융합 폴리펩티드의 공번역 전좌를 사용한 파아지디스플레이 |
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申请号 | KR1020087003094 | 申请日 | 2006-06-30 | 公开(公告)号 | KR1020080035603A | 公开(公告)日 | 2008-04-23 | |
申请人 | 유니버시티 오브 취리히; | 发明人 | 슈타이너다니엘; 포러파트리크; 스툼프미카엘테.; 플리크툰안드레아스; | |||||
摘要 | The present invention relates to a filamentous phage display method wherein the polypeptides of interest displayed on the phage particle are cotranslationally translocated across the cytoplasmic membrane of Gram-negative bacteria based on the signal recognition particle pathway. This method is particularly suitable for polypeptides, which are known to be difficult to display on phages, and for proteins of cDNA libraries and other combinatorial libraries, in particular when derived from very fast folding, stable protein scaffolds. The invention further relates to phage or phagemid vectors useful in the method comprising a gene construct coding for a fusion polypeptide comprising the polypeptide to be displayed on the phage particle and an N-terminal signal sequence promoting cotranslational translocation. | |||||||
权利要求 | DNA 라이브러리에 의해 암호화되는 목적하는 폴리펩티드가 파아지 입자 상에서 디스플레이되고 또 목적하는 폴리펩티드는 그램 음성 세균의 세포질 막을 통하여 공번역적으로 전좌되는, 필라멘트성 파아지 디스플레이 방법. 제 1항에 있어서, 공번역적 전좌는 시그널 인식 입자 경로를 기본으로 하여 달성되는 방법. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드의 전좌에 사용된 시그널 서열은 TrxA의 공번역적 전좌를 증진시키는 시그널 서열인 방법. 제 1항, 제 2항 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드의 전좌에 사용된 시그널 서열은 TorT, SfmC, FocC, CcmH, Yral, TolB, NikA, Flgl 및 DsbA의 시그널 서열 및 그의 동족체로 구성된 군으로부터 선택되는 방법. 제 4항에 있어서, 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드의 전좌에 사용된 시그널 서열은 TorT, SfmC, TolB 및 DsbA의 시그널 서열로 구성된 군으로부터 선택되는 방법. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드는 반복 단백질인 방법. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서, (a) 그램 음성 세균의 세포질 막을 통한 융합 폴리펩티드의 공번역적 전좌를 증진시키는 N-말단 시그널 서열을 보유하는 융합 폴리펩티드에 대한 발현 카세트를 함유하는 필라멘트성 파아지 또는 파아지미드 벡터를 작성하는 단계; (b) 목적으로 하는 폴리펩티드를 암호화하는 DNA 라이브러리를 단계(a)의 벡터의 발현 카세트에 클로닝하는 것에 의해 파아지 또는 파아지미드 벡터의 조합 라이브러리를 작성하는 단계; (c) 적합한 그램 음성 세균을 상기 단계(b)의 벡터의 라이브러리를 사용하여 형질전환시키는 단계; 및 (d) 파아지 디스플레이 선택 주기를 실시하여 목적으로 하는 디스플레이된 단백질의 특성을 기본으로 하여 파아지 입자를 분리하는 단계를 포함하는 방법. 파아지 입자 상에서 디스플레이되는 목적하는 폴리펩티드는 TorT, SfmC, FocC, CcmH, Yral, TolB, NikA, Flgl 및 DsbA의 시그널 서열 및 그의 동족체로 구성된 군으로부터 선택되는 시그널 서열을 사용하여 그램 음성 세균의 세포질 막을 통하여 공번역적으로 전좌되는, 필라멘트성 파아지 디스플레이 방법. 제 8항에 있어서, 시그널 서열은 TorT, SfmC, TolB 및 DsbA의 시그널 서열로 구성된 군으로부터 선택되는 방법. 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드 및 TorT, SfmC, FocC, CcmH, Yral, TolB, NikA, Flgl 및 DsbA의 시그널 서열 및 그의 동족체로 구성된 군으로부터 선택되는 시그널 서열을 포함하는 융합 단백질을 코딩하는 유전자 작제물을 포함하는 파아지 또는 파아지미드 벡터. 제 10항에 있어서, 시그널 서열이 TorT, SfmC, TolB 및 DsbA의 시그널 서열로 구성된 군으로부터 선택되는 벡터. 각 융합 단백질이 TrxA의 공번역적 전좌를 증진시키는 시그널 서열 및 파아지 입자 상에서 디스플레이될 목적하는 폴리펩티드를 포함하고 또 목적하는 각 폴리펩티드는 DNA 라이브러리의 구성원에 의해 암호화되는, 융합 단백질을 코딩하는 유전자 작제물을 포함하는 파아지 또는 파아지미드 벡터의 라이브러리. 제 12항에 있어서, 시그널 서열은 TorT, SfmC, FocC, CcmH, Yral, TolB, NikA, Flgl 및 DsbA의 시그널 서열 및 그의 동족체로 구성된 군으로부터 선택되는 벡터의 라이브러리. 제 12항에 있어서, 시그널 서열이 TorT, SfmC, TolB 및 DsbA의 시그널 서열로 구성된 군으로부터 선택되는 벡터의 라이브러리. 제 12항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 목적하는 폴리펩티드를 암호화하는 DNA 라이브러리가 반복 단백질을 암호화하는 DNA 라이브러리인 벡터의 라이브러리. |
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说明书全文 |
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a scFv, 단일 사슬 Fv 항체 단편; DARPin, 안키린 반복 단백질로 표시; PhoAss, PhoA 시그널 서열; DsbAss, DsbA 시그널 서열 b 사용한 첫번째 및 마지막 아미노산은 단문자 아미노산 코드로 표시하고, 점 돌연변이가 언급됨 c (서열번호: 2) d (서열번호: 3) e Binz, HK et al., 상기 참조 f GenBank 수탁번호 AAO25689 g GenBank 수탁번호 AAO25690 h (서열번호: 4) i Swiss-Prot 수탁번호 P03712 Swiss-Prot 수탁번호 P45984 k Swiss-Prot 수탁번호 P00274 l Swiss-Prot 수탁번호 P19821 m Swiss-Prot 수탁번호 P03772 n Swiss-Prot 수탁번호 P0A3Y5 |
도 1 : 목적하는 폴리펩티드의 막 삽입 및 디스플레이
N-말단(N), C-말단(C), 목적하는 폴리펩티드(POI); pIII의 N-말단 도메인 (N1, N2), pIII의 C-말단 도메인(CT).
