is a diagram showing an antifungal protein (Tenecin 3) variant of the N-terminal or C-terminal deletion using His-tag fusion antifungal protein (Tenecin 3).

제6도는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 C-말단 33개 아미노산 부분에 대한 특정자리 알라닌 돌연변이화 반응으로 얻어지는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 변종을 나타내는 그림이다.FIG. 6 shows a variant of an antifungal protein (Tenecin 3) obtained by in situ alanine mutation of the C-terminal 33 amino acid portion of the antifungal protein (Tenecin 3).

제7a도는 갈색거저리 유충에서 수득한 조 항진균 단백질(crude Tenecin 3)의 처리 농도에 따른 Saccharomyces cerevisiae의 성장 저해효과를 나타내는 그래프이다.Figure 7a is a graph showing the growth inhibitory effect of Saccharomyces cerevisiae according to the treatment concentration of crude antifungal protein (crude Tenecin 3) obtained from brown larva larvae.

제7b도는 갈색거저리 유충에서 수득한 조 항진균 단백질(crude Tenecin 3)의 처리 농도에 따른 Candida albicans의 성장 저해효과를 나타내는 그래프이다.Figure 7b is a graph showing the growth inhibitory effect of Candida albicans according to the treatment concentration of crude antifungal protein (crude Tenecin 3) obtained from brown larva larvae.

제8도는 갈색거저리 유충에서 수득한 조 항진균 단백질(crude Tenecin 3)의 필라멘트형 진균들에 대한 성장 저해효과를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing the growth inhibitory effect of the crude antifungal protein (crude Tenecin 3) obtained from brown larva larvae against filamentous fungi.

제9도는 갈색거저리 유충에서 수득한 조 항진균 단백질(crude Tenecin 3)의 Fusarium oxysporum에 대한 성장 저해효과를 나타내는 그래프이다.9 is a graph showing the growth inhibitory effect of crude antifungal protein (crude Tenecin 3) obtained from brown larva larvae against Fusarium oxysporum.

제10도는 갈색거저리 유충에서 수득한 조 항진균 단백질(crude Tenecin 3)이 성장이 정지된 조건에서 효모형 진균의 성장에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.10 is a graph showing the effect of crude antifungal protein (crude Tenecin 3) obtained from brown larvae larvae on the growth of yeast fungi under the condition that the growth was stopped.

제11도는 말토스 결합 단백질-항진균 단백질(Tenecin 3)의 융합단백질이 Can dida albicans의 성장에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.11 is a graph showing the effect of the fusion protein of maltose binding protein-antifungal protein (Tenecin 3) on the growth of Can dida albicans.

제12도는 말토스 결합 단백질-항진균 단백질(Tenecin 3)의 융합단백질이 Cryptococcus neoformans의 성장에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.12 is a graph showing the effect of the fusion protein of maltose binding protein-antifungal protein (Tenecin 3) on the growth of Cryptococcus neoformans.

제13도는 말토스 결합 단백질-항진균 단백질(Tenecin 3)의 융합단백질이 Aspergillus nidulans의 성장에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.Figure 13 is a graph showing the effect of the fusion protein of maltose binding protein-antifungal protein (Tenecin 3) on the growth of Aspergillus nidulans.

제14도는 말토스 결합 단백질-항진균 단백질(Tenecin 3)의 융합단백질 및 팩터 Xa에 의한 그의 절단산물이 Candida albicans의 성장에 미치는 영향을 나타내는 그래프이다.14 is a graph showing the effect of the fusion protein of maltose binding protein-antifungal protein (Tenecin 3) and its cleavage product by factor Xa on the growth of Candida albicans.

제15도는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 N-말단 또는 C-말단 결실 변종들이 갖고 있는 항진균 활성을 나타내는 그래프이다.15 is a graph showing the antifungal activity of N-terminal or C-terminal deletion variants of the antifungal protein (Tenecin 3).

제16도는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 특정자리 돌연변이 변종들이 갖고 있는 항진균 활성을 나타내는 그래프이다.FIG. 16 is a graph showing the antifungal activity possessed by specific site mutation variants of the antifungal protein (Tenecin 3).

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

항진균 단백질은 신 기능 단백질이라는 점에서 단백질 자체의 성질, 생합성 과정, 항진균 작용메카니즘의 규명을 통하여, 생물현상 특히 면역작용을 이해할 수 있는 학문적 가치 뿐 아니라, 아직 효과적인 항진균성 항생제가 개발되어 있지 않다는 점에서 산업적으로도 매우 중요한 생물소재로 이용될 수 있는 실용적인 가치를 가진다. 신 기능 생물소재의 개발을 위해서 수행하여야 할 일은 이들을 분리, 정제, 특성을 밝히는 것은 물론, 생체 내에서 이들이 합성되는 과정, 이들의 유전자 발현기작, 이들이 작용하는 반응기작 등 여러 분야에서의 연구가 유기 보완적, 체계적으로 수행되어야 한다. 특히, 신 기능 생물소재가 자연에 미량으로 존재할 때, 이들의 공급을 유전자 재조합 방법을 이용하여 시도할 경우 생합성 과정, 유전자 발현기작에 관한 연구는 매우 필요하고 중요한 분야이다. 또한, 단백질의 성질 및 작용기작의 연구 결과로부터 약효가 뛰어난 신 기능 생물소재의 창출도 가능해 질 수 있다.Antifungal protein is a renal function protein, so it is not only the academic value to understand biophenomena, especially immune action, but the effective antifungal antibiotics have not been developed through the identification of protein itself, biosynthetic process and antifungal mechanism of action. It has a practical value that can be used as an important biological material in the industry. In order to develop new functional biological materials, the tasks to be performed are not only to isolate, purify, and characterize them, but also to study in various fields such as how they are synthesized in vivo, their gene expression mechanisms, and the mechanisms in which they work. It should be complementary and systematic. In particular, when new functional biomaterials are present in trace amounts in nature, research on biosynthesis processes and gene expression mechanisms is very necessary and important when attempting to supply them using genetic recombination methods. In addition, the results of studies of protein properties and mechanisms of action may enable the creation of highly functional new biomaterials.

이러한 연구로부터 얻어지는 결과는 항진균 단백질을 직접 신 기능 생물소재로 이용할 수 있고, 또 이를 선도 물질로하여 새로운 생물소재를 창출할 수 있는 실용적 측면에서의 기대효과 뿐 아니라, 외부침입에 대한 세포의 방어기작인 면역작용 분야에서 새로운 생물 현상의 규명이라는 학술적인 측면에서의 기대효과도 크다. 그러므로, 본 발명을 통하여 얻은 결과는 학문적 발전은 물론, 항진균제의 신약 개발에 활용될 수 있다. 이러한 점에서, 본 발명은 기초 연구와 실용화는 별개의 것이라는 종래의 선입관을 탈피하여 기초연구를 통한 신 기능 생물소재의 개발을 효율적으로 수행하는 좋은 예가 된다. 이와 같은 맥락에서 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.The results from these studies suggest that antifungal proteins can be used directly as renal functional biomaterials and, as a leading material, are expected to be effective in creating new biomaterials, as well as cell defense mechanisms against external invasion. Expectations from the academic aspect of identifying new biological phenomena in the field of immune action are also great. Therefore, the results obtained through the present invention can be utilized for the development of new drugs of antifungal agents as well as academic development. In this regard, the present invention is a good example of efficiently carrying out the development of new functional biological material through basic research, avoiding the conventional preconceived notion that basic research and practical use are separate. In this context, the present invention will be described in more detail as follows.

본 발명자들은 갈색거저리 유충에 존재하는 신규의 항진균 단백질(이하, '테네신 3(Tenecin 3)'라 함)에 대한 아미노산 서열과 그를 암호화하는 cDNA 서열을 알아내고자, 우선 갈색거저리 유충으로부터 테네신 3을 순수분리하였다. 즉, 갈색거저리 유충에 상처를 입히고 체액을 체취, 원심 분리하여 얻은 상등액을 100℃에서 열처리하여 고분자 단백질을 제거한 다음, 1차 및 2차에 걸친 C18역상(reverse phase open) 컬럼 크로마토그래피, 1차 및 2차에 걸친 C18역상 HPLC 및 젤 여과 HPLC하여, 테네신 3를 순수하게 정제하였다. 이렇게 분리된 테네신 3의 아미노산 서열을 결정하였다.In order to find out the amino acid sequence for a novel antifungal protein (hereinafter referred to as 'Tenecin 3') and the cDNA sequence encoding it in brown larva larvae, firstly from the brown larva larvae Pure was separated. That is, the supernatant obtained by injuring the brown larva larvae, sieving and centrifuging the body fluid was heat-treated at 100 ° C. to remove the polymer protein, and then subjected to C 18 reverse phase open column chromatography in primary and secondary phases, 1 Tennessine 3 was purified purely by C 18 reverse phase HPLC and gel filtration HPLC over both primary and secondary. The amino acid sequence of Tennessine 3 thus separated was determined.

아울러, 갈색거저리 유충의 총세포 RNA로부터 mRNA를 분리하여 cDNA 라이브러리를 제조하고, PCR(polymerse chain reaction) 방법으로 테네신 3의 cDNA를 클로닝하고, 그의 염기서열을 결정하였다.In addition, cDNA library was prepared by separating mRNA from the total cell RNA of the brown larva larvae, and the cDNA of tennessine 3 was cloned by polymerase chain reaction (PCR), and its nucleotide sequence was determined.

이렇게 클로닝된 테네신 3 cDNA 유전자를 단백질 발현기능의 플라스미드에 삽입하여 테네신 3를 생산하거나, 테네신 3의 정제를 용이하게 하고자 융합파트너가 연결된 벡터, 예를 들면 MBP(maltose binding protein) 유전자를 지니고 있는 벡터나 히스티딘이 표지된 테네신 3을 생산할 수 있는 벡터에 삽입한 다음, 그를 미생물에 도입하고 배양하여, 테네신 3의 발현을 유도하고, 이를 수득하는 공정에 의해 융합파트너-테네신 3의 융합 단백질을 생산할 수 있다.The cloned Tennessine 3 cDNA gene is inserted into a protein expression function plasmid to produce Tennessine 3, or a vector to which a fusion partner is linked, for example, a MBP (maltose binding protein) gene, to facilitate purification of Tennessine 3 The vector or histidine-labeled Tennessine 3 is inserted into a vector which can then be introduced into the microorganism and cultured to induce the expression of Tennessine 3, thereby obtaining the fusion partner-Tenesin 3 Can produce a fusion protein.

