KR100241266B1 - Process for improving productivity of human alpha-iterferon from recombinant yeast - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인간 알파-인터페론 (IFN-α)을 재조합 효모 균주에서 발효 배지의 pH를 조절하여 고수율로 대량 생산하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 ADH2/GAP 프로모터 조절하에 IFN-α를 발현하여 분비하는 재조합 효모를 1) 발효배지의 pH를 발효 공정 전 기간 동안 효모 성장에 최적인 pH보다 높게 유지시키거나 2) 효모를 성장 최적 pH에서 발효시킨 다음 IFN-α 분비 단계에서 발효 배지의 pH를 높게 유지시킴으로 상기 재조합 효모 균주에서 IFN-α의 생산량을 크게 증대시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of human alpha-interferon (IFN-α) in high yield by controlling the pH of the fermentation medium in a recombinant yeast strain. Specifically, the present invention provides a recombinant yeast expressing and secreting IFN-α under the control of the ADH2 / GAP promoter. 1) maintaining the pH of the fermentation medium higher than the optimal pH for yeast growth for the entire fermentation process, or 2) yeast. The present invention relates to a method of significantly increasing the yield of IFN-α in the recombinant yeast strain by fermenting at an optimal growth pH and maintaining the pH of the fermentation medium in the IFN-α secretion step.

Description

재조합 효모에서 인간 알파-인터페론을 고수율로 생산하는 방법How to produce human alpha-interferon in high yield in recombinant yeast

본 발명은 인간 알파-인터페론 (IFN-α)을 재조합 효모 균주에서 발효 배지의 pH를 조절하여 고수율로 대량 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for mass production of human alpha-interferon (IFN-α) in high yield by controlling the pH of the fermentation medium in a recombinant yeast strain.

보다 상세하게는, 본 발명은 ADH2/GAP 프로모터 조절하에 IFN-α를 발현하여 분비하는 재조합 효모를 1) 발효배지의 pH를 발효 공정 전 기간 동안 효모 성장에 최적인 pH보다 높게 유지시키거나 2) 효모를 성장 최적 pH에서 발효시킨 다음 IFN-α 분비 단계에서 발효 배지의 pH를 높게 유지시킴으로 상기 재조합 효모 균주에서 IFN-α의 생산량을 크게 증대시키는 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention provides a recombinant yeast expressing and secreting IFN-α under the control of the ADH2 / GAP promoter, 1) maintaining the pH of the fermentation medium higher than the pH optimal for yeast growth during the entire fermentation process; The present invention relates to a method of greatly increasing the yield of IFN-α in the recombinant yeast strain by fermenting the yeast at a growth optimum pH and then maintaining the pH of the fermentation medium in the IFN-α secretion step.

유전공학적 기술을 이용하여 재조합 대장균에서 인간 인슐린(human insulin)이 생산된 이후, 인터페론(interferon, IFN), 간염 백신 및 인간 성장 호르몬(human growth hormone) 등 여러 종류의 유용한 의약 단백질들이 미생물에서 대량 생산되어 시판되고 있다. 그러나 유전공학적 기술로 의약용 단백질들을 미생물에서 발효·생산하는 공정은 그 수율이 낮기 때문에 지금까지 이들 방법은 고가의 의약 단백질 또는 효소 등을 생산하는데 주로 이용되어 왔다.After human insulin is produced from recombinant E. coli using genetic engineering techniques, many useful pharmaceutical proteins such as interferon (IFN), hepatitis vaccine and human growth hormone are produced in large quantities in microorganisms. It is marketed. However, since genetic engineering techniques have a low yield of fermentation and production of pharmaceutical proteins in microorganisms, these methods have been mainly used to produce expensive pharmaceutical proteins or enzymes.

구체적으로 미생물을 이용한 의약 단백질의 생산 과정은 우선, 유전공학적 방법으로 동 단백질을 생산할 수 있는 미생물을 개발하고, 발효 공정으로 그 단백질을 생산하며, 최종적으로 제품 단백질을 분리·정제하는 다단계 공정으로 구성되어 있다. 따라서, 생산성을 향상시키기 위해 미생물의 발효 공정을 개선하여 의약 단백질의 생산 수율을 향상시키려는 연구가 계속 이루어져 왔고, 재조합 의약 단백질이 시판되기 시작하면서 이에 대한 연구는 더욱 가속화되고 있다.Specifically, the production process of a pharmaceutical protein using microorganisms consists of a multi-step process of first developing a microorganism capable of producing the protein by genetic engineering method, producing the protein by fermentation process, and finally separating and purifying the product protein. It is. Therefore, studies to improve the production yield of the pharmaceutical protein by improving the fermentation process of the microorganism in order to improve the productivity has been continued, and the research on the recombinant pharmaceutical protein is increasingly accelerated.

미생물의 발효 생산성을 향상시키려면 우선, 유전자 수준에서 발현 벡터를 조작하여 재조합 유전자의 발효 효율을 증가시킬 수 있다. 재조합 유전자의 발현 속도와 세포의 성장 속도는 서로 반비례 관계를 가지므로 세포 성장 시기와 제품 단백질의 발현 시기를 분리하면 고수율로 제품 단백질을 얻을 수 있다. 상기와 같이 세포 성장 시기와 제품 단백질 발현 시기가 분리된 조건을 형성하기 위해 일반적으로 조절 프로모터(regulated promoter)를 유전자 스위치(genetic switch)로 사용하는데, 조절 프로모터는 환경 인자인 온도, 영양소 및 유도자(inducer) 등에 의해 조절되어 단백질의 발현이 효과적으로 유도되므로 세포 성장 시기와 제품 단백질 발현 시기를 쉽게 분리할 수 있다. 예를 들어 재조합 효모에 사용되는 ADH2/GAP(알코올 디하이드로게나제 2 /글리세르알데히드-3-포스페이트 디하이드로게나제 ; alcohol dehydrogenase 2 / glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase)프로모터는 효모의 성장 시기와 제품 단백질의 발현 alc 분비 시기를 분리할 수 있는 유전자 시스템을 제공한다.To improve the fermentation productivity of the microorganism, first, the expression vector at the gene level can be manipulated to increase the fermentation efficiency of the recombinant gene. Since the expression rate of the recombinant gene and the growth rate of the cell are inversely related to each other, the product protein can be obtained with high yield by separating the cell growth time and the product protein expression time. In order to form a condition in which cell growth time and product protein expression time are separated as described above, a regulated promoter is generally used as a genetic switch, which is an environmental factor such as temperature, nutrients and inducers ( inducer), etc., effectively induces protein expression, so it is easy to separate cell growth and product protein. For example, the ADH2 / GAP (alcohol dehydrogenase 2 / glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase) promoter used in recombinant yeast is a product of yeast growth time and products. It provides a genetic system capable of separating the expression alc secretion time of the protein.