A) 필라멘트성 파아지 입자 상에서 목적하는 폴리펩티드(POI)의 디스플레이는 언제나 세포질 막(cm)을 통하여 POI가 원형질막공간으로 전좌되는 것을 포함한다. 가장 흔히, POI는 피막 단백질 III (pIII) 또는 그의 단편을 포함하는 융합 폴리펩티드로서 전좌된다. pIII는 2개의 N-말단 도메인 (N1, N2) 및 C-말단 도메인(CT)을 포함한다. 이 특정 예에서, 융합 폴리펩티드는 N-말단 POI 및 C-말단 CT으로 구성된다. 이 융합 폴리펩티드 및 pIII는 전좌 후 및 파아지 입자에 혼입되기 전에 CT 잔기에서 C-말단 소수성 스트레치(stretch)를 통하여 세포질 막에 고정된다. 세포질(cp), 외부 막(om), 세포외 공간(ex).
B) pIII 및 A)의 융합 폴리펩티드를 디스플레이하는 필라멘트성 입자의 간편도. pIII의 N-말단(N1, N2) 및 POI는 CT 성분(moiety)를 통하여 파아지 입자로 혼입된다.
도 2 . 그램 음성 세균의 세포질 막을 통한 폴리펩티드의 전좌
세포질 막(cm)을 통하여 폴리펩티드가 그램 음성 세균의 원형질막공간(pp)으로 전좌되는 것에 대한 공지된 3개의 주요 경로의 간략도. 이들 경로는 SRP 경로, Sec 경로 및 Tat 경로이다. Sec 및 SRP 경로는 Sec 트랜스로콘(translocon) (SecTR)에 의존하는 반면에, Tat 경로는 Tat 트랜스로콘(TatTR)에 의존한다. Sec 및 Tat 경로는 후번역적으로 폴리펩티드를 전좌하는 반면에, SRP 경로는 공번역적으로 폴리펩티드를 전좌한다. Sec 및 SRP 경로는 폴딩되지 않은(uf) 상태로 막을 통하여 단백질을 수송하는 Sec 트랜스로카아제(translocase)에서 수렴한다. 대조적으로, Tat 트랜스로콘은 폴딩된(f) 단백질만을 전좌한다. 시그널 서열(ss)의 아미노산 조성은 이들 경로 중의 하나에 대하여 프레단백질(preprotein)의 표적화를 강하게 선호한다. 전좌 이후에, 시그널 서열은 펩티다아제에 의해 프레단백질로부터 절단된다. SRP 경로는 54-kDa 단백질 동족체 및 4.5S RNA로 구성된 리보뉴클레오단백질인 시그널 인식 입자(SRP)에 의해 매개된다. 이 경로에서, 프페단백질을 Sec 트랜스로콘에 표적화하는 것은 SRP이다. SRP는 리보솜(R)으로부터 생긴 상응하는 시그널 서열을 인식하여 결합하여 리보솜-발생 사슬 복합체를 SRP-수용체(SR)로 전달한 다음 프레단백질이 Sec 트랜스로콘을 통하여 공번역적으로 전좌된다. 조기 세포질 폴딩으로 인한 Sec 경로와 부적합한 폴리펩티드는 번역되는 동안 SRP 경로에 의해 효과적으로 전좌된다. (1) SRP는 리보솜으로부터 생긴 단백질의 소수성 시그널 서열에 특이적으로 결합한다. (2) SRP는 리보솜 생성 사슬 복합체를 SRP-수용체를 통하여 공번역적 전좌가 생기는 Sec 트랜스로콘으로 보낸다. 대부분의 프레단백질은 소수성이 덜한 시그널 서열을 가지며 SecB 의존적 수송을 거친다. (3) 발생하는 폴리펩티드에 대하여 일반적 친화성을 갖는 세포질 샤퍼론(chaperone)인 트리거 인자(TF)는 발생하는 프레단백질의 성숙 영역에 결합하여 번역이 거의 종료될 때까지 결합된 채로 효과적으로 잔존한다. (4) TF 분해에 이어, SecB 와 같은 세포질 인자는 프로단백질을 압출되고 폴딩되지 않은 입체형태로 유지시킨다. (5) 연장된 입체형태를 유지하는 프레단백질은 Sec 트랜스로콘을 통하여 효과적으로 수송된다. (6) 그러나, 프레단백질의 폴딩이 세포질에서 생기면, 단백질은 흔히 분해되거나(10) 또는 Sec 트랜스로콘을 플러그 업할 수 있다. 2중 아르기닌 모티프를 함유하는 시그널 서열을 갖는 프레단백질은 Tat 트랜스로콘으로 된다. (7) DnaK 또는 기타 Tat-특이적 인자와 같은 샤퍼론(TC)과의 조합은 폴딩이 완료될 때까지 시그널 서열을 차단할 것이다(8). 동일한 인자 또는 부가적 인자는 또한 정확한 폴딩을 증진시킬 것이다. Tat 전좌는 프레단백질이 정확하게 폴딩되어야만 진행하며; 그렇지 않으면, 프레단백질은 세포의 단백질분해 기구(9,10)에 의해 분해된다.