한편, 항진균 활성을 갖는 테네신 3의 변종을 찾아내고자, 신호펩타이드가 없는 성숙(mature) 테네신 3의 N-말단 또는 C-말단을 결실시키는 돌연변이, 혹은 알라닌으로의 치환을 유도하는 특정자리 돌연변이를 수행하여, 신호펩타이드를 포함하는 테네신 3의 아미노산 서열을 기준으로 한 94~96번 아미노산, 70~96번 아미노산, 61~96번 아미노산, 48~95번 아미노산, 19~28번 아미노산, 19~35번 아미노산, 19~47번 아미노산, 19~55번 아미노산, 19~63번 아미노산이 결실된 변종, 및 신호펩타이드를 포함하는 테네신 3의 아미노산 서열을 기준으로 한 67~70번 아미노산, 72~75번 아미노산, 77~80번 아미노산, 82~85번 아미노산, 86~89번 아미노산, 91~94번 아미노산이 알라닌으로 치환된 변종은 항진균 활성을 가지는 것을 확인하였다.On the other hand, to find a strain of Tennessine 3 with antifungal activity, a mutation that deletes the N-terminal or C-terminus of mature Tennessine 3 without a signal peptide, or a specific site mutation that induces substitution with alanine , Amino acids 94-96, amino acids 70-96, amino acids 61-96, amino acids 48-95, amino acids 19-28, 19 based on the amino acid sequence of Tennessine 3 including a signal peptide Amino acids 67-70 based on amino acid sequence of Tennessine 3, including amino acid number 35 to amino acid, amino acid number 19-47, amino acid number 19-55, amino acid number 19-63 deleted, and signal peptide It was confirmed that the amino acid substitution of amino acids 75-77, amino acids 77-80, amino acids 82-85, amino acids 86-89, amino acids 91-94 with alanine had antifungal activity.

아울러, 상술한 테네신 3의 변종을 암호화하는 유전자를 제조하고 그를 발현벡터에 삽입한 다음, 미생물에 도입하여 배양하고, 테네신 3 변종의 발현을 유도하여, 이를 수득하는 공정에 의해 테네신 3의 변종을 대량 생산할 수 있다.In addition, the gene encoding the above-described strain of Tennessine 3 is prepared, inserted into the expression vector, then introduced into the microorganism and cultured, and the expression of the strain of Tennessine 3 is induced by the process of obtaining Tennessine 3 Can produce large quantities.

갈색거저리 유충에서 직접 분리하거나 재조합 미생물에서 제조한 테네신 3 및 그의 변종들은 변원성 진균들, 예를 들면 Candida albicans(구강 및 소화관에 병 유발)과 Cryptococcus neoformans(허파와 수막(髓膜)에 병 유발)의 성장을 억제시키는데 큰 효과가 있다. 따라서, 대량 생산된 테네신 3 및 그의 변종들은 약학적으로 허용되는 성분들과 함께 항진균제의 약학적 조성물로 이용될 수 있다.Tennessine 3 and its variants, either directly isolated from brown larvae or made from recombinant microorganisms, are mutated in mutagenic fungi, such as Candida albicans (causes the oral cavity and digestive tract) and Cryptococcus neoformans (lungs and meninges). Induces growth). Thus, mass-produced Tennessine 3 and its variants can be used in pharmaceutical compositions of antifungal agents with pharmaceutically acceptable ingredients.

한편, 본 발명의 아미노산 서열에 있어서, '기능적으로 동등한'이란 테네신 3의 아미노산 서열 중에서 Gly, Ala; Val, Ile, Leu; Asp, Glu; Asn, Gln; Ser, Thr; Lys, Arg; 및 Phe, Tyr과 같은 조합으로 치환된 모든 단백질을 의미한다. 또한, 본 발명의 염기서열에 있어서, '기능적 등가물'이라 함은 테네신 3 유전자의 염기서열 중에서 전기 조합의 아미노산을 제공할 수 있는 염기서열을 가지는 모든 유전자를 의미한다.Meanwhile, in the amino acid sequence of the present invention, "functionally equivalent" means Gly, Ala; Val, Ile, Leu; Asp, Glu; Asn, Gln; Ser, Thr; Lys, Arg; And all proteins substituted with a combination such as Phe, Tyr. In addition, in the nucleotide sequence of the present invention, the term "functional equivalent" refers to all genes having a nucleotide sequence capable of providing the amino acid of the above combination in the nucleotide sequence of the Tennessine 3 gene.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 구체적으로 설명하는 것으로, 이들 실시예에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자들에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only to specifically describe the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples.

[실시예 1]Example 1

갈색거저리 유충으로부터 항진균 단백질의 순수분리 및 그의 아미노산 서열 결정Pure Separation of Antifungal Proteins from Brown Peel Larvaes and Their Amino Acid Sequence Determination

갈색거저리 유충에서의 항진균 단백질 분리 및 그 단백질의 아미노산 서열 결정은 다음에 기술된 상세한 방법에 의해 진행되었다.Antifungal protein isolation from brown larva larvae and amino acid sequencing of the protein were carried out by the detailed method described below.

(1) 항진균력 측정 방법(1) Antifungal force measurement method

먼저, 사용하는 배지의 조성, 곤충 염수(insect saline) 및 PAGE시 사용되는 각종 완충용액(buffer)의 종류 및 조성은 다음과 같고, 단백질 정량은 마이크로-로우리(micro-Lowry)법으로 각 단계에서 분리, 정제된 단백질을 정량하였다.First, the composition of the medium to be used, the type and composition of the insect saline (insect saline) and the various buffers (buffer) used in the PAGE is as follows, and protein quantification in each step by the micro-Lowry method Isolated and purified protein was quantified.

Candida albicans 배양을 위한 고체 배지의 조성Composition of Solid Medium for Candida albicans Culture

효모 추출물 4g4g yeast extract

포도당 3.4g3.4 g of glucose

아가(agar) 5.2g5.2 g agar

니트로푸라존(nitrofurazon) 0.2gNitrofurazon 0.2g

DDW(double distilled water) 400mlDDW (double distilled water) 400ml

HCl을 사용하여 pH 6.0으로 조정하여 밀봉한 후 4℃에 보관하였다(HCl은 물에 많이 희석하여 사용).Adjusted to pH 6.0 with HCl, sealed and stored at 4 ° C. (HCl diluted with water was used).

Candida albicans 배양을 위한 Sabouraud Broth의 조성Composition of Sabouraud Broth for Candida albicans Culture

포도당 3g3 g of glucose

펩론 2g2 g of pepron

DDW 200mlDDW 200ml

HCl로 pH 5.8로 조절한 후 멸균하여 사용하였다.After adjusting to pH 5.8 with HCl sterilization was used.

1X 곤충 염수(insect saline)의 조성Composition of 1X Insect Saline

130 mM NaCl 0.759g130 mM NaCl 0.759 g

5 mM KCl 0.037g5 mM KCl 0.037 g

1 mM CaCl2·2H2O 0.014g1 mM CaCl 2 2H 2 O 0.014 g

DDW up to 100mlDDW up to 100ml

pH 6.0으로 조절한 후 멸균하여 냉장보관하였다.After adjusting to pH 6.0, sterilized and refrigerated.

산-우레아(acid-urea)PAGE시 시료 주입용 완충용액(loading buffer)의 조성Composition of Loading Buffer for Sample Injection in Acid-urea PAGE

1 M HCl 1ml1 M HCl 1ml

2-머캡토에탄올 0.5ml0.5ml 2-mercaptoethanol

우레아 5.4gUrea 5.4g

피로닌 Y(pyronin Y) 0.5ml0.5 ml of pyronin Y

DDW up to 10mlDDW up to 10ml

조제 후 -20℃에 보관하였다.After preparation it was stored at -20 ℃.

산-우레아(acid-urea)PAGE시 시료 전개용 완충용액(running buffer)의 조성Composition of running buffer for sample development on acid-urea PAGE

0.9 M acetic acid(pH 3) 51.5ml0.9 M acetic acid (pH 3) 51.5 ml

DDW up to 1000mlDDW up to 1000ml

조제 후 갈색 병에 담아 4℃에 저장하였다.After preparation, put in a brown bottle and stored at 4 ℃.

SDS-PAGE시 시료 주입용 완충용액의 조성Composition of buffer for sample injection during SDS-PAGE

0.5M Tris-HCl(pH 6.8) 3.75ml0.5M Tris-HCl (pH 6.8) 3.75 ml

20% SDS 1.5ml20% SDS 1.5ml

2-머캡토에탄올 0.6ml2-mercaptoethanol 0.6ml

글리세롤 2.65mlGlycerol 2.65ml

0.1% BPB 1.5ml0.1% BPB 1.5ml

DDW up to 10mlDDW up to 10ml

SDS-PAGE시 5X 시료 전개용 완충용액Buffer for 5X Sample Development on SDS-PAGE

Tris base 45gTris base 45g

글리신 140gGlycine 140g

SDS 5gSDS 5g

DDW up to 1000mlDDW up to 1000ml

한편, 하기의 실시예에서 항진균 단백질의 활성은 다음과 같은 콜로니 계수법(colony count)과 분광광도법(spectroscopy)으로 측정하였다.On the other hand, the antifungal protein activity in the following Examples was measured by the following colony count (colony count) and spectroscopy (spectroscopy).

콜로니 계수법Colony counting

Candida albicans(ATCC 36232)을 Sabouraud broth에 접종시킨 후 37℃에서 16시간 배양시킨 다음, 그 액 1ml를 취하여 8,000rpm(4℃)에서 5분간 원심 분리시켰다. 이어, 균을 곤충 염수이 현탁시키고, 그 액을 일부 취하여 650nm에서 흡광도를 측정하여 0.3 정도가 되도록(세포수는 2×106/ml) 조절한 다음, 이 액 50ul를 시험관에 넣고 곧이어 채취한 갈색거저리의 곤충체액 50ul가하였다. 그런 다음, 37℃에서 2시간 진탕 배양하고, 이 액을 곤충염수로 100배 희석한 액 50ul를 취하여 Candida albicans 배양용의 배지에 도말한 후, 37℃에서 48시간 배양하고 생성되는 콜로니수를 세어 원액에 대한 항진균력을 평가하였다.Candida albicans (ATCC 36232) was inoculated in Sabouraud broth, incubated for 16 hours at 37 ° C, and then 1 ml of the solution was centrifuged at 8,000 rpm (4 ° C) for 5 minutes. Then, the bacteria were suspended in insect saline, and some of the solution was taken to measure the absorbance at 650 nm and adjusted to about 0.3 (2 × 10 6 / ml). Then, 50ul of this solution was placed in a test tube and immediately collected. 50ul of insect body fluids were removed. Then, shake culture for 2 hours at 37 ° C, take 50ul of this solution diluted 100-fold with insect saline, spread on medium for cultivation of Candida albicans, incubate at 37 ° C for 48 hours, and count the resulting colony water. Antifungal activity against the stock solution was evaluated.