다음, 반응기 수준에서 유가식 배양법 또는 이단 연속 배양법으로 단백질의 수율을 증가시킬 수 있다. 구체적으로 발효 초기에는 세포의 성장 속도를 최대로 유지하여 최단 시기에 세포의 농도를 높인 다음, 제품 단백질의 암호하는 유전자가 발현되는데 적합한 환경 조건에서 제품 단백질의 생산 속도를 높여 다량의 제품 단백질을 생산할 수 있다.The yield of protein can then be increased by fed-batch culture or two-stage continuous culture at the reactor level. Specifically, in the early stage of fermentation, the growth rate of the cells is maintained to the maximum, and the concentration of the cells is increased in the shortest time, and then the genes encoding the product proteins are expressed. Can be.

따라서 각 재조합 미생물과 제품 단백질마다 최적인 발효 조건으로 발효시키는 것이 제품 단백질을 대량 생산하는데 중요하다. 예를 들어 분자 올리고당 생산효소인 아밀라아제(amylase)를 배지 조성을 최적화하여 발현시킴으로 생산성이 4배로 향상되는 것이 보고되었다(남승헌, 한국식품과학회지, Bacillus licheniformis 아밀라아제의 생산성 향상을 위한 재조합 대장균의 배지 최적화, 26 : 411-416 (1994)).Therefore, fermentation with optimum fermentation conditions for each recombinant microorganism and product protein is important for mass production of the product protein. For example, it has been reported that productivity is increased fourfold by optimizing the expression of amylase, a molecular oligosaccharide producing enzyme, by optimizing the medium composition (Nam Seung-heon, Korea Food Science Society, Bacillus licheniformis amylase) 26: 411-416 (1994)).

IFN-α는 바이러스나 바이러스 RNA에 감염된 세포에서 분비되는 항바이러스 활성을 가지는 단백질로서, 1980년대 초반에 처음으로 IFN-α 유전자가 분리된 이래 많은 연구가 이루어졌다. IFN-α의 항바이러스 활성은 바이러스성 질환을 치료하는데 유용하게 이용될 수 있으므로 IFN-α를 유전공학적 대량 생산하기 위하여 IFN-α을 미생물에서 생산하는 방법이 많이 개발되었다.IFN-α is a protein with antiviral activity secreted from cells infected with viruses or viral RNA, and many studies have been conducted since the first IFN-α gene was isolated in the early 1980s. Since the antiviral activity of IFN-α can be usefully used to treat viral diseases, many methods for producing IFN-α in microorganisms have been developed to genetically mass-produce IFN-α.

효모는 진핵세포로부터 유래한 외래 단백질을 발현시키는데 유용한 균주로서, 효모 발효시 외래 단백질이 효모 세포외로 분비되면 세포내에서 발현될 때보다 단백질의 정제가 간편하며 발효 단계에서 단백질의 천연구조가 갖추어져 단백질의 생리활성을 높이기 위한 별도의 공정이 별도로 필요하지 않은 장점이 있다(Masakasu Kiduchi and Morio Ikehara, TIBTECH, “Conformational features of signal sequences and folding of secretory proteins in yeasts”, 208-211 (1991. 6)).Yeast is a strain useful for expressing foreign proteins derived from eukaryotic cells. When yeast ferments foreign proteins outside of yeast cells, it is easier to purify proteins than they are expressed in cells. (Masakasu Kiduchi and Morio Ikehara, TIBTECH, “Conformational features of signal sequences and folding of secretory proteins in yeasts”, 208-211 (1991. 6)) .

구체적으로 본 발명자들은 효모에서 IFN-α를 생산하기 위하여 ADH2/GAP 프로모터와 효모의 α-인자 선도 서열(α-factor leader sequence) 및 IFN-α의 유전자를 포함하여 효모에서 IFN-α를 생산할 수 있는 재조합 플라스미드를 제조하고 이를 효모 균주에 형질전환시켜 재조합 효모 Saccharomyces cerevisiae DCO4 균주(한국 특허출원 제 92-16766호, 수탁번호 : KCTC 0051 BP)를 얻고 이로부터 IFN-α를 생산한 바 있다.Specifically, we can produce IFN-α in yeast, including the ADH2 / GAP promoter, the α-factor leader sequence of yeast, and the gene of IFN-α to produce IFN-α in yeast. Recombinant plasmids were prepared and transformed into yeast strains to obtain recombinant yeast Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Korean Patent Application No. 92-16766, Accession No .: KCTC 0051 BP), from which IFN-α was produced.

상기 재조합 플라스미드에서 사용한 발현 프로모터인 ADH2/GAP 프로모터는 배지 중에 포도당이 존재하면 발현이 억제되고 포도당이 고갈되면 발현이 시작되는 특성을 가지며 이로부터 발현된 외래 단백질은 효모의 α-인자 선도 서열에 의해 효모가 발아하여 분열할 때 분비되는 특징이 있다. 발효 배지 중에 원하는 재조합 단백질을 고농도로 축적하기 위해서 상기 ADH2/GAP 프로모터에 의한 발현과 효모의 α-인자 선도 서열에 의한 분비가 계속되도록 유지되는 것이 바람직하므로 발효 배지에 포도당이 고갈되어 발현이 시작되는 시점부터 효모의 비성장속도가 적정수준(0.08-0.12hr-)으로 유지되도록 발효 공정이 시작되는 때부터 일정하게 공급되던 포도당의 첨가 속도를 지수적으로 조절하여야 한다. 이 경우 포도당을 효모가 완전히 이용하여 배지내에 포도당이나 에탄올이 축적되지 않아야 한다(한국 특허출원 제 94-22289호 참조).The expression promoter ADH2 / GAP promoter used in the recombinant plasmid has the property of inhibiting expression when glucose is present in the medium and starting expression when glucose is depleted, and the foreign protein expressed therefrom is expressed by the α-factor leading sequence of the yeast. When yeast germinates and divides, it is secreted. In order to accumulate desired recombinant protein in high concentration in the fermentation medium, the expression by the ADH2 / GAP promoter and the secretion by the α-factor leading sequence of the yeast are preferably maintained so that glucose is depleted in the fermentation medium and expression starts. from the time that a specific growth rate of yeast appropriate level (0.08-0.12hr -) the addition rate of glucose release constantly supplied from the time that the fermentation process starts to be maintained, to be controlled exponentially. In this case, glucose and ethanol should not accumulate in the medium by using glucose completely in the yeast (see Korean Patent Application No. 94-22289).