도 3 . pDST 파아지미드 벡터 시리즈의 개략적 대표
A) pDST 파아지미드 벡터 시리즈의 발현 카세트의 확대도. 이 발현 카세트는 대장균의 lacZ 유전자의 프로모터/오퍼레이터(lacZ p/o) 요소, 리보솜 결합 부위(도시되지 않음), 시그널 서열(ss)에 대한 코딩 서열 및 표시할 목적하는 폴리펩티드(POI), 서프레서 중지 코돈(TAG), 가소성 글리신/세린 링커(G/S)에 대한 코딩 서열 및 필라멘트성 파아지(CTpIII)의 단백질 III의 C-말단 도메인(아미노산 250-406)에 대한 코딩 서열, 2개의 중지 코돈(TGATAA, 도시되지 않음) 및 전사 종결 요소(도시되지 않음)을 포함한다. POI의 코딩 서열은 Flag-tag (Flag) 및 c-myc-tag(c-myc)를 암호화하는 DNA 서열과 접하고 있다. SRP 경로를 포적으로 하는 시그널 서열의 대표인 DsbA 시그널 서열에 대한 단일 문자 아미노산 서열(dsbAss) 및 Sec 경로를 표적으로 하는 시그널 서열의 대표인 PhoA 시그널 서열에 대한 단일 문자 아미노산 서열(PhoAss)를 도시한다. 이들 시그널 서열은 양으로 하전된 N-말단 영역(n-영역), 비극성 소수성 코어(h-영역) 및 더욱 극성인 C-말단 영역(c-영역)을 함유한다.
B) 파아지미드 pDST23의 개략적 대표. A)에 도시된 요소 이외에, 필라멘트성 파아지 복제 기원(Ff ori), lacZ p/o의 긴밀한 제어를 위해 필요한 lac 리프레서를 생성하는 대장균으로부터 얻은 lac 리프레서 유전자(lacl), 벡터의 세균 복제에 대한 colE1 복제 기점(ColE1 ori), 클로람페니콜-아세틸-트랜스퍼라아제 매개 클로람페니콜 저항성을 암호화하는 항생물질 내성 유전자(cat) 및 제한부위 Xba I, Bam HI, Pst I 및 Eco RI가 도시되어 있다. pDST23에서 암호화된 POI는 고안된 안키린 반복 단백질(DARPin) 3a이다.
도 4 . 웨스턴 블럿 분석에 의한 디스플레이 수율(yield) 대조
각 파아지미드를 사용하여 생성한 A) 및 B) CsCl-정제된 파아지 입자를 SDS-PAGE로 분리하고, PVDF 막 상에 블로팅한 다음 단백질 III의 C-말단 도메인에 특이적인 항체(항-pIII) 또는 Flag-tag에 특이적인 항체(항-FlagM1)를 사용하여 검출하였다. 레인당 적용한 등분량은 규준화되고 5 x 10 11 파아지 입자에 상응한다. 다양한 폴리펩티드에 있어서 파아지 입자에서의 디스플레이 수율을 분석하였다. 폴리펩티드의 축약 명칭을 레인의 상단에 표시하고 표 1에 수록된 폴리펩티드를 지칭한다. 또한, 표 1은 파아지 입자를 생성하기 위해 사용된 상응하는 파아지미드를 나타내고 또 발현 카세트의 개략적인 것은 도 3A에 도시한다. 디스플레이 수율을 PhoA 시그널 서열("p"로 표시한 레인) 또는 DsbA 시그널 서열("d"로 표시한 레인) 을 이용하여 상응하는 융합 폴리펩티드를 Sec 경로 또는 SRP 경로에 의해 전좌하는 각 폴리펩티드에 대해 얻은 결과와 비교하였다. 더 강한 밴드는 더 높은 디스플레이 수율을 나타낸다. 마커 단백질의 분자량(kDa)은 블럿의 양측에 표시한다. 항-pIII 블럿의 62 kDa에서의 밴드는 pIII 야생형 단백질에 상응한다.