분광광도법Spectrophotometry

Candida albicans(ATCC 36232)를 고체배지에서 24시간 배양하고, 한 개의 콜로니를 채취하여 액체배지 상에서 37℃로 16시간 배양한 후, 배양액을 8,000rpm에서 원심 분리하여 잔사를 곤충염수에 현탁시키고, 그 액을 일부 취하여 650nm에서의 흡광도가 0.3정도(세포수는 2×106세포/ml) 되도록 조절하였다. 이 액의 일정량을 취하여 액체배지로 10배 희석한 액 200ul를 취하고, 컬럼 크로마토그래피에 의하여 분리된 각 분획의 일정량의 단백질을 가한 후, 37℃에서 12시간 진탕 배양시켜 650nm에서의 흡광도를 측정하여 Candida albicans의 성장정도를 결정함으로써, 항진균력을 평가하였다.Candida albicans (ATCC 36232) was incubated for 24 hours in a solid medium, one colony was collected and incubated for 16 hours at 37 ° C. on a liquid medium. The culture solution was centrifuged at 8,000 rpm, and the residue was suspended in insect saline. A portion of the solution was adjusted so that the absorbance at 650 nm was about 0.3 (2 × 10 6 cells / ml). Take a fixed amount of this solution and take 200ul of the solution diluted 10-fold with liquid medium, add a certain amount of protein of each fraction separated by column chromatography, shake-incubate at 37 ℃ for 12 hours, and measure the absorbance at 650nm. Antifungal activity was evaluated by determining the growth of Candida albicans.

(2) 갈색거저리 유충으로부터 체액 채취(2) collecting fluid from brown larva

갈색거저리(T.molitor)의 유충(4,000 내지 5,000 마리)을 주사바늘로 상처를 입히고 체액을 채취한 다음, 혈임파와 헤모사이트를 분리하기 위하여 20,000rpm, 4℃에서 원심 분리하고, 그 상등액만을 취하여 -80℃에 사용하기 전까지 보관하였다. 이 원액의 체액은 콜로니 계수법으로 항진균 활성을 측정하는데 이용하거나, 항진균 단백질을 분리 정제하는데 사용하였다.Larvae (4,000 to 5,000 larvae) of brown mealworms (4,000 to 5,000) were wounded with needles, and fluids were collected, and then centrifuged at 20,000 rpm and 4 ° C to separate blood lymph and hemosite. Taken and stored until use at -80 ° C. The body fluid of this stock solution was used to measure antifungal activity by colony counting or to separate and purify antifungal protein.

(3) 항진균 단백질의 분리, 정제 및 특성 조사(3) Isolation, Purification and Characterization of Antifungal Proteins

항진균 활성이 있는 단백질을 단일 물질로 분리 정제하여 그 생화학적 특성을 조사하고자, 먼저 전기 단백질의 정제는 다음과 같은 순서에 따라 수행하였다.In order to investigate the biochemical properties of proteins having antifungal activity by separating and purifying them into a single substance, first, purification of the electrical proteins was performed in the following order.

① 열처리① heat treatment

상기 (2)에서 모은 곤충의 체액에 대하여 콜로니 계수법으로 항진균력을 측정한 곤충의 체액 중에 포함된 고분자 단백질을 제거할 목적으로, 열처리 조작을 다음과 같은 방법으로 하였다. 50ml의 프라스틱 튜브에 체액을 증류수로 10배 희석한 후 100℃의 끊은 물 속에서 15분간 열처리하고 4℃에서 24시간 방치하였다. 이어, 3,000rpm에서 원심 분리하고, 그 상등액만을 조심스럽게 취하여 다음 단계의 항진균 단백질의 분리, 정제에 이용하였다.In order to remove the polymer protein contained in the body fluids of the insects measured antifungal force by colony counting method for the body fluids of the insects collected in the above (2), heat treatment was performed as follows. The body fluid was diluted 10-fold with distilled water in a 50 ml plastic tube, and then heat-treated for 15 minutes in 100 ° C of cut water and left at 4 ° C for 24 hours. Subsequently, centrifugation was performed at 3,000 rpm, and only the supernatant was carefully taken and used for the separation and purification of the antifungal protein of the next step.

② 1차 C18역상 컬럼 크로마토그래피② First C 18 Reversed Phase Chromatography

상기 열처리하여 모은 액으로부터 항진균 단백질을 정제하기 위하여, 5% TFA을 포함하는 물로 평형화시킨 C18역상 컬럼(C18reverse phase open column, 0.7×30cm; Waters Co., USA)에 주입하고, 직선 농도구배(A: 5% CH3CN in 0.05% TFA, B: 45% CH3CN in 0.05% TFA)로 용출하면서 280nm에서의 흡광도를 측정하여, 흡광도가 있는 각 분획 부분(15ml)에 대하여 항진균력을 측정하였다.In order to purify the antifungal protein from the collected liquid to the heat treatment, in which C 18 equilibrated with water containing 5% TFA reverse phase column; infusion for (C 18 reverse phase open column, 0.7 × 30cm Waters Co., USA) , and the linear density Absorbance at 280 nm was measured by eluting with a gradient (A: 5% CH 3 CN in 0.05% TFA, B: 45% CH 3 CN in 0.05% TFA) to determine the antifungal activity against each fractional part (15 ml) with absorbance. Was measured.

항진균 활성이 있는 단백질을 단일 물질로 분리 정제하여 그 생화학적 특성을 조사하고자, 먼저 전기 단백질의 정제는 다음과 같은 순서에 따라 수행하였다.In order to investigate the biochemical properties of proteins having antifungal activity by separating and purifying them into a single substance, first, purification of the electrical proteins was performed in the following order.

③ 2차 C18역상 컬럼(open column) 크로마토그래피③ Second C 18 open phase chromatography

상기 1차 C18역상 컬럼 크로마토그래피에서 항진균 활성을 나타내는 분획을 모아 2차 역상 컬럼 크로마토그래피하였다. 이때, 사용된 컬럼 및 용출 용매는 1차시와 동일하였다.Fractions showing antifungal activity in the first C 18 reversed phase column chromatography were combined and subjected to second reversed phase column chromatography. At this time, the column and the elution solvent used were the same as in the first time.

④ 1차 C18역상 HPLC④ Primary C 18 Reversed Phase HPLC

상기 2차 C18역상 컬럼 크로마토그래피에서 항진균 활성을 나타내는 분획을 모아 C18역상 HPLC 컬럼(Toyosoda, JAPAN, ODS 12OT, 0.5×30cm)에 주입하고, 직선 농도구배(유속: 1ml/min, A:5% CHCN3in0.05% TFA, B: 90% CHCN3in 0.05% TFA)으로 분리하여, 각 분획에 대하여 항진균력을 측정하여 활성이 있는 분획만을 분취하였다.Fractions showing antifungal activity in the second C 18 reversed phase column chromatography were collected and injected into a C 18 reversed phase HPLC column (Toyosoda, JAPAN, ODS 12OT, 0.5 × 30 cm), and a linear concentration gradient (flow rate: 1 ml / min, A: 5% CHCN 3 in0.05% TFA, B: 90% CHCN 3 in 0.05% TFA), the antifungal force was measured for each fraction and only the active fraction was fractionated.

⑤ 2차 C18역상 HPLC⑤ Secondary C 18 reversed phase HPLC

상기 1차 C18역상 HPLC에서 항진균 활성을 나타내는 분획을 모아 2차 C18역상 HPLC 하였다. 이때, 사용된 칼럼은 C18역상 HPLC(Synchropack, 0.5×30cm, Synchrion Co., USA)이고, 사용된 직선 농도구배는 용출 시간을 길게 한다는 점을 제외하고는 상기 1차 C18역상 HPLC에서와 동일하게 하였다. 용출시켜 얻은 각 분획에 대하여 항진균력을 측정하고, 활성이 있는 분획만을 분취하여 단백질 정량하고, SDS-PAGE 및 산-우레아 PAGE로서 그 순도를 조사하였다.The fractions showing the antifungal activity in the primary C 18 reverse phase HPLC was collected HPLC car 2 C 18 reverse phase. In this case, the column used was C 18 reverse phase HPLC (Synchropack, 0.5 × 30 cm, Synchrion Co., USA), and the linear concentration gradient used was different from that of the first C 18 reverse phase HPLC except that the elution time was lengthened. The same was done. Antifungal activity was measured for each fraction obtained by elution, and only the active fraction was aliquoted and the protein was quantified, and its purity was examined by SDS-PAGE and acid-urea PAGE.

⑥ 젤 여과 HPLC⑥ Gel Filtration HPLC

항진균 단백질의 아미노산 서열 및 그 특성을 조사하기 위한 단일 물질로 정제하기 위하여, 상기 2차 C18역상 HPLC 에서 항진균 활성을 나타내는 분획을 모아 젤여과 HPLC 컬럼(Toyosoda, JAPAN, TSK gel G3000SW, 1×30cm)에 주입하고, 이소크래틱시스템(isocratic system, 유속: 0.5ml/min, 30% CH3CN in 0.05% TFA)으로 분리하여, 각 분획에 대한 항진균력 측정 및 단백질 정량을 실시하였다.In order to purify the amino acid sequence of the antifungal protein and a single substance for investigating its properties, a gel filtration HPLC column (Toyosoda, JAPAN, TSK gel G3000SW, 1 × 30cm) was collected by collecting the fractions showing antifungal activity in the second C 18 reversed phase HPLC. ), And separated by an isocratic system (flow rate: 0.5ml / min, 30% CH 3 CN in 0.05% TFA), the antifungal force measurement and protein quantification for each fraction.

⑦ SDS-PAGE 및 산-우레아 PAGE 에 의한 항진균 단백질의 분자량 및 그 순도의 측정⑦ Measurement of molecular weight and purity of antifungal protein by SDS-PAGE and acid-urea PAGE

상기 ⑤, ⑥ HPLC에서 각각 분취한 항진균 단백질의 아미노산 서열을 결정하기 위해서는 단백질이 순수하게 단일 물질로 정제되었는지를 확인할 필요가 있고, 어느 정도의 분자량을 가진 단백질인가를 확인하기 위하여, SDS-PAGE 및 산-우레아 PAGE 를 실시하였다. SDS-PAGE는 20% 분리 젤(separating gel)과 3.75% 스태킹 젤(stackin gel)를 이용하여 전기영동하고, 쿠마시에 블리리언트 블루(Commassie Brilliant Blue) G-250으로 염색한 다음, 표준품 단백질의 밴드와 비교하여 항균 단백질의 크기 및 순도를 확인하였다.In order to determine the amino acid sequence of the antifungal protein fractions collected by the ⑤ and ⑥ HPLC, it is necessary to confirm whether the protein is purely purified into a single substance, and to confirm the molecular weight of the protein, SDS-PAGE and Acid-urea PAGE was performed. SDS-PAGE was electrophoresed using a 20% separating gel and a 3.75% stacking gel, stained with Commassie Brilliant Blue G-250, and then standard protein. The size and purity of the antimicrobial protein was confirmed by comparison with the band.