그러나 상기의 IFN-α를 생산하는 효모를 일반적인 방법으로 발현시키는 경우 생성된 IFN-α의 약 50%정도만이 폴딩(folding)되는데, 나머지 폴딩되지 않은 IFN-α는 기존의 정제 공정으로 분리가 용이하지 않고 분리되더라도 그 수율이 급격히 감소되는 문제점이 있었다. 단백질의 폴딩 정도는 발현된 단백질의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 폴딩되지 않고 장시간 발효기 내에 노출되면 단백질이 분해나 변성될 가능성이 크며, 특히 정제를 시작하기 위해 발효액을 농축하는 과정에서 단백질끼리 엉기어 생리 활성이 떨어지게 된다. 일반적으로 분리·정제시 단백질을 폴딩시키기 위하여 금속 이온을 이용한 산화 공정(Journal of Biological Chemistry, 258 (19), 11834-11830)을 이용하기도 한다.However, when the yeast producing IFN-α is expressed in a general manner, only about 50% of the IFN-α produced is folded, and the remaining unfolded IFN-α is easily separated by conventional purification processes. There was a problem that the yield is sharply reduced even if not separated. The degree of folding of the protein depends on the type of protein expressed, but if it is not folded and is exposed to the fermentor for a long time, the protein may be degraded or denatured. In particular, proteins may be entangled in the process of concentrating the fermentation broth to start purification Biological activity is reduced. In general, an oxidation process using metal ions (Journal of Biological Chemistry, 258 (19), 11834-11830) is used to fold proteins during separation and purification.

상기와 같은 사실을 이용하여 IFN-α 유전자가 형질전환된 효모 균주를 금속 이온이 첨가된 발효 배지에서 유가식으로 증식시켜 IFN-α를 생산하는 경우, 분비된 IFN-α의 폴딩이 촉진되어 그 수율이 현저히 향상되었다.(한국 특허출원 제 96-26844호). 또한 상기의 제조 방법에서 구리 이온만 합성 배지에 첨가해 주어도 IFN-α의 폴딩이 촉진되어 그 수율이 향상됨을 확인하였다(한국 특허출원 97-9188호 참조). 그러나 상기의 발명에서 IFN-α은 유가식으로 대량 생산되는데, 유가식 배양은 회분식 배양에 비하여 높은 효모 세포 농도를 얻을 수 있지만 분비되는 IFN-α의 양이 높은 세포 농도에 비해 상대적으로 많지 않고 공정이 복잡하며 원료비가 많이 든다는 문제점이 있었다.Using the above facts, when the yeast strain transformed with the IFN-α gene is grown in a fed-batch in fermentation medium containing metal ions to produce IFN-α, the folding of the secreted IFN-α is promoted. Yield was significantly improved (Korean Patent Application No. 96-26844). In addition, it was confirmed that even if only copper ions were added to the synthesis medium in the above production method, the folding of IFN-α was promoted and the yield was improved (see Korean Patent Application No. 97-9188). However, in the above invention, IFN-α is mass-produced by fed-batch, and fed-batch culture can obtain higher yeast cell concentration than batch culture, but the amount of IFN-α secreted is not relatively high compared to high cell concentration. There is a problem that this complex and costs a lot of raw materials.

한편, 녹말을 발효시키는 효모 균주(starch-fermenting yeast)인 스와니오마이세스 알루비우스(Schwanniomyces alluvius)에서 분비 단백질인 아밀라아제(amylase)를 생산하는 경우, 효모 발효 배지의 최적 pH보다 높은 pH에서 효소를 분비시키면 효모의 페리플라즘(periplasm)에 머무르는 시간이 짧아져서 단백질의 분비가 촉진되는 현상이 일어난다고 보고되었다(G. B. Calleja et al., Critical Reviews in Biotechnology, volume 5, issue 3, 177-184 (1987)).On the other hand, when the starch-fermenting yeast starch-fermenting yeast, Schwanniomyces alluvius produces the secreted protein amylase, the enzyme is secreted at a pH higher than the optimum pH of the yeast fermentation medium. It has been reported that shortening of residence time in yeast periplasm causes the secretion of protein (GB Calleja et al., Critical Reviews in Biotechnology, volume 5, issue 3, 177-184 (1987). )).

이에 본 발명자들은 재조합 효모 Saccharomyces cerevisiae에서 IFN-α를 고수율로 대량 생산하기 위하여, 재조합 효모 균주를 발효 공정 전 기간 동안 효모 성장에 최적인 pH보다 높게 유지시키거나, 효모를 성장 최적 pH에서 발효시킨 다음 단백질 분비 단계에서 발효 배지의 pH를 높게 유지시키는 과정으로 IFN-α의 생산량을 증대시킴으로써 본 발명을 완성하였다.In order to mass produce IFN-α in a high yield in recombinant yeast Saccharomyces cerevisiae, the present inventors maintained the recombinant yeast strain higher than the pH optimum for yeast growth for the entire fermentation process, or the yeast was fermented at a growth optimum pH. The present invention was completed by increasing the production of IFN-α in the process of maintaining a high pH of the fermentation medium in the next protein secretion step.

본 발명은 재조합 효모 균주에서 발효 배지의 pH를 조절하여 IFN-α의 생산량을 크게 증대시키는 방법을 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention to provide a method for greatly increasing the production of IFN-α by controlling the pH of a fermentation medium in a recombinant yeast strain.