도 5 . ELISA 분석에 의한 디스플레이 수율 대조
2_3 (속이 비워있는 표시)으로 불리는 cJun N-말단 키나아제 2 (JNK2)-결합 DARPin 또는 3a (속이 채워진 표시)으로 불리는 아미노글리코사이드 키나아제 APH(3')-IIIa (APH)-결합 DARPin을 디스플레이하는 파아지 입자를 각각 면역화된 비오티닐화된 JNK2 또는 APH 단백질을 함유하는 뉴트트라비딘 피복된 및 BSA-차단된 웰에서 배양하였다. 세척 후, 결합된 파아지 입자는 꽃양배추 퍼옥시다아제에 결합된 항-M13 항체를 이용하여 검출하고 용해성 BM Blue POD 기질을 사용하여 가시화하였다. 도시된 데이터는 392 nm에서 측정된 바탕값을 뺀 후 360 nm에서 측정된 y-축 상의 흡수(Abs) 대 x-축 상의 웰 당 인가된 파아지 입자(pp)의 수를 도시한다. 파아지미드 변이체를 암호화하는 DsbA 시그널 서열을 사용하여 생성한 파아지 입자(세모 표시)는 웰당 약 8 x 10 8 파아지에서 1/2 최대치 시그널을 나타낸 반면에, PhoA 시그널 서열 암호화 변이체로부터 생성된 파아지 입자(정사각형 표시)는 웰당 약 2 x 10 11 개 파아지 입자만을 나타내는데, 이는 100배 정도 낮은 디스플레이 수율을 나타낸다. 따라서, 융합 폴리펩티드를 전좌시키기 위해 DsbA 시그널 서열 매개된 SRP 경로의 이용은, PhoA 시그널 서열 매개된 Sec 경로를 이용한 것에 비하여, 디스플레이 수율을 강하게 증가시켰다.
도 6 . ELISA 분석에 의한 디스플레이 수율의 정량
DARPin 2_3 또는 3a를 디스플레이하는 파아지 입자를 도 5에 기재한 바와 같이 분석하였다. 결과는 막대 다이아그램(대수 기준)으로 나타내며, PhoAss 디스플레이 수율은 1로 설정하였다. 사용된 각 시그널 서열에 대한 디스플레이 정도(폴딩 증가)는 OD 450 = 0.5의 신호를 나타내는 PhoAss-함유 파아지 입자의 숫자에 대한 OD 450 = 0.5의 신호를 나타내는 파아지 입자의 갯수에 상응한다. 에르위니아 카로토보라( Erwinia carotovora ) PelB의 PelBss: 시그널 서열(추정 Sec-의존적 시그널 서열). 대장균 단백질 TorT, TolB 및 SfmC에 대한 SRP-의존적 시그널 서열(TorTss), (TolBss) 및 (SfmCss)를 DsbAss이외에 시험하였다. 700 배 이상의 증가된 디스플레이 수율은 Sec-의존적 PhoAss에 비교하여 SRP-의존적 TorTss에서 얻어졌다. SRP-의존적 TolBss 및 SfmCss는 300배 이상의 증가된 디스플레이 수율을 나타내었다. 추정적 Sec-의존적 PelBss는 오직 1 내지 6배의 디스플레이 수율 증가를 나타내었다.
재료
화합물질은 플루카(스위스 소재)로부터 입수하였다. 올리고뉴클레오티드는 Microsynth (스위스 소재)로부터 구입하였다. 벤트 DNA 폴리머라제, 제한 효소 및 완충용액은 New England Biolabs (USA 소재) 또는 Fermetas(Lithuania 소재)로부터 구입하였다. 헬퍼 파아지 VCS M13은 Stratagene (USA 소재)로부터 구입하였다. 모든 클로닝 및 파아지 증폭은 대장균 XL1-Blue(Stratagene 제조; USA)에서 실시하였다.
분자 생물학
다르게 기재하지 않는 한, 모든 분자 생물학 방법은 기재된 수순에 따라서 실시하였다(Ausubel, FM, Brent, R., Kingston, RE Moore, DD, Sedman, JG, Smith, JA and Stuhl, K. eds., Current Protocols in Molecular Biology, New York: John Wiley and Sons, 1999). 간단한 수순은 다음과 같다.
파아지 디스플레이 관련된 방법
다르게 기재하지 않는 한, 모든 디스플레이 관련 방법은 기재된 수순에 따라서 실시하였다(Clarkson, T. and Lowman, HB eds., Phage Display A Practical Approach, New York: Oxford University Press, 2004; Barbas III, CF, Burton, DR, Scott, JK eds., Phage Display: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001). 간단한 수순은 다음과 같다.
클로닝
DARPin 3a를 암호화하는 파아지미드 pAK100의 유도체(Krebber, A., Bornhauser, S., Burmester, J., Honegger, A., Willuda, J., Bosshard, HR, and Pluckthun, A., J. Immunol. Methods 201, 35-55, 1997)는 본 연구의 첫번째 파아지미드, pDST23의 클로닝을 위한 출발 지점이었다.
