지정된 돌연변이가 도입된 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법 및 이를 이용한 타겟 유전자의 포화 돌연변이 라이브러리의 제작 방법
Method for producing nucleic acid sequence of target gene with a designated mutation and method for constructing saturation mutagenic libraries using thereof
특허 요약
본 발명은 돌연변이가 도입된 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법 및 이를 이용한 타겟 유전자의 포화 돌연변이 라이브러리의 제작 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 타겟 유전자의 전체 서열을 제한효소 자리로 구분된 타겟 유전자 단편과 이의 5' 상류 부분 및 이의 3' 하류 부분으로 나누고, 상기 타겟 유전자 단편에 지정된 돌연변이를 도입시킨 후, 이를 순차적으로 다시 합성하는 단계를 포함하는, 지정된 돌연변이가 도입된 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법 및 궁극적으로는 상기 방법을 복수 회 반복함으로써 타겟 유전자의 포화 돌연변이 라이브러리 제작 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방법은 기존의 error-prone PCR 또는 inverse PCR에 기반한 방법과는 달리, 돌연변이가 생성되는 코돈을 특정하여 도입할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 PCR 반응에 의존하는 단계를 최소화 함으로써 본래 의도하지 않은 돌연변이의 생성을 최소화 할 수 있고, 어느 특정한 돌연변이가 총 변이에서 차지하는 비율이 모든 각각의 돌연변이에서 유사한 수준을 유지할 수 있어, 타겟 유전자에 대한 포화 돌연변이 라이브러리를 효과적으로 구축할 수 있다.
청구항
번호청구항
1

다음의 단계를 포함하는, 돌연변이가 도입된 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법:(1) 야생형의 타겟 유전자를 포함하는 벡터; 및 돌연변이가 도입된 타겟 유전자가 삽입될 베이스 벡터;를 준비하는 단계;(2) 상기 타겟 유전자의 일부 서열을 포함하는 뉴클레오티드 단편을 제작하는 단계로서, 상기 뉴클레오티드 단편은,i) 타겟 유전자의 일부 서열로서, 돌연변이가 도입되고, 5' 말단에 제1 제한효소 자리 및 3' 말단에 제2 제한효소 자리를 갖는 타겟 유전자 단편; ii) 임의의 서열을 갖는 임의의 단편; 및iii) 베이스 벡터로 삽입을 위한 제3 제한효소 자리;를 포함하는, 뉴클레오티드 단편을 제작하는 단계;(3) 5' 말단에 베이스 벡터로의 삽입을 위한 제4 제한효소 자리를 포함하는, 상기 타겟 유전자 단편의 5' 상류 부분을 합성하는 단계; (4) 3' 말단에 제3 제한효소 자리를 포함하는, 상기 타겟 유전자 단편의 3' 하류 부분을 합성하는 단계; (5) 상기 (1)의 베이스 벡터에 상기 (3)에서 합성된 타겟 유전자 단편의 5' 상류 부분을 삽입하는 단계;(6) 상기 (5)의 베이스 벡터에 상기 (2)에서 제작된 뉴클레오티드 단편을 삽입하는 단계; 및(7) 상기 (6)의 베이스 벡터에 상기 (4)에서 합성된 타겟 유전자 단편의 3' 하류 부분을 삽입하는 단계.

2

제1항에 있어서, 상기 베이스 벡터는 제4 제한효소 자리, 멀티플 클로닝 사이트(multiple cloning site) 및 제3 제한효소 자리를 포함하는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 타겟 유전자 단편은 10 내지 500개 뉴클레오티드 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 임의의 단편은 10 내지 100개 뉴클레오티드 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계에서 제작된 뉴클레오티드 단편은 5'부터 3'의 순서로 i), ii) 및 iii)이 순차적으로 연결된 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 상기 돌연변이는 침묵 돌연변이(silent mutation), 넌센스 돌연변이(nonsense mutation), 미스센스 돌연변이(missense mutation), 염기의 삽입(insertion), 및 염기의 결실(deletion)로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 제1 제한효소 자리 및 제2 제한효소 자리는 침묵 돌연변이(silent mutation)를 이용하여 도입된 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 제1 제한효소 자리는 상기 (2) 단계에서 제작된 뉴클레오티드 단편 및 상기 (3) 단계에서 합성된 상기 i)의 5' 상류 부분의 서열 내에서 유일한 제한효소 자리인 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 제2 제한효소 자리는 타겟 유전자 전체 서열 내에서 유일한 제한효소 자리인 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계는, iv) 상기 ii)의 단편 및 iii)의 제3 제한효소 자리 사이에 제5 제한효소 자리 및 그로부터 이어지는 8 내지 12개 뉴클레오티드를 갖는 바코드 서열; 을 추가로 포함하여 제작하는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (3) 단계 또는 상기 (4) 단계의 합성은 PCR 방법에 의한 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (5) 단계는, 베이스 벡터, 상기 (3) 단계에서 합성된 5' 상류 부분, 제4 제한효소 자리에 결합하는 제한효소 및 제1 제한효소 자리에 결합하는 제한효소를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (6) 단계는, 상기 (5) 단계의 베이스 벡터, 상기 (2) 단계에서 제작된 뉴클레오티드 단편, 제1 제한효소 자리에 결합하는 제한효소 및 제3 제한효소 자리에 결합하는 제한효소를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (7) 단계는, 상기 (6) 단계의 베이스 벡터, 상기 (4) 단계에서 합성된 3' 하류 부분, 제2 제한효소 자리에 결합하는 제한효소 및 제3 제한효소 자리에 결합하는 제한효소를 혼합하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 뉴클레오티드 단편이 상기 타겟 유전자의 첫 번째 염기서열을 포함하는 경우,상기 (3) 단계 및 (5) 단계는 포함하지 않고, 상기 (6) 단계의 '상기 (5)의 베이스 벡터'는 '상기 (1)의 베이스 벡터'인 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 (2) 단계의 뉴클레오티드 단편이 타겟 유전자의 마지막 염기서열을 포함하는 경우,상기 (4) 단계 및 (7) 단계는 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항에 있어서, 상기 타겟 유전자는 단백질의 cDNA, genomic DNA 및 DNA 단편으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법.

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제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 따른 타겟 유전자의 핵산 서열 제작 방법을 복수 회 반복하여, 타겟 유전자에 대한 포화 돌연변이 라이브러리를 구축하는 방법으로서, 상기 방법은(A) 상기 제1항의 (2) 단계에서 제작되는 뉴클레오티드 단편이 개시코돈을 포함하는 것으로서 서로 다른 돌연변이를 갖는 cDNA 군;(B) 상기 제1항의 (2) 단계에서 제작되는 뉴클레오티드 단편이 개시코돈 및 종결코돈을 포함하지 않는 것으로서 서로 다른 돌연변이를 갖는 cDNA 군; 및(C) 상기 제1항의 (2) 단계에서 제작되는 뉴클레오티드 단편이 종결코돈을 포함하는 것으로서 서로 다른 돌연변이를 갖는 cDNA 군;을 제작하는 것인, 포화 돌연변이 라이브러리의 구축 방법.