제1도는 본 발명의 방법으로 발효 배지의 pH를 조절하면서 재조합 효모 균주를 회분식으로 배양하는 경우 pH에 따라 변화되는 인간 알파-인터페론의 생산량을 비환원성 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동으로 확인한 결과이다.1 is a result of confirming non-reducible SDS-polyacrylamide gel electrophoresis of the production of human alpha-interferon which varies with pH when batch culture of the recombinant yeast strain while controlling the pH of the fermentation medium by the method of the present invention. .

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 IFN-α를 생산하는 재조합 효모를 발효 배지의 pH를 발효 공정 전 기간 동안 효모 성장에 최적인 pH보다 높게 유지시킴으로 IFN-α를 고수율로 생산하는 방법을 제공한다. 또한, 본 발명은 효모의 성장 최적 pH에서 재조합 효모를 발효시킨 다음 IFN-α 분비 단계부터 발효 배지의 pH를 높게 유지시킴으로 IFN-α를 고수율로 생산하는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method for producing IFN-α in high yield by maintaining the pH of the fermentation medium of the yeast production of the fermentation medium higher than the pH optimum for yeast growth for the entire period of the fermentation process to provide. In addition, the present invention provides a method for producing IFN-α in high yield by fermenting recombinant yeast at an optimal growth pH of yeast and then maintaining the pH of the fermentation medium high from the IFN-α secretion stage.

이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 재조합 효모 균주로부터 IFN-α를 생산하는 발효에 있어서, 발효 배지의 pH를 조절하여 IFN-α의 생산량을 증대시키는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of increasing the production of IFN-α by adjusting the pH of the fermentation medium in fermentation to produce IFN-α from a recombinant yeast strain.

본 발명은 효모에서 IFN-α를 고수율로 대량 생산하기 위하여, ADH2/GAP 프로모터, 효모의 α-인자 선도 서열, IFN-α 유전자를 포함하여 효모에서 IFN-α를 생산할 수 있는 재조합 플라스미드를 효모 균주에 형질전환시켜 얻은 재조합 효모 사카로마이세스 세레비시애 DCO4(Saccharomyces cerevisiae DCO4) 균주를 사용한다(한국 특허출원 제 92-16766호; 수탁번호 : KCTC 0051 BP).The present invention provides a recombinant plasmid capable of producing IFN-α in yeast, including the ADH2 / GAP promoter, the α-factor leader sequence of the yeast, and the IFN-α gene in order to mass produce IFN-α in high yield in yeast. The recombinant yeast Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain obtained by transforming the strain is used (Korean Patent Application No. 92-16766; Accession No .: KCTC 0051 BP).

구체적으로 본 발명은 IFN-α를 생산하는 재조합 효모 균주를 발효 배지의 pH를 발효 공정 내내 효모 성장에 최적 pH인 5.0보다 높게 유지시킴으로 INF-α의 생산량을 증대시키는데, 이 때 발효 배지의 pH는 6.0 내지 7.5 범위로 유지시키는 것이 바람직하다(제1도 및 표 1 참조).Specifically, the present invention increases the yield of INF-α by maintaining a recombinant yeast strain producing IFN-α higher than 5.0, which is an optimal pH for yeast growth throughout the fermentation process, wherein the pH of the fermentation medium is It is preferable to keep it in the range of 6.0 to 7.5 (see FIG. 1 and Table 1).

또한 본 발명은 IFN-α를 생산하는 상기 재조합 효모 균주를 세포 성장 단계에서는 발효 배지의 pH를 성장 최적 pH로 유지시키고, IFN-α분비 단계에서는 pH를 높게 유지시키는 2단계 방법을 제공한다. 상기와 같이 2단계로 pH를 조절하는데 있어서, pH를 바꾸어주는 시점은 포도당이 고갈되어 IFN-α의 발현이 시작되는 시기인 것이 가장 바람직하다. 이 때, 효모를 성장 최적 pH인 5.0에서 발효시킨 다음 IFN-α 분비 단계에서는 발효 배지의 pH를 6.0 내지 7.5 범위로 유지시키는 것이 바람직하다(표 4 참조).In another aspect, the present invention provides a two-step method for maintaining the pH of the fermentation medium in the cell growth step of the recombinant yeast strain to produce the optimum pH, IFN-α secretion step to maintain a high pH. In adjusting the pH in two stages as described above, the time point of changing the pH is most preferably the time when the expression of IFN-α is depleted due to the depletion of glucose. At this time, the yeast is fermented at a growth optimum pH of 5.0, then in the IFN-α secretion step it is preferable to maintain the pH of the fermentation medium in the range of 6.0 to 7.5 (see Table 4).

본 발명의 방법은 IFN-α를 생산하는 재조합 효모 균주를 회분식으로 또는 유가식으로 배양하는 모든 경우에 이용할 수 있다.The method of the present invention can be used in all cases where the recombinant yeast strain producing IFN-α is cultured batchwise or fed-batch.

상기 본 발명의 방법으로 IFN-α를 발현시킨 결과, SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동(SDS-PAGE) 및 세포변병법 등으로 IFN-α의 농도 및 역가를 측정하여 구체적으로 발효 배지의 pH가 높아짐에 따라 IFN-α의 생산량이 크게 증대됨을 확인하였다(제1도, 표 1 및 표 4 참조).As a result of expressing IFN-α by the method of the present invention, the concentration and titer of IFN-α were measured by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) and cytopathy. It was confirmed that as the production of IFN-α is greatly increased (see FIG. 1, Table 1 and Table 4).

재조합 효모를 회분식으로 pH 6.0-7.5 범위에서 발효시킨 경우, 효모의 성장 최적 pH인 5.0에서 발효시킨 경우 보다 세포 성장은 약간 감소하지만 배지로 분비되는 IFN-α의 생산량은 최소 2배에서 최대 10배 이상 증대된다. 또한, 재조합 효모를 높은 pH에서 단순히 회분식으로 발효시키는 경우가 복잡한 유가식으로 pH 5.0에서 발효시킨 경우 보다 최대 4배 이상 증대되며, 2단계 유가식으로 pH를 변화시켜 발효시키는 경우는 pH를 5.0으로 유지하여 발효시키는 유가식에 비해 최대 4배 이상 IFN-α의 생산량이 증대된다.When the recombinant yeast is fermented batchwise at pH 6.0-7.5, the cell growth is slightly decreased compared to when yeast is fermented at the optimum pH of yeast 5.0, but the production of IFN-α secreted into the medium is at least 2 to 10 times. Is increased. In addition, the fermentation of recombinant yeast by batch batch fermentation at high pH is more than four times higher than when fermenting at pH 5.0 in complex fed-batch, and the pH is changed to 5.0 when fermented by changing the pH by two-stage fed-batch. The production of IFN-α is increased up to four times more than the fed-batch that is maintained and fermented.