이 pAK100 유도체의 시그널 서열을 치환하기 위하여, 올리고뉴클레오티드 oDST4 (서열 번호: 5), oDST5 (서열번호: 6), oDST6 (서열번호: 7) 및 oDST8 (서열번호: 8)을 고안하였다. 이들 4개 올리고뉴클레오티드는 대장균 DsbA 시그널 서열을 암호화한다. 대장균 DsbA 단백질은 Swiss-Prot 데이터베이스(수탁번호 P24991)에서 찾아 볼 수 있다. 그의 시그널 서열은 MKKIWLALAG LVLAFSASA (서열번호: 1)이다. 올리고뉴클레오티드 oDST4, oDST5, oDST6 및 oDST8을 어닐링하고 올리고뉴클레오티드 oDST6 및 oDST8을 사용하여 PCR에 의해 증폭시켰다. 생성한 DNA 단편은 DsbA 시그널 서열을 암호화하며 제한 엔도뉴클레아제 부위 Xba I 및 BamH I과 접하고 있다. 이 DNA 단편을 Xba I 및 BamH I으로 분해시키고 유사하게 처리되고 탈인산화된 pAK100 유도체에 결찰시켰다. 생성한 파아지미드 pDST23 (도 3)을 단리하고 정확한 서열을 DNA 서열결정법에 의해 확인하였다.
PhoA의 시그널 서열(서열번호: 9)을 암호화하는 파아지미드와 대조적인 직접적 실험을 허용하기 위하여, 제2의 파아지미드인 pDST22를 생성하였다. 다시, 4개의 올리고뉴클레오티드- 소위 oDST4p (서열번호: 10), oDST5p (서열번호: 11), oDST6 (서열번호: 7) 및 oDST8p (서열번호: 12)를 어닐링하고 oDST6 및 oDST8p를 사용하여 PCR에 의해 증폭시켰다. 생성한 DNA 단편은 PhoA 시그널 서열을 암호화하며 제한 엔도뉴클레아제 부위 Xba I 및 BamH I과 접하고 있다. 이 DNA 단편을 Xba I 및 BamH I으로 분해시키고 유사하게 처리되고 탈인산화된 pDST23에 결찰시켰다. 생성한 파아지미드 pDST22을 단리하고 정확한 서열을 DNA 서열결정법에 의해 확인하였다.
이 연구에 사용된 다른 파아지미드는 표 1에 수록하며 다음과 같이 얻었다: 목적하는 단백질의 코딩 서열은 적합하게 고안된 PCR 프라이머 및 주형 DNA를 사용하여, 예컨대 제조된 cDNA 또는 일반적으로 입수가능한 플라미드 DNA를 사용하여 PCR 증폭시켰다. 이렇게하여 각 코딩 서열의 5'에 BamH I 또는 Bgl II 제한 부위를 도입하며 2개의 제한 부위( EcoR I 및 Pst I)를 각 코딩 서열의 3'에 도입하였다. 이들 PCR 단편을 BamH I 또는 Bgl II 으로 분해하고 또 EcoR I 또는 Pst I으로 분해시킨 다음 유사하게 처리되고 탈인산화된 파아지미드 pDST23 또는 pDST22에 결찰시켰다. 클로닝된 PCR 산물을 포함하는 융합 폴리펩티드에 대한 발현 카세트의 오픈 리딩 프레임은 모든 작제물에서 유지되며, 특히 파아지 단백질 III의 C-말단(CTp3)에 대한 C-말단 융합을 위한 정확한 리딩 프레임이 유지되었다. 목적하는 클로닝된 단백질의 첫번재 및 마지막 아미노산을 표 1에 기재할 뿐만 아니라 GenBank 또는 Swiss-Prot 데이터베이스에서의 수탁번호 또는 참조번호도 기재한다. 모든 파아지미드의 정확한 서열은 DNA 서열결정법으로 확인하였다.
디자인된 안키린 단백질(DARPin) 3a 및 2_3 의 경우, PelBss (pDST80 및 pDST81), SfmCss (pDST86 및 pDST87), TolBss (pDST84 및 pDST85) 및 TorTss (pDST88 및 pDST89)를 암호화하는 파아지미드는 상기 DsbAss 및 PhoAss에 대해 기재한 것과 동일한 클로닝 전략을 이용하여 생성하였다.