(4) 분리된 항진균 단백질의 아미노산 서열의 결정(4) Determination of amino acid sequence of isolated antifungal protein

① 아미노산 서열 결정을 위한 단백질의 환원 및 알킬화 반응① Reduction and alkylation of proteins for amino acid sequencing

시스테인 잔기에 의한 이황화결합이 항진균 단백질에 존재하는 경우, 엔도펩티다아제 처리에 의한 단백질의 단편화가 용이하지 않으므로, 이황화결합을 환원시키고 알킬화 반응시킨 다음, 엔도펩티다아제 처리하였다. 즉, 분리 정제된 항진균 단백질 30ug을 150ul의 용액(6M guanidine-HCl in 0.25M Tris buffer, pH 8.5)에 용해시킨 후, 7.5ul의 2-머캡토에탄올을 가하고 질소나 아르곤 가스를 주입하였다. 이어, 차광의 조건하에서 2시간 반응시키고, 6ul의 4-비닐피리딘(4-vinylpyridine)을 가한 다음, 다시 실온에서 2시간 방치하여, HPLC로 알킬화된 단백질을 분리·정제하고, 엔도펩티다아제를 처리하였다. 이때, 사용된 컬럼은 ABI사의 Aquapore RP-300 컬럼이었다.When disulfide bonds by cysteine residues are present in the antifungal protein, fragmentation of the protein by endopeptidase treatment is not easy, so disulfide bonds are reduced, alkylated, and then endopeptidase treated. That is, 30 ug of the purified antifungal protein was dissolved in 150ul of solution (6M guanidine-HCl in 0.25M Tris buffer, pH 8.5), 7.5ul 2-mercaptoethanol was added, and nitrogen or argon gas was injected. Subsequently, the mixture was reacted for 2 hours under light shielding conditions, 6ul of 4-vinylpyridine was added, and then left at room temperature for 2 hours to separate and purify the alkylated protein by HPLC, followed by endopeptidase treatment. . At this time, the column used was ABI Aquapore RP-300 column.

② 리실엔도펩티다아제(Lysylendopeptidase)로 항진균 단백질의 단편화② fragmentation of antifungal protein with Lysylendopeptidase

(3)-⑦에서 단일 물질로 동정된항진균 단백질 및 상기 ①에서 단편화된 항진균 단백질의 부분 아미노산 서열을 결정하기 위하여, 리신 특이적 엔도펩티다아제를 50mM Tris-HCl(pH 9.0) 용액 중에 1nmol의 항진균 단백질과 0.025ug/ul 농도가 되도록 가하고, 30℃에서 19시간 배양한 후, 그 반응액을 C18역상 컬럼(Synchrion, INC., Synchropack, 0.5×30cm)에 주입하고, 직선 농도구배(A: 0% CH3CN in 0.05% TFA, B: 100% CH3CN in 0.05% TFA)로 단편화된 펩타이드를 분취하였다. 이렇게 얻어진 펩타이드 단편은 Speed-Vac 건조시킨 후, 자동 아미노산 서열분석기로 부분 아미노산 서열을 결정하였다(참조 : 제1도).In order to determine the partial amino acid sequence of the antifungal protein identified as a single substance in (3) -⑦ and the antifungal protein fragmented in ① above, lysine-specific endopeptidase was added to 1 nmol of the antifungal protein in 50 mM Tris-HCl (pH 9.0) solution. And added to a concentration of 0.025ug / ul, and incubated at 30 ° C for 19 hours, and then the reaction solution was poured into a C 18 reverse phase column (Synchrion, INC., Synchropack, 0.5 × 30 cm), and a linear concentration gradient (A: 0 Peptide fragmented with% CH 3 CN in 0.05% TFA, B: 100% CH 3 CN in 0.05% TFA). Peptide fragments thus obtained were Speed-Vac dried, and then partial amino acid sequences were determined by an automatic amino acid sequencer (see FIG. 1).

③ 트립신, Asp-N 및 V8 엔도펩티다아제 처리③ trypsin, Asp-N and V8 endopeptidase treatment

상기 ②에서 리신 엔도펩티다아제로 항진균 단백질을 단편화한 후 아미노산 서열을 결정하면서 전체의 아미노산 서열을 결정하기 위해서는 다른 엔도펩티다아제 처리도 필요하였다. 이러한 얻어진 단편의 아미노산 서열을 비교하여 상호 겹치는 (overlapping) 아미노산으로, N-말단부터의 아미노산 서열 전체를 결정할 수 있었다(참조 : 제2도)In order to determine the whole amino acid sequence while fragmenting the antifungal protein with lysine endopeptidase in ②, the other endopeptidase treatment was also required. By comparing the amino acid sequences of the obtained fragments, it was possible to determine the entire amino acid sequence from the N-terminus with overlapping amino acids (see Fig. 2).

먼저, 트립신 처리는 단백질 1nmol을 0.2M NH4HCO340ul에 녹인 후, 트립신 0.33ug을 가하고 37℃에서 14시간 배양한 다음, 100℃에서 2분간 열처리하여 HPLC로 단백질 단편을 분리, 정제하였다. Asp-N 엔도펩티다아제 처리는 역시 1nmol의 단백질을 50ul의 50mM 인산 완충용액(pH 8.0)에 녹인 후, 0.5ug의 단백질가수분해효소를 가하고 37℃에서 18시간 배양한 다음, HPLC로 분리, 정제하였으며, V8 엔도펩티다아제 처리는 1nmol 을 단백질을 200ul의 0.1M 암모늄 아세테이트(pH 4.0)에 녹인 후, 0.3ug의 단백질가수분해효소를 가하고 37℃에서 18시간 배양한 다음, HPLC로 분리, 정제하였다. 상기에서, 사용된 HPLC의 컬럼 및 용출용매는 상기 ②에서 사용된 것과 동일하였다.First, in the trypsin treatment, 1 nmol of protein was dissolved in 40ul of 0.2M NH 4 HCO 3, 0.33ug of trypsin was added thereto, followed by incubation at 37 ° C for 14 hours, followed by heat treatment at 100 ° C for 2 minutes to separate and purify the protein fragments by HPLC. Asp-N endopeptidase treatment was also dissolved 1nmol of protein in 50ul of 50mM phosphate buffer (pH 8.0), 0.5ug proteolytic enzyme was added and incubated for 18 hours at 37 ℃, separated and purified by HPLC. , V8 endopeptidase treatment was dissolved 1nmol protein in 200ul of 0.1M ammonium acetate (pH 4.0), 0.3ug proteolytic enzyme was added and incubated for 18 hours at 37 ℃, then separated and purified by HPLC. In the above, the column and the eluting solvent of the HPLC used were the same as that used in the above ②.

[실시예 2]Example 2

항진균 단백질의 cDNA 염기서열 결정CDNA sequencing of antifungal proteins

갈색거저리(T. molitor)의 유충(애벌레)로부터 총세포 RNA를 추출하여 5X 역전사 반응 완충용액 5ul, 20mM dNTP 1ul, RNase 억제제 1ul, 25mM MgCl22ul, 합성한 50mM 올리고(dT)18프라이머 1ul와 M-MuLV(Moloney Murine Leukemia Virus) 역전사 효소(NEB) 1ul를 넣고, 3차 증류수로 전체 부피를 20ul를 조정한 다음, 37℃에서 1시간 30분 동안 반응시켜 첫번째 사슬 cDNA를 제조하였다. 또한, 전기 총세포 RNA로부터 mRNA를 분리하여 cDNA를 만들고, 람다(lambda)gtll 벡터에 클로닝하여 cDNA 라이브러리를 제조하였다.Total cell RNA was extracted from larvae of larvae (T. molitor) and 5 ul reverse transcriptase buffer 5 ul, 20 mM dNTP 1 ul, RNase inhibitor 1 ul, 25 mM MgCl 2 2 ul, synthesized 50 mM oligo (dT) 18 primer and 1 μl of M-MuLV (Moloney Murine Leukemia Virus) reverse transcriptase (NEB) was added, the total volume was adjusted to 20 μl with tertiary distilled water, and then reacted at 37 ° C. for 1 hour and 30 minutes to prepare a first chain cDNA. In addition, cDNA was prepared by separating mRNA from the electric total cell RNA and cloned into lambdagtll vector to prepare cDNA library.

상기에서 제조된 첫번째 사슬 cDNA 및 cDNA 라이브러리를 주형으로 하고 PCR(polymerase chain reaction) 방법으로, 항진균 단백질(Tenecin 3)의 cDNA를 클로닝하였다. 이때. PCR 조건은 변성(deanturing) 온도 94℃, 연장(extension) 온도 72℃로 하였으며, 결합(annealing) 온도는 각 PCR에 사용한 프라이머의 Tm값에 따라 적절하게 조절하였다. 총 35회(cycle)를 수행하였으며 처음에 72℃에 10초간 방치하고 2회(cycle) 동안 94℃에서 120초, 결합 온도에서 120초, 72℃에서 120초간 방치하였으며, 그 이후의 횟수동안에는 94℃에서 45초, 결합 온도에서 60초, 72℃에서 60초간 두었다. 마지막 연장시간은 300초로 하였다. PCR 반응은 총 100ul로 하였으며 주행 DNA 1ul와 50μM의 5'과 3' 프라이머 각 1ul, 10X Taq 중합효소 완충용액(100mM Tris-Cl(pH 8.3), 500mM KCl, 0.1% 젤라틴) 10ul, 20mM dNTP 1ul, 25mM MgCl28ul, 그리고 Taq DNA 중합효소((주)바이오니아, 대한민국)1ul를 넣은 후, 물을 첨가하여 100ul가 되게 하였다.Using the first chain cDNA and cDNA library prepared above as a template, the cDNA of the antifungal protein (Tenecin 3) was cloned by PCR (polymerase chain reaction) method. At this time. PCR conditions were set at a denaturation temperature of 94 ° C. and an extension temperature of 72 ° C., and the annealing temperature was appropriately adjusted according to the Tm value of the primers used in each PCR. A total of 35 cycles were performed. Initially, the sample was left at 72 ° C. for 10 seconds, and was left at 120 ° C. for 120 seconds at 120 ° C., 120 seconds at the binding temperature, and 120 seconds at 72 ° C. for 2 cycles, and 94 times thereafter. 45 seconds at ℃, 60 seconds at the binding temperature, 60 seconds at 72 ℃. The last extension time was 300 seconds. The PCR reaction was 100ul in total, 1ul of running DNA, 1ul of 50μM 5 'and 3' primers, 10x Taq polymerase buffer solution (100mM Tris-Cl (pH 8.3), 500mM KCl, 0.1% gelatin) 10ul, 20mM dNTP 1ul , 25mM MgCl 2 8ul, and 1q Taq DNA polymerase (Bionia, Korea) were added, and water was added to make 100ul.

이렇게 얻은 cDNA를 파아지미드(phagemid)에 서브클로닝하여 생거(Sanger)의 방법으로 Sequenase Version 2.0 키트(United States Biochemical, USA)를 사용하여 항진균 단백질(Tenecin 3)의 염기서열을 결정하였다(참조: 제2도). 제2도에서, 진한 이탤릭체는 신호펩티드를 나타낸다.The cDNA thus obtained was subcloned into phagemid to determine the base sequence of the antifungal protein (Tenecin 3) using the Sequenase Version 2.0 kit (United States Biochemical, USA) by Sanger's method. 2 degrees). In Figure 2, the dark italics indicate signal peptides.