이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

단 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, the present invention is not limited by the examples.

[비교예 1]Comparative Example 1

[발효 배지의 pH를 5.0으로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation with pH of fermentation medium adjusted to 5.0]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10 g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 5.0로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), which is transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, glucose) 80 g / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, and then the seed culture medium was added to YPD medium (10 g / L yeast, 20 g / L yeast peptone, 10 g / L glucose). Inoculated at a rate of% (v / v) in a fermenter at agitation rate at 30 ° C 500rpm aeration rate was fermented for 72 hours at 1vvm. At this time, the pH was adjusted to 5.0 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1.

제1도는 비환원성 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동으로 IFN-α의 양을 확인한 결과로서, 모든 시료는 종배양액을 발효기에 접종하여 31시간이 경과한 다음 채취되었다. 제1도의 윗부분이 폴리아크릴아마이드 젤에서 SDS를 첨가한 IFN-α가 로딩(loading)된 홈이 있는 쪽인데, 이 때 환원된 IFN-α(Red)이 산화된 IFN-α(Ox)보다 이동 속도가 느린 것으로 나타난다. 그러나 환원된 형태의 IFN-α도 산화된 형태와 비슷한 활성을 나타내므로 산화된 형태와 환원된 형태의 합한 양이 결국 생산된 총 IFN-α의 양이 된다. 여기에서 M열은 표준 단백질의 분자량 표지이고, 제2열은 발효 배지의 pH가 5.0인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1은 IFN-α의 역가를 세포변병법으로 분석하여 나타낸 것으로 발효 배지의 pH가 5.0인 경우 IFN-α의 역가는 1.8×107IU/㎖이다.FIG. 1 is a result of confirming the amount of IFN-α by non-reducing SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. All samples were collected after 31 hours of inoculation with the seed culture broth. The upper part of FIG. 1 is the grooved side of IFN-α loaded with SDS in the polyacrylamide gel, wherein the reduced IFN-α (Red) is moved from the oxidized IFN-α (Ox). It appears to be slow. However, the reduced form of IFN-α exhibits similar activity to that of the oxidized form, so the sum of the oxidized and reduced forms is the total amount of IFN-α produced. Where column M is the molecular weight label of the standard protein and column 2 is the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium is 5.0. Table 1 shows the titer of IFN-α analyzed by cytopathic method. When the pH of the fermentation medium is 5.0, the titer of IFN-α is 1.8 × 10 7 IU / ml.

[실시예 1]Example 1

[발효 배지의 pH를 4.5으로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation with pH of fermentation medium adjusted to 4.5]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 4.5으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 제1도의 제1열은 발효 배지의 pH가 4.5인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 4.5인 경우 IFN-α의 역가는 4.8×106IU/㎖이다. 제1도 및 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1의 pH가 5.0인 경우 보다 pH를 효모 성장에 최적인 pH보다 낮은 pH 4.5로 유지시켰을 때 IFN-α의 생산량이 더 낮게 나타났다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, followed by culturing the seed culture solution in YPD medium (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, glucose 10g / L). Inoculated at a rate of (v / v) and fermented at a stirring speed of 500 rpm at 30 ° C. in a fermenter at 1 vvm for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 4.5 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. Column 1 of FIG. 1 is the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium is 4.5. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 4.5, the titer of IFN-α is 4.8 × 10 6 IU / ml. As shown in FIG. 1 and Table 1, the production of IFN-α was lower when the pH of Comparative Example 1 was maintained at pH 4.5 lower than the pH optimal for yeast growth than that of 5.0.

[실시예 2]Example 2

[발효 배지의 pH를 6.0으로 조절한 회분식 발효][Batch Fermentation Adjusting pH of Fermentation Medium to 6.0]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 6.0으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 제1도의 제3열은 실시예 2의 발효 배지의 pH가 6.0인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 6.0인 경우 IFN-α의 역가는 3.6×107IU/㎖이다. 제1도 및 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1의 pH가 5.0인 경우 보다 pH를 효모 성장에 최적인 pH보다 높게 pH 6.0로 유지시켰을 때 IFN-α의 생산량이 2배 더 높게 나타났다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, followed by culturing the seed culture solution in YPD medium (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, glucose 10g / L). Inoculated at a rate of (v / v) and fermented at a stirring speed of 500 rpm at 30 ° C. in a fermenter at 1 vvm for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 6.0 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. Row 3 of FIG. 1 shows the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium of Example 2 is 6.0. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 6.0, the titer of IFN-α is 3.6 × 10 7 IU / ml. As can be seen from FIG. 1 and Table 1, the production of IFN-α was twice higher when the pH of Comparative Example 1 was maintained at pH 6.0 higher than the pH optimum for yeast growth than that of 5.0.

[실시예 3]Example 3

[발효 배지의 pH를 6.5으로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation with pH of fermentation medium adjusted to 6.5]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 6.5으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 제1도의 제4열은 실시예 3의 발효 배지의 pH가 6.5인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 6.5인 경우 IFN-α의 역가는 7.2×107IU/㎖이다. 제1도 및 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1의 pH가 5.0인 경우 보다 pH를 효모 성장에 최적인 pH보다 낮은 pH 6.5로 유지시켰을 때 IFN-α의 생산량이 4배 더 높게 나타났다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, followed by culturing the seed culture solution in YPD medium (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, glucose 10g / L). Inoculated at a rate of (v / v) and fermented at a stirring speed of 500 rpm at 30 ° C. in a fermenter at 1 vvm for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 6.5 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. Row 4 of FIG. 1 shows the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium of Example 3 is 6.5. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 6.5, the titer of IFN-α is 7.2 × 10 7 IU / ml. As shown in FIG. 1 and Table 1, the production of IFN-α was 4 times higher when the pH of Comparative Example 1 was maintained at pH 6.5 lower than the pH optimum for yeast growth than that of 5.0.