파아지 생산 및 정제
1% 글루코오스, 34 ㎍/ml 클로람페니콜 (cam) 및 15 ㎍/ml 테트라사이클린(tet)를 함유하는 5 ml 2 x YT 배지에 목적하는 파아지미드를 갖는 대장균 XL-1 Blue의 단일 콜로니를 접종하고 진탕하면서 30℃에서 철야로 세포를 생장시켰다. 1% 글루코오스, 34 ㎍/ml cam 및 15 ㎍/ml tet를 함유하는 신선한 5 ml 2 x YT 배지에 상기 철야로 배양한 배양물을 1:100 비율로 접종(OD 600 ~ 0.04)로 접종하고 37℃에서 진탕하면서 OD 600 0.5까지 생장시켰다. 이 배양물에 VCS M13 헬퍼 파아지를 4 x 10 10 pfu (플라크 형성 유닛)/ml (감염다중도 ~ 20)로 감염시키고 이들 세포를 37℃에서 교반없이 배양한 다음 37℃에서 교반하면서 30분간 배양하였다. 이 배지는 원심분리(3500 g, 24℃, 10분)에 의해 세포를 수집함으로써 변경하고 34 ㎍/ml cam, 50 ㎍/ml 카나마이신(kan) 및 0.1 mM 이소프로필-β-D-티오갈락토시드(IPTG)를 함유하는 50 ml 2xYT 배지에 펠릿을 재현탁시켰다. 30℃에서 진탕시키면서 14 내지 16시간 동안 생장시킨 후, 세포를 원심분리(5600 g, 4℃, 10분)에 의해 제거하였다. 배양 상층액을 얼음상에서 1시간 동안 1/4 부피의 얼음 냉각 PEG/NaCl 용액 (20% 폴리에틸렌 글리콜 (PEG) 6000, 2.5M NaCl)과 함께 배양하였다. 석출한 파아지 입자를 원심분리(5600 g, 4℃, 15분)한 다음 1 ml의 TBS 150 (25 mM 트리스/HCl, 150 mM NaCl, pH 7.5)에 재용해시켰다. 파아지 입자의 정제는 다음과 같이 CsCl 구배 원심분리에 의해 실시하였다. CsCl 용액을 1/2 x 1/2 인치 폴리알로머 튜브(Beckmann 제조, USA, No. 358980)에 전달하고 100000 rpm에서 TLN-100 로터 (베크만 인스트루먼트 제조) 중, 4℃에서 4시간 동안 원심분리하였다. 원심분리 후, 파아지 밴드를 회수하였다. 파아지를 TBS 150 가 3ml 충전된 1/2 x 1/2 인치 폴리카보네이트 튜브 (Beckmann 제조, USA, No. 349622)에 전달하였다. TLA-100 로터 중, 4℃에서 50,000 rpm으로 1시간 동안 원심분리한 후, 펠릿화된 파아지를 3 ml의 TBS에 재용해시켰다. TLA-100 중에서 50,000 rpm으로 1시간 동안 부가적으로 원심분리 한 후, 파아지 입자를 분광광도계로 정량하였다. 파아지 샘플의 감염 역가는 1% 글루코오스 및 34 ㎍/ml cam을 함유하는 2 x YT 한천 플레이트를 이용하여 대장균 XL-1 Blue 세포 상에서 적정함으로써 결정하였다. 37℃에서 철야로 배양한 후 콜로니를 산출하였다.
파아지 블럿
CsCl 구배에 의해 정제된 5 x 10 11 파아지 입자를 환원 조건하에서 15% 나트륨 도데실 설페이트 폴리아크릴아미드 겔 전기영동(SDS-PAGE)에 적용하고 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) Immobilon-P 전달 막 (밀리포어, USA)에 전기블럿팅에 의해 전달하였다. 이 막을 MTTBS 150 (TBS 150 , 0.1% Tween 20, 5% 탈지유)를 사용하여 실온(RT)에서 1시간 동안 차단시키고 또 pIII의 C-말단 도메인을 인식하는 쥐의 항-pIII 항체(MoBiTec, 독일, No. PSKAN3)(MTTBS 150 중 1:1000, 실온에서 20분간)를 일차 항체로 사용하여 함께 배양하였다. F(ab') 2 단편 염소 항-마우스 IgG 꽃양배추 퍼옥시다아제 콘쥬게이트(Pierce, USA, No. 31438)(MTTBS 150 중 1:10,000, 실온에서 1 시간)를 이차 항체로 사용하였다. 단백질은 ChemiGlow West 기질(알파 이노테크, USA)을 사용하여 검출하였다. 두번째 실험으로서, 차단된 막은 쥐의 항-FLAG M1 항체(시그마, USA, No. F3040)(MTTBS 150 중 1:5,000, 실온에서 1시간)를 일차 항체로 사용하여 배양하였다. 염소 항-마우스 IgG 알칼리성 포스파타아제 콘쥬게이트 (시그마, USA, No. A3562)(MTTBS 150 중 1:10,000, 실온에서 1시간)를 이차 항체로 사용하였다. 단백질은 기질 5-브로모-4-클로로-3-인돌릴 포스페이트 (BCIP) 및 니트로 블루 테트라졸륨(NBT)(Fluka, 스위스)를 사용하여 검출하였다.