[실시예 3]Example 3

말토오스 결합 단백질(MBP)-테네신 3 융합단백질을 이용한 테네신 3의 대량 생산Mass Production of Tennessine 3 Using Maltose Binding Protein (MBP) -Tennesine 3 Fusion Protein

말토오스 결합단백질의 유전자를 지니고 있는 벡터 pMAL-p2와 pMAL-c2에 상기 실시예 2에서 제조한 테네신 3 유전자를 삽입하여, MBP(maltose binding protein)- 테네신 3의 융합 단백질을 생산할 수 있는 플라스미드 pMP-35와 pMC-35를 제조하였다(참조: 제3도). 이 중 pMC-35 플라스미드를 가지고 있는 대장균 JM109 세포를 밤새 키운 후, 그 중 10ml을 1L의 LB 배지에 가하고 37℃에서 3시간 키웠다. 여기에 최종농도가 0.3mM이 되게 IPTG를 넣고 다시 2시간 동안 흔들면 배양하였다. 배양이 끝난 후 4℃에서 5000rpm으로 20분간 원심분리하여 세포를 수확하고, 이를 컬럼용 완충용액(10mM Tris-Cl(pH 7.4), 20mM NaCl) 200mM에 용해시켰다. 이를 얼음에 둔채로 Ultrasonics W-385를 사용하여 초음파로 파괴시키고, 10000rpm으로 4℃에서 30분간 원심분리하여 상층액을 취하고, 5배의 상기 컬럼용 완충용액을 더하여 희석하였다. 이 중 50ul를 램리(Laemmli)의 방법으로 15% SDS-PAGE 젤에서 전기영동시켜 융합 단백질의 발현 여부를 확인하였다.A plasmid capable of producing a fusion protein of MBP (maltose binding protein) -Tennessin 3 by inserting the Tennessine 3 gene prepared in Example 2 into the vectors pMAL-p2 and pMAL-c2 having the genes of maltose binding protein. pMP-35 and pMC-35 were prepared (see Figure 3). Among them, Escherichia coli JM109 cells containing pMC-35 plasmids were grown overnight, and 10 ml of them were added to 1 L of LB medium and grown at 37 ° C for 3 hours. The IPTG was added to a final concentration of 0.3mM and shaken for 2 hours to incubate. After incubation, cells were harvested by centrifugation at 5000 rpm for 20 minutes at 4 ° C, and dissolved in 200 mM of buffer solution (10 mM Tris-Cl, pH 7.4, 20 mM NaCl). It was ultrasonically broken using Ultrasonics W-385, left on ice, centrifuged at 10000 rpm for 30 minutes at 4 ° C, the supernatant was taken, and diluted by adding 5 times the buffer solution for the column. Of these, 50ul was electrophoresed on a 15% SDS-PAGE gel by Laemmli's method to confirm the expression of the fusion protein.

이 융합단백질을 분리정제하기 위하여, 아밀로스 수지를 컬럼에 잘 채운 후 컬럼부피의 8배에 해당하는 양의 상기 컬럼용 완충용액으로 세척한 다음, 상기에서 얻은 초음파 파쇄액을 적절한 유속으로 주입하였다. 시료 주입이 끝난 후, 다시 8배 부피의 상기 컬럼용 완충용액으로 세척하고, 10mM 말토오스가 포함된 컬럼용 완충용액으로 수지에 결합한 융합단백질을 탈리시키면서 분획으로 나누어 받았다. 각 분획을 SDS-PAGE겔로 조사하여 원하는 융합단백질이 존재하는 분획들만을 모두 모았다. 이를 2ml로 농축하고, 이 농축액 중의 1ml에 1ul의 팩터 Xa를 첨가하고 실온에서 밤새 두어, MBP와 테네신 3와의 절단이 일어나게 하였다.In order to separate and purify the fusion protein, the amylose resin was well filled in the column, washed with the column buffer solution in an amount corresponding to 8 times the volume of the column, and the ultrasonic crushing solution obtained above was injected at an appropriate flow rate. After the sample was injected, the column was washed with 8 times the volume of the buffer solution for the column, and the column buffer containing 10 mM maltose was divided into fractions while desorbing the fusion protein bound to the resin. Each fraction was irradiated with an SDS-PAGE gel to collect only the fractions with the desired fusion protein. It was concentrated to 2 ml and 1 ul of factor Xa was added to 1 ml of this concentrate and left overnight at room temperature to allow cleavage of MBP and Tennessine 3.

[실시예 4]Example 4

대장균 내에서의 대량 발현을 위한 새로운 재조합 DNA의 제조Preparation of New Recombinant DNA for Mass Expression in Escherichia Coli

대장균 내에서 완전형(intact)의 테네신 3를 대량발현하기 위한 재조합 DNA를 다음과 같은 방법으로 제조하였다(참조: 제4도).Recombinant DNA for mass expression of intact Tennessine 3 in Escherichia coli was prepared by the following method (see FIG. 4).

벡터는 E.coli 발현벡터인 pET-3a를 사용하였고, 삽입체는 테네신 3의 코딩 염기서열이며, 이 유전자는 갈색거저리의 총세포 RNA로부터 얻은 cDNA를 주형으로 하고 결합온도 48℃에서 PCR반응을 통해 얻었다. 사용한 5'- 및 3'-PCR 프라이머는 다음과 같았다.The vector used pET-3a, an E. coli expression vector, and the insert is a coding sequence of Tennessine 3, which is a cDNA obtained from brown cell total RNA and is a PCR reaction at a binding temperature of 48 ° C. Got through. The 5'- and 3'-PCR primers used were as follows.

Figure kpo00002
Figure kpo00002

PCR 반응을 통해 얻은 산물은 NdeI-BamHI 링커를 가지고 있고, 이를 Ndel-BamHI으로 절단하고 pET-3a에 클로닝하여 재조합 플라스미드 pAFT-1을 제조하였다(참조: 제4도).The product obtained through the PCR reaction had an NdeI-BamHI linker, which was cleaved with Ndel-BamHI and cloned into pET-3a to prepare a recombinant plasmid pAFT-1 (see FIG. 4).

한편, 테네신 3는 신호펩티드를 가지고 있으며 이것이 잘려나가면서 성숙 (mature) 단백질이 되는데, 이러한 진핵세포의 신호펩티드를 이용하여 대장균에서 페리플라즘(periplasmic space)으로 생성된 단백질을 수송하는 예가 많으므로, 테네신 3의 신호펩티드도 박테리아에서 작용한다면 쉽게 완전형의 테네신 3를 정제할 수 있을 것이다. 이를 위해 하기와 같은 새로운 5' 프라이머를 제조하여 신호펩티드를 포함하는 cDNA를 PCR반응을 통해 얻은 다음, pET-3a 벡터에 클로닝하고 이를 pAFT-2로 명령하였다(참조: 제4도).On the other hand, Tennessine 3 has a signal peptide, which is cut off to become a mature protein. Since E. coli cells use a signal peptide to transport proteins produced by E. coli in a periplasmic space, If tenesine 3 signaling peptides also act on bacteria, they will be able to easily purify the complete form of tenesine 3. To this end, a new 5 ′ primer was prepared and cDNA containing a signal peptide was obtained by PCR, and then cloned into a pET-3a vector, which was then referred to as pAFT-2 (see FIG. 4).

Figure kpo00003
Figure kpo00003

아울러, 테네신 3의 His-taq 융합 단백질을 Ni2+친화컬럼 크로마토그래피를 이용하여 분리 정제하기 위해, pRSET B 벡터에 테네신 3 cDNA를 클로닝하여, His-taq이 테네신 3의 N-말단에 융합된 융합단백질을 생산할 수 있는 플라스미드 pRSAF-1를 제조하였다.In addition, in order to isolate and purify the His-taq fusion protein of Tennessine 3 using Ni 2+ affinity column chromatography, the Tennessine 3 cDNA was cloned into the pRSET B vector, and His-taq was the N-terminus of Tennessine 3. To prepare a plasmid pRSAF-1 capable of producing a fusion protein fused to.

[실시에 5][Example 5]

대장균 내에서 발현된 테네신 3의 고순도 정제High Purity Purification of Tennessine 3 Expressed in Escherichia Coli

MBP-테네신 3 융합단백질은 자체적으로는 활성도가 낮고, 이를 Xa로 잘라 사용하는 것은 높은 농도의 테네신 3 단백질을 얻기가 어려워, 상기 실시예 4에서 제조한 pRSAF-1을 이용하였다.MBP-Tennesine 3 fusion protein itself is low in activity, it is difficult to obtain a high concentration of Tennessine 3 protein by using it cut to Xa, pRSAF-1 prepared in Example 4 was used.

균 배양Bacterial culture

멸균한 LB배지 10ml에 앰피실린을 가하여 최종 농도가 1mM되게 한 다음, 이 배지에 pRSAF-1을 지닌 대장균 2-3 콜로니 정도를 취하여 접종시킨 후 37℃에서 밤새 전배양(preculture)하였다. 600nm에서의 흡광도를 측정시 OD 값이 0.6-1 정도되었을 때, 위의 용액을 전배양시와 동일한 조성을 가진 LB/amp 배지 1L에 혼합하여, 이것을 37℃에서 3-4시간 정도 배양하였다. 600nm에서 흡광도가 1 정도 되었을 때, 1M IPTG를 1ml 정도 가하여 37℃에서 3시간 동안 배양하였다. 이후에 8,000g, 4℃에서 10분 정도 원심분리하여 배양된 균주를 모아, 소량의 1X 결합 완충용액에 현탁시킨 다음, -20℃에서의 동력 및 융해 조작을 3회 정도 실시하였다. 이후 얼음 상에서 열과 거품이 나지 않게 주의하며, 시료가 약간 흑색으로 변색할 때까지 간헐적으로 세포를 초음파 파쇄하였다. 이것을 4℃에서 약 20,900g 정도로 20분간 원심분리한 후, 상등액을 조심스럽게 취하여 이것을 다음 단계인 His-tag 친화성 컬럼에 주입하였다.Ampicillin was added to 10 ml of sterile LB medium to make a final concentration of 1 mM, and then inoculated by taking 2-3 colonies of Escherichia coli with pRSAF-1, and then precultured at 37 ° C. overnight. When the absorbance at 600 nm was measured at an OD value of about 0.6-1, the above solution was mixed in 1 L of LB / amp medium having the same composition as in the pre-culture, and then incubated at 37 ° C. for about 3-4 hours. When the absorbance was about 1 at 600 nm, 1 ml of 1M IPTG was added and incubated at 37 ° C. for 3 hours. Thereafter, the cultured strains were collected by centrifugation at 8,000 g for 10 minutes at 4 ° C., suspended in a small amount of 1 × binding buffer, and then subjected to power and melting at about −20 ° C. three times. Thereafter, care was taken to prevent heat and bubbles on the ice, and the cells were ultrasonically disrupted intermittently until the sample became slightly black. After centrifugation for 20 minutes at about 20,900g at 4 ℃, the supernatant was carefully taken and injected into the next step His-tag affinity column.