[실시예 4]Example 4

[발효 배지의 pH를 7.0으로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation with pH of fermentation medium adjusted to 7.0]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 7.0으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 제1도의 제5열은 실시예 4의 발효 배지의 pH가 7.0인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 7.0인 경우 IFN-α의 역가는 7.8×106IU/㎖이다. 제1도 및 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1의 pH가 5.0인 경우 보다 pH를 효모 성장에 최적인 pH보다 낮은 pH 7.0로 유지시켰을 때 IFN-α의 생산량이 4.3배 더 높게 나타났다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, followed by culturing the seed culture solution in YPD medium (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, glucose 10g / L). Inoculated at a rate of (v / v) and fermented at a stirring speed of 500 rpm at 30 ° C. in a fermenter at 1 vvm for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 7.0 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. Column 5 of FIG. 1 is the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium of Example 4 is 7.0. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 7.0, the titer of IFN-α is 7.8 × 10 6 IU / ml. As shown in FIG. 1 and Table 1, the production of IFN-α was 4.3 times higher when the pH of Comparative Example 1 was maintained at pH 7.0 lower than the pH optimum for yeast growth, compared to pH 5.0.

[실시예 5]Example 5

[발효 배지의 pH를 7.5으로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation with pH of fermentation medium adjusted to 7.5]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 7.5으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 제1도의 제6열은 실시예 5의 발효 배지의 pH가 7.5인 경우 생산된 IFN-α의 양이다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 5.0인 경우 IFN-α의 역가는 3.7×107IU/㎖이다. 제1도 및 표 1에서 알 수 있듯이 비교예 1의 pH가 5.0인 경우 보다 pH를 효모 성장에 최적인 pH보다 낮은 pH 7.5로 유지시켰을 때 IFN-α의 생산량이 2배 더 높게 나타났다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented at 30 ° C. at a stirring speed of 200 rpm for 16 hours in a shaker, followed by culturing the seed culture solution in YPD medium (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, glucose 10g / L). Inoculated at a rate of (v / v) and fermented at a stirring speed of 500 rpm at 30 ° C. in a fermenter at 1 vvm for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 7.5 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. Row 6 of FIG. 1 shows the amount of IFN-α produced when the pH of the fermentation medium of Example 5 is 7.5. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 5.0, the titer of IFN-α is 3.7 × 10 7 IU / ml. As shown in FIG. 1 and Table 1, the production of IFN-α was twice higher when the pH of Comparative Example 1 was maintained at pH 7.5 lower than the pH optimum for yeast growth than that of 5.0.

상기 실시예에서 보듯이 pH 4.5일 때 가장 낮은 양의 IFN-α을 나타내고, pH가 높아짐에 따라 IFN-α의 양이 증가됨을 보여준다. 그 결과, 효모에 가장 최적인 pH로 알려진 5.0보다 높은 pH 6.0 내지 7.5로 pH가 조절이 될 경우 생산되는 IFN-α의 양이 크게 증대됨을 알 수 있다.As shown in the above example, when the pH was 4.5, the lowest amount of IFN-α was shown, and as the pH was increased, the amount of IFN-α was increased. As a result, it can be seen that the amount of IFN-α produced is greatly increased when the pH is adjusted to pH 6.0 to 7.5 higher than 5.0 known as the most optimal pH for yeast.

[실시예 6]Example 6

[세포변병법에 의한 IFM-α의 역가 확인][Verification of IFM-α by Cytopathy]

본 발명은 세포에 대한 항바이러스 활성을 시험하는 생물학적 분석법인 세포변병법으로 IFN-α의 역가를 좀 더 민감하게 확인하였다. 그체적으로 수송아지 신장세포인 MDBK(ATCC CCL 32)에 감염시킨 수포성 구내염 바이러스(vesicular Stomatitis Virus; ATCC VR 158)에 대한 항바이러스 활성을 측정하여 상기 IFN-α의 활성을 확인하는데, 본 발명에서 사용한 세포변병법의 결과는 오차가 최대 50%이하이다.In the present invention, the titer of IFN-α was more sensitively confirmed by cytopathy, a biological assay for testing antiviral activity against cells. The antiviral activity against vesicular Stomatitis Virus (ATCC VR 158) infected with MDBK (ATCC CCL 32), which is a bovine kidney cell, is determined to confirm the activity of the IFN-α. The results of the cytopathology used were up to 50% error.

종배양을 본배양에 접종한 후 31시간 동안 발효시킨 다음 채집된 견본의 IFN-α역가를 세포변병법으로 확인하여 표 1에 정리하였다. 표 1에서 보는 바와 같이 발효 배지의 pH가 7.0인 경우 가장 높은 IFN-α의 역가를 나타내는데, 이는 발효 배지의 pH가 효모 성장에 최적인 5.0인 경우보다 IFN-α의 역가가 4.3배 이상 높은 것이다.The seed cultures were inoculated in the main culture, fermented for 31 hours, and then the IFN-α titers of the collected samples were confirmed by cytopathy. As shown in Table 1, when the pH of the fermentation medium is 7.0, it shows the highest titer of IFN-α, which is 4.3 times higher than the case where the pH of the fermentation medium is 5.0, which is optimal for yeast growth. .

Figure kpo00002
Figure kpo00002

[실시예 7]Example 7

[발효 배지의 pH를 7.0으로 조절하고 포도당의 농도를 변화시킨 배지를 사용한 회분식 발효][Batch fermentation using a medium in which the pH of the fermentation medium is adjusted to 7.0 and the concentration of glucose is changed]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 포도당 농도가 1 내지 5%인 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10-50g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 7.0으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다. 그 결과, 발효 배지 중의 포도당의 농도가 2% 일 때 IFN-α의 생산량이 1.3×108IU/㎖로 가장 높음을 확인할 수 있었다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented for 16 hours at a stirring speed of 200rpm at 30 ℃ in a shaker in a shaker, and then the culture medium was YPD medium with a glucose concentration of 1 to 5% (yeast extract 10g / L, yeast peptone 20g / L, 10-50 g / L) glucose was inoculated at a rate of 5% (v / v) and fermented at 30 ° C. in a fermenter at agitation speed of 500 rpm for 1 hour at 1 vmv for 72 hours. At this time, the pH was adjusted to 7.0 using ammonia water from the time of the main culture inoculation, and the error of pH was ± 0.1. As a result, when the concentration of glucose in the fermentation medium was 2%, it was confirmed that IFN-α production was the highest at 1.3 × 10 8 IU / ml.

