누에세포를 이용한 인간 G-CSF의 발현 및 생산

Abstract

조혈촉진 cytokine인 Granulocyte colony stimulating factor (G-CSF)는 골수세포를 자극하여 granulocyte로 증식, 분화시키는 기능을 가지며, 현재 아주 고가의 치료제로 사용되고 있다. 인간 G-CSF (hG-CSF)를 아직 시도되지 않은 누에 유래 세포주인 BM5 세포에서 발현시키고 생산 효율을 높이기 위해 hG-CSF cDNA를 변형하였다. hG-CSF의 cDNA의 endoplasmic reticulum (ER) signal sequence 부분을 누에의 소포체에서 분비되는 단백질인 prophenoloxidase (PPAE), protein disulfide isomerase (PDI)와 bombyxin (BX)에서 유래한 누에특이 ER signal sequence로 대체한 hG-CSF의 cDNA 함유 벡터를 구축하였다. 이들 벡터를 사용하여 형질전환한 BM5 세포의 배양액에 분비된 G-CSF 단백질을 western blot으로 분석하여 발현을 확인하였다. 누에특이 ER signal sequence들로 대체된 hG-CSF cDNA를 포함하는 벡터에 의한 hG-CSF 단백질 생산이 인간 G-CSF cDNA가 든 벡터에 의한 hG-CSF의 생산보다 월등히 효율적이었다. 또한, PPAE-signal sequence를 포함하는 hG-CSF 단백질은 배양배지에서 형질전환 4일 후에 최고에 달하였고, 7 일째까지 비슷한 양이 배지 내에서 검출되었다. 이상의 결과는 인간유래 유전자가 곤충세포 내에서 발현 될 때 인간유래 유전자 보다는 곤충 유전자발현 시스템에 맞게 변형했을 경우 더 효율적인 단백질 발현을 얻을 수 있음을 보여 준다. Granulocyte colony stimulating factor (G-CSF) is a hematopoietic cytokine that stimulates bone marrow cells to proliferate and differentiate into granulocytes. G-CSF is approved and used for therapeutic purposes. The endoplasmic reticulum (ER) signal peptide of hG-CSF was replaced with silkworm-specific signal peptides to express and efficiently secrete recombinant hG-CSF by silkworm cells. Plasmids that contain cDNAs for hG-CSF and hG-CSF fused with silkworm- specific signal peptides of prophenoloxidase activating enzyme (PPAE), protein disulfide isomerase (PDI), and bombyxin (BX) were constructed. The G-CSF protein was expressed in insect cell line BM5 and was detected by western blot analysis. The cells transfected with plasmids containing rhG-CSF genes with silkworm-specific signal sequences released mature rhG-CSF protein more efficiently than the cells transfected with pG-CSF, the plasmid containing human G-CSF gene, including its own signal sequence. The production of hG-CSF reached maximal level at four days post-transfection and remained at a high level until 7 days post-transfection. These data demonstrate that the modification of the human G-CSF mimic to insect proteins synthesized in ER greatly improves the production of the protein.