His-tag 친화성 컬럼을 통한 재조합 테네신 3 유도체의 분리Isolation of Recombinant Tennessine 3 Derivatives Through His-tag Affinity Columns

2ml 정도의 수지를 잘 현탁시켜 공기 방울이 들어가지 않게 주의하며 자유낙하 시키는 방법으로 컬럼을 충진시키고, 수지에 대하여 약 5배 부피의 2차 증류수로 수지를 세척하였다. 이때의 유속은 4초당 1방울(17ul)정도로 하며, 다음 과정에서도 이 정도의 유출 속도를 유지시켰다. 이후, Ni를 함유한 1X 완충용액(charge buffer)을 가하여 수지에 전하를 부여하고, 다시 결합 완충용액으로 평형화시킨 다음, 상기에서 얻은 상등액을 주입하였다. 이어, 1X 결합 완충용액을 가하여 다시 평형화시키고, 이후 10% 및 16% 용출 완충용액을 평형화될 때까지 차례로 가한 다음, 최종적으로 100%의 용출 완충용액을 가해 컬럼에 결합했던 모든 것을 유출시켰다(컬럼은 재사용을 위하여 6배 부피의 스트립 완충용액(strip buffer)으로 용출시켜 4℃에서 보관하였다) 위의 과정에서 분취한 액의 함유된 염(salt)과 과량의 아미다졸을 제거하기 위하여, 제한 분자량 1000의 막을 사용한 한외여과 (ultra filtration)를 실시하였는데, 여과하여 농축한 후 다시 적량의 2차 증류수로 희석하는 과정을 수회 반복하였다.The column was filled by a method of freely falling by carefully suspending about 2 ml of resin to prevent air bubbles from entering and washing the resin with about 5 times the volume of secondary distilled water. At this time, the flow rate was about 1 drop (17ul) per 4 seconds, and the flow rate was maintained at the next process. Thereafter, Ni was added to the 1X buffer (charge buffer) to charge the resin, equilibrated with the binding buffer again, and the supernatant obtained above was injected. Equilibrate again by adding 1 × binding buffer, then add 10% and 16% elution buffers in equilibrium until equilibrium, and finally add 100% elution buffer to effluent all that was bound to the column (column The silver was eluted with 6 times volume of strip buffer for reuse and stored at 4 ° C.) In order to remove excess salts and excess amidazole from the aliquots, Ultra filtration was performed using a membrane of 1000. The process of filtration, concentration, and dilution with an appropriate amount of secondary distilled water were repeated several times.

HPLC에 의한 재조합 테네신 3 유도체의 분리Isolation of Recombinant Tennessine 3 Derivatives by HPLC

상기 His-tag 컬럼으로 분리된 시료를 상온에서 Speed-Vac을 이용하여 건조시키고, 소량의 HPLC용 정제수에 용해시켜 TSK-gel 3000SW 컬럼에 주입하였다. 이 때, 유속은 0.3ml/min, UV 흡광도는 220nm에서 측정하고, 용매는 0.05%의 TFA를 함유한 25% CH3CN 용액을 사용하였다. 이 과정을 통하여 분리된 각 피크(peak)별로 용출액을 분취하여 SDS-PAGE하고 순도 및 분자량 등을 결정하고, 또 각각에 대해 항균력 시험을 하였다.The sample separated by the His-tag column was dried using Speed-Vac at room temperature, dissolved in a small amount of purified water for HPLC, and injected into a TSK-gel 3000SW column. At this time, the flow rate was measured at 0.3ml / min, UV absorbance at 220nm, the solvent was used a 25% CH 3 CN solution containing 0.05% TFA. Through this process, the eluate was separated for each peak separated by SDS-PAGE, and the purity and molecular weight were determined, and the antibacterial activity was tested for each.

[실시예 6]Example 6

돌연변이 테네신 3 단백질을 생산하기 위한 재조합 DNA의 제조Preparation of Recombinant DNA to Produce Mutant Tennessine 3 Proteins

His-tag 테네신 3의 결실 실험을 위한 플라스미드의 제조Preparation of Plasmids for Deletion of His-tag Tennessine 3

(1) N-말단 결실을 위한 플라스미드의 제조(1) Preparation of plasmid for N-terminal deletion

테네신 3의 cDNA 부분을 포함하는 pAFT-2 벡터의 SacI/BamHI 제한효소자리를 절단하고 클레노우 단편(klenow fragment)으로 처리하여 염기를 채운 다음 (fill ing), 시로 연결하여 SacI 자리가 제거된 플라스미드를 얻어 "pAFT-22"라 명명하였다. pAFT-22의 EcoRI, HindIII 단면을 pRSET B벡터에 클로닝하여 얻어진 플라스미드의 BamHI, HindIII 단편을 SacI 자리가 제거된 pGEM-3zf(+)에 다시 클로닝하여 "pJLAF5d"라고 명명하였다.The SacI / BamHI restriction site of the pAFT-2 vector containing the cDNA portion of Tennessine 3 was cleaved and treated with a klenow fragment to fill the bases, and then linked to the si to remove the SacI site. The plasmid was obtained and named "pAFT-22". The BamHI, HindIII fragment of the plasmid obtained by cloning the EcoRI, HindIII cross section of pAFT-22 to the pRSET B vector was cloned back into pGEM-3zf (+) from which the SacI site was removed and named "pJLAF5d".

(2) N-말단 결실(2) N-terminal deletion

pJLAF5d 벡터의 SacI 제한효소자리를 절단하여 엑소뉴클레아제(exonuclease)에 저항성을 갖는 3' overhang을 만들어주고, BalII 제한효소로 5' overhang을 만든 다음, 일렬화된 벡터를 진클린(geneclean)방법을 이용하여 정제하였다. 얻어진 DNA 단편에 대하여 Exo III 엑소뉴클레아제를 처리하여 시간별로 분획화하였다. 각 분획에 대해서 SI 뉴클레아제를 처리하여 단일가닥 부분을 제거한 다음, 70℃로 가열하여 뉴클레아제들을 불활성화시키고 평활말단화 연결(blunt-end ligation)을 시행하여 N-말단 결실의 돌연변이 재조합 DNA를 얻었다(참조: 제5도)By cutting the SacI restriction enzyme site of pJLAF5d vector to make 3 'overhang resistant to exonuclease, 5' overhang with BalII restriction enzyme, and then using the gene clean method Purification using The obtained DNA fragment was treated with Exo III exonuclease and fractionated over time. Each fraction was treated with SI nuclease to remove single stranded portions, and then heated to 70 ° C. to inactivate nucleases and undergo blunt-end ligation to mutant recombination of N-terminal deletions. DNA was obtained (see Figure 5).

(3) C-말단 결실(3) C-terminal deletion

pRSAF3d(=pRSAF-1) 벡터의 SphI 제한효소자리를 절단하여 3' overhang를 만들어 주고, Sa1I 제한 효소로 5' overhang을 만든 다음, 일렬화된 벡터를 진클린 방법으로 정제하였다. N-말단 결실실험에서와 마찬가지로 얻어진 DNA 단편에 대하여 Exo III 엑소뉴클레아제를 처리하여 시간별로 분획하였다. 각 분획에 대하여 S1 뉴클레아제를 처리하여 단일가닥 부분을 제거한 다음, 70℃로 가열하여 뉴클레아제들을 불활성화 시키고 평활말단화 연결을 시행하여 C-말단 결실의 돌연변이 재조합 DNA를 얻었다(참조: 제5도).3 'overhang was made by cleaving the SphI restriction enzyme site of the pRSAF3d (= pRSAF-1) vector, 5' overhang was made with Sa1I restriction enzyme, and the serialized vector was purified by jinclean method. As in the N-terminal deletion experiment, the obtained DNA fragment was fractionated over time by treatment with Exo III exonuclease. Each fraction was treated with S1 nuclease to remove the single stranded portion, then heated to 70 ° C. to inactivate the nucleases and subjected to blunt-ended ligation to obtain mutant recombinant DNA of the C-terminal deletion (see: 5).

결실 재조합 단백질의 발현 및 분리Expression and isolation of deleted recombinant protein

(1) 결실 재조합 단백질을 합성하는 균주의 제조(1) Preparation of strain for synthesizing deleted recombinant protein

C 말단이 결실된 플라스미드의 경우에는 결실실험에 사용된 플라스미드가 직접 재조합 단백질을 발현할 수 있는 플라스미드이었기 때문에 다시 클로닝해야 할 필요가 없었지만, N 말단이 결실된 플라스미드의 경우에는 결실점의 결정 이후에 발현을 위한 pRSET 벡터로 옮겨야 하였다. 결실점이 무작위적으로 결정되기 때문에 번역시의 코돈을 고려하여 결실된 테네신 3부분이 His-tag에 융합되어 발현될 수 있도록 클로닝하였다. 이후 모든 플라스미드는 발현을 위해 T7 RNA 중합요소 유전자를 가지는 대장균 BL21(DE3) 균주에 도입하였다.For plasmids lacking the C terminus, the plasmids used in the deletion experiments did not need to be cloned again because the plasmids were capable of expressing the recombinant protein directly. Transfer to pRSET vector for expression. Since the deletion point was randomly determined, three parts of the deleted Tennessine were cloned to express the His-tag in consideration of the codon during translation. All plasmids were then introduced into E. coli BL21 (DE3) strains with T7 RNA polymerase gene for expression.

(2) 결실 재조합 단백질의 발현(2) Expression of deleted recombinant protein

결실 재조합 단백질의 대량 생산을 위하여, 먼저 각 플라스미드를 가지는 단일 콜로니들의 BL21(DE3) 각각을 12시간 정도 액체 배지에서 배양한 다음, 이를 500ml LB 배양액에 1/100로 희석시켜 다시 3시간 정도 배양하였다. OD600값이 약 1.3정도 되었을 때 IPTG를 최종 농도 1mM 정도가 되도록 첨가하고 약 3시간 정도 더 배양하였다.For mass production of deleted recombinant proteins, each of BL21 (DE3) of single colonies with each plasmid was first incubated in liquid medium for about 12 hours, then diluted to 1/100 in 500 ml LB culture and incubated for another 3 hours. . When the OD 600 value was about 1.3, IPTG was added to a final concentration of about 1 mM and further incubated for about 3 hours.