파아지 ELISA
파아지 ElISA는 M13 파아지 입자 상에서 기능적으로 디스플레이된 DARPin의 양을 평가하기 위해 실시하였다. 비오티닐화된 APH 및 JNK2 단백질(Binz et al., 상기 참조)은 다음과 같이 고정화시켰다: TBS 150 중의 뉴크라비딘(66 nM, 100 ㎕/웰; Cocochim, 스위스)은 4℃에서 철야로 배양하는 것에 의해 MaxiSorp 플레이트 (Nunc, 덴마크, No. 442404) 상에 고정시켰다. 이 웰은 실온에서 300 ㎕ BTTBS 150 (TBS 150 0.1% Tween 20, 1% BSA)와 함께 1시간 동안 차단시켰다. BTTBS 150 중의 비오티닐화된 APH 및 JNK2 단백질 (100 ㎕, 1 μM)의 결합은 4℃에서 1시간 동안 실시하였다. BTTBS 150 중의 파아지 입자의 희석 시리즈를 웰에 부가하고 실온에서 2시간 동안 배양하였다. 웰을 300 ㎕ TTBS 150 (TBS 150 0.1% Tween 20)으로 5분간 5회 웰을 세척한 후, 결합된 파아지 입자는 항-M13 꽃양배추 퍼옥시다아제 콘쥬게이트(애머샴 파마시아 바이오테크 제조, UK, No. 27-9421-01) 및 용해성 BM Blue POD 기질 (고체 다이아그노스틱스, 독일, No. 1484281)을 사용하여 검출하였다.
파아지 패닝(Phage panning)
E3_5, E3_19, 3a 및 2_3 디스플레이 파아지 입자는 PhoA 시그널 서열을 함유하는 파아지미드(pDST30, pDST65, pDST22, pDST34)로부터 또는 DsbA 시그널 서열을 암호화하는 파아지미드(pDST32, pDST66, pDST23, pDST37)으로부터 생성하였다. PhoAss 또는 DsbAss를 암호화하는 파아지미드로부터 생성된 파아지 입자의 혼합물을 제조하기 위해 이들 파아지 입자를 사용하였다. 비-결합 DARPin E3_5 및 E3_19를 디스플레이하는 파아지 입자의 1:1 혼합물에, 표적 특이적 DARPin 3a 또는 2_3을 디스플레이하는 파아지 입자를 1:10 7 희석으로 부가하였다. 비오티닐화된 APH 및 JNK2 단백질은 파아지 ElISA에 기재한 바와 같이 코팅하였다. 각 웰에 0.1 ml의 파아지 입자 혼합물(10 13 cfu/ml)를 0.1 ml BTTBS 150 에 부가하고 2시간 동안 배양하였다. TTBS 150 으로 세척(제1 선택 주기에 대해 3회, 제2 주기에 대해 4회 및 부가적 주기에 대해 5회)하고 또 TBS 150 을 사용하여 세척(제1 선택 주기에 대해 3회, 제2 주기에 대해 4회 및 부가적 주기에 대해 5회)한 후, 파아지 입자를 약 22℃에서 0.2 ml 용출 완충액(0.2 M 글리신/HCl, pH 2.2)으로 15분간 배양하는 것에 의해 용출시킨 다음 37℃에서 0.2 ml 글리신(TBS 150 중의 10 mg/ml)으로 30분간 용출시켰다. 모아진 용출액(2M Tris-염기를 사용한 중화)는 기하급수적으로 증가하고 있는 대장균 XL1-Blue 4ml를 감염시키는데 사용하였다. 37℃에서 교반없이 30분간 처리한 다음, 교반하면서 37℃에서 30분 후, 1% 글루코오스, 34 ㎍/ml cam 및 15㎍/ml tet를 함유하는 2 x YT 한천 플레이트 상에 분포시키고 37℃에서 철야로 생장시켰 다. 1% 글루코오스, 15% 글리세롤, 34 ㎍/ml cam 및 15㎍/ml tet를 함유하는 2 x YT를 사용하여 상기 플레이트로부터 세포를 세척하고 다음 주기 패닝용 파아지 생산을 위해 사용하였다. 각 패닝 주기 후, 9 내지 16회 용출된 파아지 입자의 확인을 실시하였다. 이것은 클론 특이적 프라이머를 사용한 PCR에 의해 파아지 입자의 대장균 감염 및 클론 특이적 프라이머를 사용한 PCR에 의한 콜로니의 스크리닝을 실시하였다.