[실시예 8]Example 8

[발효 배지의 pH를 2단계로 조절한 회분식 발효][Batch fermentation in which the pH of the fermentation medium was adjusted in two stages]

형질전환되어 IFN-α을 분비, 생산하는 사카로마이세스 세레비지애 DCO4 균주(수탁번호 : KCTC 0051 BP) 0.4㎖을 150㎖ YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 80g/L)에 접종하여 진탕교반기에서 30℃로 교반속도 200rpm에서 16시간 동안 발효한 다음, 상기 종배양액을 포도당 농도가 2%인 YPD 배지(효모 추출물 10g/L, 효모 펩톤 20g/L, 포도당 10g/L)에 5%(v/v)의 비율로 접종하여 발효기에서 30℃로 교반속도 500rpm에서 통기 속도는 1vvm으로 72시간 동안 발효시켰다. 이 때 pH는 본 배양 접종시부터 암모니아수를 사용하여 5.0으로 유지시킨 다음 포도당 고갈 직후에 pH를 7.0으로 조절하였는데, pH의 오차는 ±0.1이었다.0.4 ml of Saccharomyces cerevisiae DCO4 strain (Accession No .: KCTC 0051 BP), transformed to secrete and produce IFN-α, and 150 ml of YPD medium (10 g / L yeast extract, 20 g / L yeast peptone, 80 g glucose) / L) and fermented for 16 hours at agitation speed 200rpm at 30 ℃ in a shaker, and then the seed culture broth was YPD medium (10g / L yeast extract, 20g / L yeast peptone, 10g glucose) with a glucose concentration of 2% / L) was inoculated at a rate of 5% (v / v) and fermented at a stirring rate of 500 rpm at 30 ° C. at a fermentation rate of 1 vmv for 72 hours. At this time, the pH was maintained at 5.0 using ammonia water from the time of inoculation, and the pH was adjusted to 7.0 immediately after glucose depletion, and the error of pH was ± 0.1.

가장 높은 생산량을 가진 pH가 7.0으로 발효한 실시예 7과 2단계로 발효한 실시예 8의 결과를 세포변병법으로 비교하면 실시예 8의 경우가 실시예 7의 경우보다 40% 높은 IFN-α 역가를 나타냄을 알 수 있었다.The results of Example 7, the fermentation with a pH of 7.0 with the highest yield and Example 8, fermented in two stages, were compared with the cytopathic method. Example 8 was 40% higher than IFN-α. It can be seen that the titer.

[비교예 2]Comparative Example 2

[발효 배지의 pH를 5.0으로 조절한 유가식 발효][Federated Fermentation with pH of Fermentation Medium Adjusted to 5.0]

비교예 1과 동일한 과정으로 종배양한 후, 종배양액 16.6㎖를 이용하여 8% YEPD 배지에서 2차 종배양(발효부피 0.7 L)하고 발효시작 배지 8.3L에 접종한 후 표 2 및 표 3의 조성을 갖는 첨가 배지 2.7L를 일정 속도(1L/hr)로 첨가하며 발효(15L 발효기, 키맵사, 스위스)를 시작하였다. 배지내 에탄올이 고갈되는 시점부터 첨가 속도를 지수적으로 증가시키기 시작하였다. 배지내 용존 산소(pO2)는 교반 속도, 통기량, 발효기내의 압력조절을 통해 10% 이상으로 유지시켰고 발효 공정 내내 pH를 5.0으로 유지시켰다. 표 4는 IFN-α의 역가를 나타낸 것으로, 본 비교예의 경우 IFN-α의 역가는 3.2×107IU/㎖으로 나타났다.After culturing in the same manner as in Comparative Example 1, the secondary cultivation (fermentation volume 0.7 L) in 8% YEPD medium using 16.6 ml of the seed culture solution and inoculated in 8.3 L of the fermentation start medium, and then, in Table 2 and Table 3 2.7 L of the addition medium having the composition was added at a constant rate (1 L / hr) and fermentation (15 L fermenter, Keymap, Switzerland) was started. The rate of addition began to increase exponentially from the point where the ethanol in the medium was depleted. Dissolved oxygen (pO 2 ) in the medium was maintained at 10% or more through agitation speed, aeration rate, pressure control in the fermentor and pH was maintained at 5.0 throughout the fermentation process. Table 4 shows the titers of IFN-α, and in this comparative example, the titers of IFN-α were 3.2 × 10 7 IU / ml.

Figure kpo00003
Figure kpo00003

Figure kpo00004
Figure kpo00004

[실시예 9]Example 9

[발효 배지의 pH를 5.0과 6.0의 2단계로 조절한 유가식 발효][Fed-Batch Fermentation by Adjusting pH of Fermentation Medium in Two Stages of 5.0 and 6.0]

비교예 1과 동일한 과정으로 종배양한 후, 종배양액 16.6㎖를 이용하여 8% YEPD 배지에서 2차 종배양(발효부피 0.7 L)하고 발효시작 배지 8.3L에 접종한 후 표 2 및 표 3의 조성을 갖는 첨가 배지 2.7L를 일정 속도(1L/hr)로 첨가하며 발효(15L 발효기, 키맵사, 스위스)를 시작하였다. 발효 배지의 pH는 효모 세포 성장에 최적인 5.0으로 유지시킨 다음 배지내 에탄올이 고갈되는 시점부터 pH를 6.0으로 높게 유지시키면서 첨가 속도를 지수적으로 증가시키기 시작하였다. 배지내 용존 산소(pO2)는 교반 속도, 통기량, 발효기내의 압력조절을 통해 10% 이상으로 유지시켰다. 표 4는 IFN-α의 역가를 나타낸 것으로, 비교예 2의 발효 배지의 pH를 5.0으로 유지시키는 경우 보다 본 실시예의 경우와 같이 pH를 2단계로 조절하는 방법이 IFN-α의 생산성이 4배 더 높았다.After culturing in the same manner as in Comparative Example 1, the secondary cultivation (fermentation volume 0.7 L) in 8% YEPD medium using 16.6 ml of the seed culture solution and inoculated in 8.3 L of the fermentation start medium, and then, in Table 2 and Table 3 2.7 L of the addition medium having the composition was added at a constant rate (1 L / hr) and fermentation (15 L fermenter, Keymap, Switzerland) was started. The pH of the fermentation medium was maintained at 5.0, which is optimal for yeast cell growth, and then began to increase exponentially the rate of addition while maintaining the pH at 6.0 at the point when the ethanol was depleted in the medium. Dissolved oxygen (pO 2 ) in the medium was maintained at 10% or more through agitation rate, aeration rate, pressure control in the fermentor. Table 4 shows the titers of IFN-α, and the method of adjusting the pH in two stages as in the case of the present Example compared to the case in which the pH of the fermentation medium of Comparative Example 2 was maintained at 5.0 was 4 times the productivity of IFN-α. Higher.

