Site-specific and deletional mutagenesis for two regions of Verotoxin-2 A gene encoding enzymatically active domain

Verotoxin-2 A 유전자의 효소활성 부위에 대한 위치특이적 변이 및 결손변이유발

There are two conserved regions with a significantly high amino acid sequence homology among the A subunits of STX, SLTs and ricin. To produce an inactive Verotoxin-2 (VT-2), two different mutants, pE167D and pDE5A, were constructed by site-directed mutagenesis, respectively, on the basis of the previous reports that two regions lie within the active-site clefts of the A subunits of ricin and STX family. The cytotoxicity ($10^3$ $CD_{50}/ml$) of VT-2 holotoxin with E167D mutation was reduced by $10^3$-fold compared with wild-type level. In addition, VT-2 with DE5A ($Trp_{202}GlyArgIleSer_{206}$) deletion mutation showed a significantly low cytotoxicity ($10^1$ $CD_{50}/ml$), resulting in $10^5$- and $10^2$-fold reductions, respectively, compared with the wild-type and E167D mutatant. SDS-PAGE for protein samples showed a 33-kDa band corresponding to the A subunit of VT-2. These results indicate that reduction in cytotoxic activity was affected not by amount of VT-2 protein produced but by mutation.

VT2(Verotoxin-2)의 효소활성 영역에 해당되는 두 영역의 아미노산들에 대하여, 첫번째 보존영역의 Glu167을 conservative point mutation 시키고, 두 번째 보존영역의 구성 아미노산 5개 전부를 deletion mutation 시켜, 각 변이주에서 독성의 감소 정도를 wild type과 비교한 결과 다음과 같은 성적을 얻었다. 1. pKSC101을 Eco RI과 Pst I으로 절단하여 940bp insert를 통일 제한효소로 절단한 M 13mp19에 삽입하여 pEP19RF를 구축하였다. 이를 이용하여 dU-SSDNA template를 제조하고, mutagenic primer를 annealing 하여 변이를 도입하였으며, 변이가 도입된 insert를 acceptor plasmid에 삽입시켜 각각 발현 플라스미드 pOEX와 pDEX를 구축하였다. 각각의 mutant 단백질을 발현시키기 위하여 pOEX와 pDEX를 JM109에 형질전환시켜 mutant 재조합 균주인 POMUT109와 DEMUT109를 작성하였다. 2. POMUT109와 DEMUT109를 IPTG 유도 발현시킨 배양상층액을 Vero cell에 대하여 세포독성을 시험한 결과 wild type에 비하여 POMUT109의 배양 여액에서는 2000배, DEMUT109의 배양여액에서는 적어도 3000배 이상의 세포독성을 감소시켰다.