(3) 결실 재조합 단백질의 분리와 정제(3) Isolation and Purification of Deleted Recombinant Proteins

단백질 생산후에 원심분리로 균체를 수확한 다음, 급히 동결하였다가 10ml 정도의 결합 완충용액(5mM imidazole, 0.5M NaCl, 20mM Tris-HCl pH 7.9)에 재현탁하고, 초음파 파괴하였다. 이어, 21,000xg로 원심분리하여 얻은 상층액을 Ni2+가 결합된 His 결합의 수지가 충진된 친화성 컬럼에 가하고, 결합 완충용액과 용출 완충용액(1M imidazole, 0.5M NaCl, 20mM Tris-HCl pH 7.9)의 농도구배 컬럼 크로마토그래피 방법으로 His-tag이 융합된 결실 테네신 3만 용출하였다. 이때, 보다 편리하고 정확한 농도구배 컬럼 크로마토그래피를 위해 자동화된 액체 컬럼 크로마토그래피 기기를 이용하여 실험하였다. 용출된 단백질들은 SDS-PAGE으로 발현여부를 확인한 다음, 투석튜브(dialysis tube, MWCO 1000)를 이용하여 염을 제거하고 동결건조(lyophilization)하여 농축하였다.After protein production, the cells were harvested by centrifugation, and then frozen rapidly and resuspended in 10 ml of binding buffer (5 mM imidazole, 0.5 M NaCl, 20 mM Tris-HCl pH 7.9) and sonicated. Subsequently, the supernatant obtained by centrifugation at 21,000xg was added to an affinity column filled with a resin of His bond bound to Ni 2+ , and the binding buffer and the elution buffer (1M imidazole, 0.5M NaCl, 20mM Tris-HCl) were added. Only His-tag fused Tennessine 3 was eluted by a concentration gradient column chromatography method of pH 7.9). At this time, the experiment was performed using an automated liquid column chromatography device for more convenient and accurate concentration gradient column chromatography. The eluted proteins were expressed by SDS-PAGE, and then concentrated using a dialysis tube (MWCO 1000) to remove salts and lyophilization.

특정자리 돌연변이화 반응을 위한 플라스미드의 제조Preparation of Plasmids for Site-Specific Mutation Reactions

N-말단 결심 실험으로 얻어진 재조합 단백질 중에서 활성을 보이는 것 중 테네신 3의 가장 작은 DNA 단편을 갖는 p5212에 대하여 특정자리 돌연변이화 반응을 도입하였다. 특정자리 돌연변이화를 위해서, pHT△N45의 BamHI, HindIII 단편을 pALTER-1벡터에 클로닝하고 "pSelHT△N45"라고 명명하였다. pSelHT△N45를 PstI 제한효소로 절단하여 클레노우 단편을 처리하고, 재결합하여 PstI자리를 제거함으로써 얻은 콜론을 "pSe1HT△N45△"라 명명하였다.In situ mutagenesis was introduced for p5212 having the smallest DNA fragment of Tennessine 3 among the recombinant proteins obtained in the N-terminal determination experiment. For site mutations, BamHI, HindIII fragments of pHTΔN45 were cloned into the pALTER-1 vector and named "pSelHTΔN45". The colon obtained by cleaving pSelHTΔN45 with PstI restriction enzyme to treat the cleno fragment and recombination to remove the PstI site was named “pSe1HTΔN45Δ”.

(1) 특정자리 돌연변이와 프라이머의 디자인(1) Design of site mutations and primers

pHT△N45의 아미노산들을 6개의 블록(block)으로 나누어 각 블록을 4개의 알라닌으로 블럭 돌연변이화시킬 수 있도록 프라이머를 디자인하였다. 이때, 축퇴 (degenerate) 코돈중에서 알라닌 블록 중에 새로운 PstI 제한 효소자리가 만들어지도록 디자인하여 돌연변이 코돈을 얻는데 편리하도록 하였다.The primers were designed to divide the amino acids of pHTΔN45 into six blocks and to block mutate each block with four alanines. At this time, a new PstI restriction enzyme site was created in the alanine block in the degenerate codon to facilitate the acquisition of the mutant codon.

(2) 특정자리 돌연변이화반응(2) site specific mutation

pSelHT△N45△를 포함하고 있는 대장균에 보조 파아지 R405을 감염시켜 단일 가닥 DNA를 얻은 후에, Amp 수선 올리고머(repair oligomer)와 각각의 돌연변이화 프라이머를 넣고, T4 DNA 중합효소로 처리하여 단일가닥 DNA를 주형으로 양쪽가닥을 만들어 준 다음, 연결효소로 처리하여 닉(nick)을 이어주었다. 반응 후 DNA 를 수선 기능에 결손을 가진 균주인 대장균 BMH 71-18mutS에 도입하고, 그 형질전환체를 앰피실린 포함의 배지용액에서 배양하여 돌연변이화된 DNA를 얻었다(참조: 제6도).Escherichia coli containing pSelHTΔN45Δ was infected with auxiliary phage R405 to obtain single-stranded DNA, followed by Amp repair oligomer and each mutated primer, and treated with T4 DNA polymerase to obtain single-stranded DNA. Both strands were made into a template, and then nicked by treatment with ligase. After the reaction, DNA was introduced into Escherichia coli BMH 71-18mutS, a strain having a lack of repair function, and the transformant was cultured in a medium solution containing ampicillin to obtain mutated DNA (see FIG. 6).

[실시예 7]Example 7

갈색거저리에서 추출한 테네신 3, MBP-테네신 3 융합 단백질, 결실 재조합 단백질 및 특정자리 돌연변이화 결실 재조합 단백질의 항진균력 조사Investigation of Antifungal Activity of Tennessine 3, MBP-Tennesine 3 Fusion Protein, Deletion Recombinant Protein, and Site-Specific Mutant Deletion Recombinant Protein Extracted from Brown Peel

1. 갈색거저리에서 추출한 테네신 3의 항진균력 조사1. Antifungal Activity of Tennessine 3 Extracted from Brown Rice Wine

(1) 각종 균류의 배양조건(1) Culture conditions of various fungi

본 실험에 사용한 진균류의 배지 및 배양 조건을 하기 표에 나타내었다.The media and culture conditions of the fungi used in this experiment are shown in the table below.

[표 1]TABLE 1

Figure kpo00004
Figure kpo00004

(2) 각종 균류의 성장측정(2) Measurement of growth of various fungi

효모 종류는 액체 배양액을 희석하여 생존균수를 헤아리고(viable counting) , 필라멘트 형(filamentous type)은 분생포자가 발아하는 것을 현미경으로 관찰하여 균사가 자라는 길이를 시간별로 측정하였다.The yeast type was diluted by diluting the liquid culture solution, and the viable counting was counted, and the filamentous type was observed under the microscope to observe the condensation of the conidia.

(3) 조 테네신 3(crude Tenecin 3)의 각종 진균류에 대한 항균력(3) antimicrobial activity against various fungi of crude Tenecin 3

3종의 효모형 진균류와 4종의 필라멘트형 진균에 대한 c-테네신 3의 항균효과를 조사하였다. 조사한 7종의 진균류 중 필라멘트형 진균과 Trimorphomyces papilionaceus에 대해서는 치사효과를 나타내지 않았으며, 주로 성장의 저해효과만을 나타내었다(참조; 제7a도 및 제7b도,제8도,제9도). Saccharomyces cerevisiae와 Candida albicans의 효모형 진균은 5㎎/ml의 c-테네신 3 농도에서 거의 완벽하게 성장이 저해되었으며(참조: 제7a도 및 제7b도), 약하게나마 치사효과가 나타났다. 이들 효모형 진균은 배지에서 배양하면서 c-테네신 3을 처리하였을 경우, 5㎎ 이상의 농도에서 균체수가 감소하는 것을 보였다. 그러나, 이들도 성장이 일어나지 않는 조건, 즉, 구연산 나트륨 완충용액(0.05M,pH 6.5)에서 배양하였을 경우에는 전혀 c-테네신 3의 치사효과가가 관찰되지 않았다(참조; 제10도). 따라서, c-테네신 3의 치사효과는 적어도 성장한느 세포에만 작용함을 알 수 있었다.The antimicrobial effect of c-tenesin 3 on three yeast and four filamentous fungi was investigated. Filamentous fungi and Trimorphomyces papilionaceus showed no lethal effect among the seven fungi investigated (see Figs. 7a, 7b, 8 and 9). Yeast-type fungi of Saccharomyces cerevisiae and Candida albicans were almost completely inhibited in growth at the concentration of c-Tennesine 3 at 5 mg / ml (Figs. 7a and 7b), with a slight lethal effect. These yeast fungi showed a decrease in the number of cells at concentrations of 5 mg or more when c-tenesin 3 was treated in culture. However, no lethal effects of c-Tenesin 3 were observed when they were cultured in a condition where growth did not occur, i.e., sodium citrate buffer solution (0.05 M, pH 6.5) (see FIG. 10). Thus, the lethal effect of c-Tennesine 3 was found to act only on at least growing cells.

(4) c-테네신 3에 의한 각종 균류의 성장 및 형태발생상의 이상(4) Growth and Morphological Abnormalities of Various Fungi by c-Tennesine 3

앞에소 본 바와 같이 c-테네신 3는 각종 균류에 대해 치사효과는 크지 않고, 주로 정상적인 성장을 억제하였다. c-테네신 처리한 Candida albicans와 Saccharomyces cerevisiae는 처리하지 않은 균주보다 커지며, 달걀모양에서 구형으로 변하였다. 필라멘트형 진균은 포자의 발아관 생성이 늦거나 발아율이 떨어지며, 발아한 포자의 균사성장이 저해받거나 극히 비정상적으로 진행되었다.As seen previously, c-Tennesine 3 did not have a lethal effect on various fungi and mainly suppressed normal growth. Candida albicans and Saccharomyces cerevisiae treated with c-tenesine were larger than untreated strains and changed from egg-shaped to spherical. The filamentous fungi had slow germination of the spores and decreased germination rate, and mycelial growth of germinated spores was inhibited or progressed abnormally.

2. MBP-테네신 3 융합 단백질의 항진균력 조사2. Antifungal Activity of MBP-Tennesine 3 Fusion Protein

MBP-테네신 3융합 단백질의 항균력을 조사하기 위하여, SD(Sabouraud Dextrose)아가에서 배양한 Candida albicans의 단일 콜로니를 SD 브로쓰(broth)에서 2시간 배양하였다. 배양된 103세포를 MBP-테네신 3융합 단백질 또는 동일부피의 증류수(대조군)와 함께 400ul의 2x SD 브로쓰에서 진탕배양한 다음, 일정 시간 간격으로 일정량을 취하여 SD 아가에 도말하고, 콜로니의 수를 계산하여 세포 성장의 지료로 하였다. 그 결과, 약 200ug 농도의 MBP-테네신 3융합 단밸질은 Candida albicans(참조; 제11도)와 Cryptococcus neoformans(참조; 제12도) 병원성 균류의 성장을 저해하였으나, Aspergillus nidulans와 Saccharomyces cerevisiae의 성장은 눈에 띄게 저해하지 못하였다(참조; 제13도).To investigate the antimicrobial activity of MBP-Tennesine trifusion protein, single colonies of Candida albicans in SD (Sabouraud Dextrose) agar were incubated for 2 hours in SD broth. Cultured 10 3 cells were shaken in 400 ul of 2x SD broth with MBP-Tennesine 3 fusion protein or the same volume of distilled water (control), and then a predetermined amount was taken at regular intervals and plated onto SD agar. The number was calculated and used as the stock of cell growth. As a result, about 200 ug of MBP-Tenesine trifusion protein inhibited the growth of Candida albicans (see Fig. 11) and Cryptococcus neoformans (see Fig. 12) pathogenic fungi, but growth of Aspergillus nidulans and Saccharomyces cerevisiae No significant inhibition (cf. FIG. 13).