[실시예 10]Example 10

[발효 배지의 pH를 5.0과 7.0으로 조절한 유가식 발효][Federated Fermentation Adjusting pH of Fermentation Medium to 5.0 and 7.0]

비교예 1과 동일한 과정으로 종배양한 후, 종배양액 16.6㎖를 이용하여 8% YEPD 배지에서 2차 종배양(발효부피 0.7 L)하고 발효시작 배지 8.3L에 접종한 후 첨가 배지 2.7L를 일정 속도(1L/hr)로 첨가하며 발효(15L 발효기, 키맵사, 스위스)를 시작하였다. 발효 배지의 pH는 효모 세포 성장에 최적인 5.0으로 유지시켰다. 배지내 에탄올이 고갈되는 시점부터 pH를 7.0으로 높게 유지시키면서 첨가 속도를 지수적으로 증가시키기 시작하였다. 배지내 용존 산소(pO2)는 교반 속도, 통기량, 발효기내의 압력조절을 통해 10% 이상으로 유지시켰다.After culturing in the same manner as in Comparative Example 1, the secondary cultivation (0.7 L fermentation volume) in 8% YEPD medium using 16.6 ml of the seed culture solution, inoculated in 8.3 L of the fermentation start medium, and then added 2.7 L of the medium. Fermentation (15 L fermenter, Keymap, Switzerland) was started with addition at rate (1 L / hr). The pH of the fermentation medium was maintained at 5.0, which is optimal for yeast cell growth. From the point of depletion of ethanol in the medium, the rate of addition began to increase exponentially, keeping the pH high at 7.0. Dissolved oxygen (pO 2 ) in the medium was maintained at 10% or more through agitation rate, aeration rate, pressure control in the fermentor.

표 4에서 보는 바와 같이 비교예 2의 발효 배지의 pH를 5.0으로 유지시키는 경우 보다 본 실시예의 경우와 같이 pH를 2단계로 조절하는 방법이 IFN-α의 생산성이 2.2배 더 높았다.As shown in Table 4, the pH of the fermentation medium of Comparative Example 2 was maintained at 5.0, and the method of adjusting the pH in two stages was 2.2 times higher in the productivity of IFN-α.

Figure kpo00005
Figure kpo00005

이상에서 살펴본 바와 같이, 재조합 효모를 회분식으로 pH 6.0-7.5 범위에서 발효시킨 경우 pH 5.0에서 발효시킨 경우보다 IFN-α 생산량이 최대 4.3 배 증가하였으며 포도당 농도를 2%로 하고 높은 pH에서 발효한 경우는 7.2배 증가하였고 발효 pH를 2단계로 조절한 경우는 10배까지 증가하였다. 또한, 단순히 회분식으로 pH를 높게 유지시켜 배양한 경우가 pH를 5.0으로 유지시킨 복잡한 유가식 배양인 경우보다 최대 4배 이상 생산량이 증대된다. 효모를 최적 pH에서 성장시킨 다음 단백질 분비 단계부터 pH를 높게 유지시키는 2단계 유가식 배양 방법은 기존 유가식 배양 방법보다 최대 4배 이상 생산량이 증대된다.As described above, when the recombinant yeast was fermented in a batch range of pH 6.0-7.5, IFN-α production was increased by 4.3 times compared to the case where the fermentation was carried out at pH 5.0, and when the glucose concentration was 2% and fermented at high pH. Was increased by 7.2 times and was increased up to 10 times when fermentation pH was adjusted in two stages. In addition, the production by simply maintaining a high pH in a batch type is up to four times more than the case of a complex fed-batch culture with a pH of 5.0. The two-stage fed-batch culture method, in which yeast is grown at an optimum pH and then maintained at a high pH from the protein secretion step, increases the yield up to four times or more than the conventional fed-batch culture method.

따라서, 본 발명의 방법은 재조합 효모 균주를 효모 성장에 최적 pH인 5.0보다 높은 pH에서 발효시킴으로 pH 5.0에서 계속 발효시킨 경우보다 최소 2배에서 최대 10배의 고수율로 IFN-α를 생산하므로 IFN-α를 고수율로 대량 생산하는데 매우 유용하다.Therefore, the method of the present invention produces IFN-α at a high yield of at least 2 to 10 times higher than if fermented at pH 5.0 by fermenting the recombinant yeast strain at a pH higher than 5.0, which is an optimal pH for yeast growth. Very useful for mass production of -α in high yield.

Claims (3)

재조합 효모 균주 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae) DCO4(수탁번호 : KCTC 0051 BP)로부터 인간 IFN-α를 생산하는 발효 공정 중, 발효 배지의 pH를 pH 6.0-7.5으로 유지함으로써 IFN-α의 생산량을 증대시키는 제조 방법.During the fermentation process to produce human IFN-α from recombinant yeast strain Saccharomyces cerevisiae DCO4 (Accession No .: KCTC 0051 BP), IFN-α was maintained by maintaining the pH of the fermentation medium at pH 6.0-7.5. Manufacturing method to increase the yield of. 제1항에 있어서, 재조합 효모 균주를 성장 최적 pH에서 발효시키는 단계, IFN-α 분비 단계에서 발효 배지의 pH를 6.0-7.5로 유지시키는 단계로 구성되는 2단계 발효 제조 방법.The method of claim 1, comprising fermenting the recombinant yeast strain at a growth optimum pH, maintaining the pH of the fermentation medium at 6.0-7.5 in the IFN-α secretion step. 제1항 또는 제2항에 있어서, 재조합 효모 균주를 회분식 또는 유가식으로 발효시키는 것을 특징으로 하는 제조 방법.The production method according to claim 1 or 2, wherein the recombinant yeast strain is fermented batchwise or fed-batch.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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