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사람 핵DNA로부터 FosB 유전자 프로모터 클로닝 및 활성도 분석
나한흠(Han-Heom Na),강윤성(Yoonsung Kang),김근철(Keun-Cheol Kim) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.8
FosB (FBJ murine osteosarcoma viral oncogene homolog B) 유전자는 사람의 19번 염색체에 위치하고 있으며 약 43 KD의 단백질을 코딩하며, 발생 및 분화과정, 개체 유지, 발병 진행 등을 조절한다고 알려져 왔다. 본 연구에서는 바이오 마커 등의 가능성이 있다고 보고된 FosB 유전자의 프로모터를 클로닝하여 활성도를 분석하고자 하였다. FosB genomic DNA 서열을 확인한 결과, TSS upstream 방향의 약 1 Kb 안쪽 부위에 FosB 유전자 발현을 위한 중요한 요소들이 있을 것으로 추정하였고, 따라서 FosB genomic DNA의 upstream -1,555 부위부터 exon 1의 +73까지 부위에 대한 PCR 증폭을 수행하였다. 또한 클로닝 성공을 높이기 위하여 일차로 TA-1<SUP>st</SUP>FosBp plasmid를 얻은 후, 다시 TA-1stFosBp plasmid를 template로 Kpn1과 Nhe1 제한 효소 절단부위를 프라이머에 삽입한 후 제작하여 2차 PCR을 수행하였으며, TA-2<SUP>nd</SUP>FosBp 플라스미드를 제작한 후 제한 효소로 절단하여 pGL3-luc vector로 subcloning하였다. 제작된 pGL3-FosBp-luc를 이용하여 항암제에 대한 활성도를 분석하고자 A549 사람 폐암세포주에 pGL3-FosBp-luc 플라스미드를 transfection 한 후 luciferase 활성도 분석을 수행하였다. Luciferase 활성도 증가는 doxorubicin, taxol 등을 처리한 후 단백질 발현 양상과 비교 하였을 때도 일치되는 결과를 얻을 수 있었다. 그러므로 FosB프로모터 클로닝은 향후 유전자 발현 연구, 마커분석 등에 유용할 것으로 사료된다. The FBJ murine osteosarcoma viral oncogene homolog B (FosB) gene is located at chromosome 19, and encodes 43 Kda protein. Functionally, the FosB gene is important for differentiation, development, and pathogenesis. Furthermore, the FosB gene is suggested as possible biomarker for tracing disease prognosis. In this study, we constructed plasmid containing a FosB promoter region and evaluate its promoter activity. We analyzed the putative promoter region in FosB genomic DNA using bioinformatics program, and we found important regulatory elements in 1 Kb upstream from transcription start site (TSS). Therefore, we performed polymerase chain reaction (PCR) amplification on region from-1,555 upstream to +73 of the FosB genomic DNA, and PCR product was inserted into TA vector to create the TA-1stFosBp plasmid. We then prepared the primer sets, which contain a restriction enzyme site for Kpn1 and Nhe1, in order to reinsert into the TA vector to prepare TA-2<SUP>nd</SUP> FosBp plasmid. It was finally subcloned into pGL3-luc vector after enzyme cutting. To evaluate whether the cloned plasmid is useful in cell based experiment, we performed luciferase assay with pGL3-FosBp-luctransfection. FosB promoter activity was increased compared to empty vector, and this activity was significantly increased by treatment of doxorubicin and taxol. We obtained consistent data on regulation of FosB gene expression after anticancer drug treatment using Western blot analysis. The results suggest that promoter cloning of the human FosB gene is very useful for studying gene expression and analyzing biomarkers.
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SETDB1 genomic DNA 를 표적하는 TALEN construct 제작 및 분석
노희정(Hee-Jung Noh),강윤성(Yoonsung Kang),김근철(Keun-Cheol Kim) 한국생명과학회 2014 생명과학회지 Vol.24 No.12
TALEN은 특정유전자를 표적 하여 knock-out 시킬 수 있는 새로운 개념의 유전자 클로닝 방법이다. TALEN 플라스미드에는 DNA binding 도메인과 Fok1 절단효소 기능이 융합되어 있기 때문에, genomic DNA 의 어느 부위라도 결합할 수 있고, 표적 염기서열을 절단하여 유전자 돌연변이를 유도할 수 있다. 본 연구에서 우리는 SETDB1 HMTase 유전자의 단백질 개시코돈과 프로모터 -25 upstream 부위를 표적 하는 두 종의 TALEN constructs 를 제작하였다. 이를 위하여 두 단계의 클로닝이 진행되었다. 첫 번째는 모듈벡터에서 pFUS배열벡터로 표적서열을 옮겨 콜로니 PCR을 통해 smear밴드와 Esp1 제한 효소를 이용하여 약 1 kb의 insert가 들어 있음을 확인하였다. 두 번째는 배열 벡터로부터 TALEN 발현벡터로 옮기는 과정을 진행하였으며, 염기서열분석을 통해 확인하였다. 그 결과 최초의 고안된 모듈벡터 서열들이 약 100 bp 간격으로 배열되어 있음을 확인하였다. 제작된 TALEN-DBEX2 construct는 transfection을 통해 SETDB1의 발현이 사라지는 것을 확인하였고, T7E1 분석을 통하여 표적부위에서 돌연변이가 발생하였음을 추정할 수 있었다. 한편, TALEN-DBPR25 transfection을 통하여서도 SETDB1의 발현이 감소하는 현상을 확인 하였다. DBEX2, DBPR25를 이입시킨 HeLa 세포에서 세포 형태가 길어지는 현상을 관찰할 수 있었다. 그러므로 단백질 개시코돈 또는 -25 upstream을 표적 하는 TALEN knock-out 방법은 SETDB1 유전자의 기능연구에 매우 유용하다고 사료된다. TALEN is a newly developed gene engineering method to knock out specific genes. It contains a DNA binding domain and a Fok1 nuclease domain in the TALEN plasmid. Therefore, the engineered TALEN construct can bind to any region of genomic DNA and cut the target nucleotide, thereby inducing mutation. In this study, we constructed two TALEN constructs targeted to a protein initiation codon (DBEX2) or the 25th upstream region (DBPR25) to enable mRNA synthesis of SETDB1 HMTase. We performed the TALEN cloning in two steps. The first step was from module vectors to pFUS array vectors. We confirmed successful cloning with a colony PCR experiment and Esp31 restriction enzyme digestion, which resulted in a smear band and a 1 Kb insert band, respectively The second step of the cloning was from a pFUS array vector to a mammalian TALEN expression vector. The engineered TALEN construct was sequenced with specific primers in an expression vector. As expected, a specific array from the module vectors was shown in the sequencing analysis. The specific module sequences were regularly arrayed in every 100 bp, and SETDB1 expression totally disappeared in the TALEN-DBEX2 transfection. PCR amplification targeting of DBEX2 was performed, and the PCR product was digested with a T7E1 restriction enzyme. The expression of SETDB1 was down-regulated in the TALEN-DBPR25 transfection. Morphological changes were also observed in the two TALEN constructs with transfected HeLa cells. These results suggest that the engineered TALEN constructs in two strategic approaches are very useful to knock-out of the SETDB1 gene and to study gene function.
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