융합 단백질의 항균력이 MPB와 관련이 있을 수도 있어, pMAL-c2와 pMC-35로부터 얻어진 단백질을 Xa로 자른 후 Candida에 대한 항진균력을 조사하였다(참조; 제14도). 제14도에서 보듯이, pMAL-c2로부터 얻어진 단백질과 이를 Xa로 자른 단백질 모두 비교적 낮은 정도로 Candida의 성장을 저해하였으나, MBP-테네신 3 융합 단백질을 Xa로 잘랐을 경우에는 현저한 성장저해를 보임으로써, 융합 단백질의 항진균 효과는 MBP보다는 테네신 3 단백질 때문임을 명백히 알 수 있었다. 융합 단백질의 활성도가 떨어지는 것은 거대한 단백질의 MBP와 융합되었기 때문일 것으로 생각되며, 특히 다른 곤충에서 분리된 항진균성 단밸질과 비교하여 보존된 (conserved) 것으로 보이는 C말단 부분이 MBP와 결합되어 활성을 상실하였기 때문일 것으로 추정된다. 약 50ug의 융합 단백질을 Xa로 잘랐을 때, 테네신 3 농도는 약 7ug 정도되는 것으로 추정되는데, 이 농도에서 103세포의 Canadida는 거의 성장치 못하였다(참조; 제14도)Since the antimicrobial activity of the fusion protein may be related to MPB, the antifungal activity against Candida was examined after cutting proteins obtained from pMAL-c2 and pMC-35 with Xa (see Fig. 14). As shown in FIG. 14, both the protein obtained from pMAL-c2 and the protein cut to Xa inhibited the growth of Candida to a relatively low level, but when the MBP-Tennesine 3 fusion protein was cut to Xa, it showed significant growth inhibition. It was clear that the antifungal effect of the fusion protein was due to the Tennessine 3 protein rather than MBP. The lack of activity of the fusion protein is thought to be due to the fusion with the large protein MBP, especially the C-terminal portion that appears to be conserved compared to the antifungal protein isolated from other insects, resulting in loss of activity. It is assumed that this is because. When about 50 ug of fusion protein was cut by Xa, the Tennessine 3 concentration was estimated to be about 7 ug, at which 10 3 cells of Canadida showed little growth (see Fig. 14).

3. 결실 재조합 단밸질의 항진균력 조사3. Antifungal Activity of Depleted Recombinant Protein

정제된 결실 단백질들을 C. albicans에 대하여 항진균 활성을 조사해 보았다. 활성실험시에 처리해 준 단백질들의 양은 결실된 단백질들의 예상되는 분자량을 계산하여 결실되지 않은 테네신 3의 50ug과 같은 물수의 양이 처리될 수 있도록 하여 실험하였다. 실험 결과의 예상으로, 중요부위가 결실된 단백질의 경우에는 항진균 활성을 가지지 않을 것이라고 예측되었지만, 실제 활성 조사결과로는 예상과 달리 결실된 단백질들 모두가 항진균 활성을 가지는 것으로 나타났다(참조; 제15도). 특히, HT△C49와 HT△N45의 경우에는 각각 N 말단과 C말단의 절반에 해당하는 부분만으로 이루어져 서로 공유하는 부분이 없음에도 불구하고 똑같이 항진균 활성을 나타내었다. 이런 결과를 해석해 볼 때, 테네신 3는 항진균 활성에 적용하는 두 개의 영역(domain)을 가지며, 이들은 각각 N말단과 C말단에 위치한다는 것을 알 수 있었다.Purified deletion proteins were tested for antifungal activity against C. albicans. The amount of proteins treated in the activity test was calculated by calculating the expected molecular weight of the deleted proteins so that the amount of water, such as 50 ug of undeleted Tennessine 3, could be treated. In anticipation of the experimental results, it was predicted that the protein lacking the important site would not have antifungal activity, but the results of the actual activity showed that all of the deleted proteins had antifungal activity unexpectedly (cf. 15). Degree). In particular, HT △ C49 and HT △ N45 in the case of the N- and C-terminal half, respectively, but did not share with each other, even though they showed the same antifungal activity. Interpreting these results, Tennessine 3 has two domains for antifungal activity, which are located at the N and C ends, respectively.

4. 특정자리 돌연변이화 결실 재조합 단백질의 항진균력 조사4. Investigation of Antifungal Activity of Recombinant Protein in Definite Site Mutation

정제된 알라닌 돌연변이화 단백질들을 곰팡이 C. albicans에 대하여 항진균 활성을 조사해 보았다. 활성 실험시에 처리해 준 단백질들의 양은 결실된 단백질들의 예상되는 분자량을 계산하여 결실되지 않은 테네신 3의 20ug과 같은 몰수의 양이 처리될 수 있도록 하여 OD 계수법을 이용하여 실험하였다. 실험 결과, 테네신 3의 49번째 아미노산에서 약 8개의 아미노산 부분과 테네신 3계열의 항진균 단백질들간에 커다란 유사성을 나타내는 c-블록의 GHQG부분이 항진균 활성에 영향을 미치는 중요한 아미노산이라는 결과를 얻을 수 있었다(참조; 제16도).Purified alanine mutant proteins were tested for antifungal activity against fungal C. albicans. The amount of proteins treated in the activity experiment was tested using the OD counting method by calculating the expected molecular weight of the deleted proteins so that an amount of moles such as 20 ug of undeleted Tennessine 3 could be processed. Experimental results show that the GHQG portion of the c-block, which shows a large similarity between about eight amino acid moieties in the 49th amino acid of Tennessine 3 and anti-fungal proteins of the Tennessine 3 family, is an important amino acid that affects antifungal activity. (Cf. Fig. 16).

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명에 의하면, 갈색거저리 유충에서 분리한 신규의 항진균 단백질인 테네신 3 및 그의 변종은 유전공학적 방법으로 대량으로 제조된다. 이렇게 대량 생산된 테네신 3 및 그의 변종들은 약학적으로 허용되는 성분들과 함께 항진균제의 약학적 조성물로 이용될 수 있다.As described and demonstrated in detail above, according to the present invention, Tennessine 3, a novel antifungal protein isolated from brown larvae, and its variants are produced in large quantities by genetic engineering methods. This mass-produced Tennessine 3 and its variants can be used in pharmaceutical compositions of antifungal agents with pharmaceutically acceptable ingredients.

Claims (12)

갈색거저리(T.molitor)의 유충으로부터 분리한 하기와 같은 아미노산 서열 또는 이와 기능적으로 동등한 아미노산 서열을 가지는 항진균 단백질(Tenecin 3) :Antifungal protein (Tenecin 3) having the following amino acid sequence or functionally equivalent amino acid sequence isolated from the larva of T. molitor:
Figure kpo00005
Figure kpo00005
제1항의 항진균 단백질(Tenecin 3)을 암호화하는 하기와 같은 염기서열을 가지는 항진균 단백질의 유전자 및 그의 기능적 등가물;Gene of the antifungal protein having the following sequence encoding the antifungal protein (Tenecin 3) of claim 1 and its functional equivalents;
Figure kpo00006
Figure kpo00006
제2항의 항진균 단백질(Tenecin 3) 유전자를 포함하고 있는 발현벡터.An expression vector comprising the antifungal protein (Tenecin 3) gene of claim 2. 제3항에 있어서, 단백질 발현가능의 플라스미드인 것을 특징으로 하는 발현벡터.The expression vector according to claim 3, which is a protein expressible plasmid. 제3항에 있어서, 말토스 결합 단백질(maltose binding protein)을 융합파트너로 이용하는 것을 특징으로 하는 발현벡터.The expression vector according to claim 3, wherein a maltose binding protein is used as a fusion partner. 제3항에 있어서, 히스티딘이 표지된 항진균 단백질(Tenecin 3)을 생산할 수 있는 벡터인 것을 특징으로 하는 발현벡터.4. The expression vector of claim 3, wherein the histidine is a vector capable of producing a labeled antifungal protein (Tenecin 3). 제3항의 발현벡터로 형질전환된 숙주 미생물을 배양하여 항진균 단백질 (Tenecin 3)의 발현을 유도하고, 이를 수득하는 공정을 포함하는 재조합 항진균 단백질(Tenecin 3)의 제조방법.Method for producing a recombinant antifungal protein (Tenecin 3) comprising the step of inducing the expression of the antifungal protein (Tenecin 3) by culturing the host microorganism transformed with the expression vector of claim 3. 제7항에 있어서, 숙주 미생물을 대장균인 것을 특징으로 하는 제조방법.The method according to claim 7, wherein the host microorganism is Escherichia coli. 제1항의 항진균 단백질(Tenecin 3)에서 신호펩타이드가 결실되고 남은 성숙 항진균 단백질(mature Tenecin 3)의 아미노산 서열이 일부 결실되거나 치환된 변종.The antifungal protein (Tenecin 3) of claim 1 wherein the signal peptide is deleted and the amino acid sequence of the mature antifungal protein (mature Tenecin 3) remaining partially deleted or substituted. 제9항에 있어서, 신호펩타이드를 포함하는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 아미노산 서열을 기준으로 한 94∼96번 아미노산, 70∼96번 아미노산, 61∼96번 아미노산, 48∼96번 아미노산, 19∼28번 아미노산, 19∼35번 아미노산, 19∼47번 아미노산, 19∼55번 아미노산 및 19∼63번 아미노산으로 구성된 구릅으로부터 선택되는 1종의 아미노산 그룹이 결실된 것을 특징으로 하는 변종.The method according to claim 9, wherein amino acids 94-96, amino acids 70-96, amino acids 61-96, amino acids 48-96, 19-19 based on the amino acid sequence of the antifungal protein (Tenecin 3) comprising a signal peptide A variant characterized in that one amino acid group selected from the group consisting of amino acids 28, 19-35, 19-47, 19-55 and 19-63 is deleted. 제9항에 있어서, 신호펩타이드를 포함하는 항진균 단백질(Tenecin 3)의 아미노산 서열을 기준으로 한 67∼70번 아미노산, 72∼75번 아미노산, 77∼80번 아미노산, 82∼85번 아미노산, 86∼89번 아미노산 및 91∼94번 아미노산으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종의 아미노산 그룹이 알라닌으로 치환된 것을 특징으로 하는 변종.The method according to claim 9, wherein amino acids 67-70, amino acids 72-75, amino acids 77-80, amino acids 82-85, 86-86 based on the amino acid sequence of the antifungal protein (Tenecin 3) including a signal peptide A variant characterized in that one amino acid group selected from the group consisting of amino acids 89 and 91-94 is substituted with alanine. 제9항의 변종을 암호화하고 있는 유전자를 단백질 발현가능의 벡터에 삽입하고, 그를 숙주 미생물에 도입한 다음, 형질전환체를 배양하여 변종 단백질의 발현을 유도하고, 이를 수득하는 공정을 포함하는 재조합 변종 단백질의 제조방법.A recombinant variant comprising the step of inserting the gene encoding the variant of claim 9 into a protein expressible vector, introducing it into a host microorganism, culturing the transformant to induce the expression of the variant protein, and obtaining the same. Method of producing protein.
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