SEQUENCE LISTING <110> University of Zurich <120> Phage display using cotranslational translocation of fusion polypeptides <130> P332A <150> EP05106236.2 <151> 2005-07-08 <160> 16 <170> PatentIn version 3.3 <210> 1 <211> 19 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 1 Met Lys Lys Ile Trp Leu Ala Leu Ala Gly Leu Val Leu Ala Phe Ser 1 5 10 15 Ala Ser Ala <210> 2 <211> 245 <212> PRT <213> Artificial <220> <223> E1 - T245 of single-chain Fv binding gpD containing a disulfide bond <400> 2 Glu Val Gln Leu Val Glu Ser Gly Gly Gly Leu Val Gln Pro Gly Gly 1 5 10 15 Ser Leu Arg Leu Ser Cys Ala Ala Ser Gly Phe Thr Phe Ser Ser Tyr 20 25 30 Ala Met Ser Trp Val Arg Gln Ala Pro Gly Lys Gly Leu Glu Trp Val 35 40 45 Ser Ala Ile Ser Gly Ser Gly Gly Ser Thr Tyr Tyr Ala Asp Ser Val 50 55 60 Lys Gly Arg Phe Thr Ile Ser Arg Asp Asn Ser Lys Asn Thr Leu Tyr 65 70 75 80 Leu Gln Met Asn Ser Leu Arg Ala Glu Asp Thr Ala Val Tyr Tyr Cys 85 90 95 Ala Arg Lys Gly Gly Leu Met Asp Val Trp Gly Gln Gly Thr Leu Val 100 105 110 Thr Val Ser Ser Ala Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly 115 120 125 Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser Asp Ile Gln Met Thr Gln Ser Pro 130 135 140 Ser Ser Leu Ser Ala Ser Val Gly Asp Arg Val Thr Ile Thr Cys Arg 145 150 155 160 Ala Ser Gln Gly Ile Ser Ser Tyr Leu Ala Trp Tyr Gln Gln Lys Pro 165 170 175 Gly Lys Ala Pro Lys Leu Leu Ile Tyr Ala Ala Ser Ser Leu Gln Ser 180 185 190 Gly Val Pro Ser Arg Phe Ser Gly Ser Gly Ser Gly Thr Asp Phe Thr 195 200 205 Leu Thr Ile Ser Ser Leu Gln Pro Glu Asp Phe Ala Thr Tyr Tyr Cys 210 215 220 Gln Gln Tyr Gly Ser Asp Pro Ile Thr Phe Gly Gln Gly Thr Lys Val 225 230 235 240 Glu Ile Lys Arg Thr 245 <210> 3 <211> 154 <212> PRT <213> Artificial <220> <223> D13 - Q166 of DARPin 3a binding APH <400> 3 Asp Leu Gly Lys Lys Leu Leu Glu Ala Ala Arg Ala Gly Gln Asp Asp 1 5 10 15 Glu Val Arg Ile Leu Met Ala Asn Gly Ala Asp Val Asn Ala Asn Asp 20 25 30 Trp Phe Gly Ile Thr Pro Leu His Leu Val Val Asn Asn Gly His Leu 35 40 45 Glu Ile Ile Glu Val Leu Leu Lys Tyr Ala Ala Asp Val Asn Ala Ser 50 55 60 Asp Lys Ser Gly Trp Thr Pro Leu His Leu Ala Ala Tyr Arg Gly His 65 70 75 80 Leu Glu Ile Val Glu Val Leu Leu Lys Tyr Gly Ala Asp Val Asn Ala 85 90 95 Met Asp Tyr Gln Gly Tyr Thr Pro Leu His Leu Ala Ala Glu Asp Gly 100 105 110 His Leu Glu Ile Val Glu Val Leu Leu Lys Tyr Gly Ala Asp Val Asn 115 120 125 Ala Gln Asp Lys Phe Gly Lys Thr Ala Phe Asp Ile Ser Ile Asp Asn 130 135 140 Gly Asn Glu Asp Leu Ala Glu Ile Leu Gln 145 150 <210> 4 <211> 32 <212> PRT <213> Artificial <220> <223> Peptide derived from transcription factor GCN4 (R249 to R281, E259-, S262P) <400> 4 Arg Met Lys Gln Leu Glu Asp Lys Val Glu Leu Leu Pro Lys Asn Tyr 1 5 10 15 His Leu Glu Asn Glu Val Ala Arg Leu Lys Lys Leu Val Gly Glu Arg 20 25 30 <210> 5 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST4 oligonucleotide <400> 5 agagcatgcg taggagaaaa taaaatgaaa aagatttggc tggcgctggc tgg 53 <210> 6 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST5 oligonucleotide <400> 6 tctttgtagt ccgccgatgc gctaaacgct aaaactaaac cagccagcgc cagcc 55 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST6 oligonucleotide <400> 7 gctctagagc atgcgtagga g 21 <210> 8 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST8 oligonucleotide <400> 8 gcggatccat ctttgtagtc cgccg 25 <210> 9 <211> 21 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 9 Met Lys Gln Ser Thr Ile Ala Leu Ala Leu Leu Pro Leu Leu Phe Thr 1 5 10 15 Pro Val Thr Lys Ala 20 <210> 10 <211> 60 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST4p oligonucleotide <400> 10 agagcatgcg taggagaaaa taaaatgaaa caaagcacta ttgcactggc actcttaccg 60 <210> 11 <211> 59 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST5p oligonucleotide <400> 11 ccatctttgt agtcggcttt ggtaacaggg gtgaagagca acggtaagag tgccagtgc 59 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial <220> <223> oDST8p oligonucleotide <400> 12 gcggatccat ctttgtagtc ggc 23 <210> 13 <211> 22 <212> PRT <213> Erwinia carotovora <400> 13 Met Lys Tyr Leu Leu Pro Thr Ala Ala Ala Gly Leu Leu Leu Leu Ala 1 5 10 15 Ala Gln Pro Ala Met Ala 20 <210> 14 <211> 23 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 14 Met Met Thr Lys Ile Lys Leu Leu Met Leu Ile Ile Phe Tyr Leu Ile 1 5 10 15 Ile Ser Ala Ser Ala His Ala 20 <210> 15 <211> 21 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 15 Met Lys Gln Ala Leu Arg Val Ala Phe Gly Phe Leu Ile Leu Trp Ala 1 5 10 15 Ser Val Leu His Ala 20 <210> 16 <211> 18 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 16 Met Arg Val Leu Leu Phe Leu Leu Leu Ser Leu Phe Met Leu Pro Ala 1 5 10 15 Phe Ser