KR100267666B1 - Plasmid vectors for pichia ciferrii - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 피치아 시페리(Pichia ciferrii)용 발현 플라스미드에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피치아 시페리 유래의 리보좀 DNA, 항생제 시클로헥시미드(cycloheximide)에 대해 저항성을 갖는 CYHr유전자, 및 목적 유전자로 구성되는 플라스미드에 관한 것이다.The present invention relates to an expression plasmid for Pichia ciferrii, and more particularly, to a ribosome DNA derived from Pichia ciferi, a CYH r gene having resistance to antibiotic cycloheximide, and an object It relates to a plasmid consisting of genes.
피치아 시페리는 석탄의 생물학적 탈황(Stevens et al., 미국특허 4,851,350), D-α-아미노산의 생산(Takeichi et al., 미국특허 5,068,187), (S)-1-페닐-1,3-프로판디올의 생산(Ajinomoto, 일본특허 공개 6-90789호), 입체특이성 케톤 환원반응(stereospecific ketone reduction)에 의한 2차 알콜의 생산(Merck, EP-300287) 등에 이용할 수 있으며, 특히 세라미드의 원료인 테트라아세틸 피토스핑고신(TAPS : tetraacetyl phytosphingosine)을 생산하여 세포 밖으로 분비하는 특징을 갖고 있어 그 이용성이 높다(Barenholz et al., Biochem. Biophys. Acta, 248, 458, 1971; ibid, 306, 341, 1973).Pizzia ciferi is a biological desulfurization of coal (Stevens et al., US Pat. No. 4,851,350), production of D-α-amino acids (Takeichi et al., US Pat. No. 5,068,187), (S) -1-phenyl-1,3- It can be used for the production of propanediol (Ajinomoto, Japanese Patent Laid-Open No. 6-90789), the production of secondary alcohols by stereospecific ketone reduction (Merck, EP-300287), and especially the raw material of ceramide Tetraacetyl phytosphingosine (TAPS: tetraacetyl phytosphingosine) is produced and secreted out of the cell and has high utility (Barenholz et al., Biochem. Biophys. Acta, 248, 458, 1971; ibid, 306, 341 , 1973).
TAPS를 포함한 피토스핑고신(phytosphingosine)은 그 자체 세라미드와 마찬가지로 피부 보호, 피부건조 방비 등의 유효 효능을 나타낼 뿐만 아니라, 다양한 미생물에 의해 생산되어 천연원료 확보가 용이하며, N-아실화반응에 의해 세라미드로 용이하게 전환되기 때문에 세라미드의 원료로서도 유용하다. 이러한 이유로 TAPS를 비롯한 피토스핑고신이나 세라미드는 모두 피부 보호를 목적으로 하는 기능성 화장품에 사용되어 왔다.Phytosphingosine including TAPS, like its own ceramide, not only shows effective effects such as protecting skin and protecting skin from drying, but is also produced by various microorganisms, making it easy to secure natural raw materials. It is also useful as a raw material of ceramide because it is easily converted into ceramide. For this reason, phytosphingosine or ceramide, including TAPS, have all been used in functional cosmetics for the purpose of protecting the skin.
그러나, 야생종인 피치아 시페리 ATCC 14091 및 F-60-10(NRRL 1301) 균주의 TAPS 생산량은 미량이어서(Wickerham & Burton, J. Bacteriol., 80, 484, 1960), 이들 균주의 TAPS 생산량을 증가시키기 위한 변이주 개발이 활발히 진행되고 있다(Wickerham & Burton, J. Bacteriol., 80, 484, 1960; 미국특허 5,618,706). 본 발명자들도 TAPS 생산량이 증가되고 발효기간도 단축되어 생산성이 크게 향상된 변이주(KFCC-10937)를 개발하여 특허출원한 바 있다(한국특허출원 96-67997호).However, the TAPS production of wild strains of Peachia ciperi ATCC 14091 and F-60-10 (NRRL 1301) was very low (Wickerham & Burton, J. Bacteriol., 80, 484, 1960). Mutant strain development to increase is actively underway (Wickerham & Burton, J. Bacteriol., 80, 484, 1960; US Pat. No. 5,618,706). The present inventors have also filed a patent application for developing a mutant strain (KFCC-10937) with a significant increase in productivity due to increased TAPS production and a shorter fermentation period (Korean Patent Application 96-67997).
나아가, 본 발명자들은 피치아 시페리의 이용성을 극대화하기 위하여 유전공학적으로 접근하게 되었다. 그러나, 피치아 시페리는 한세눌라(Hansenula)속(屬)으로 불리웠다가, 최근에 5S-RNA 분석에 의해 피치아속(屬)으로 개칭되어(Yamada et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 1245, 1994), 그 만큼 피치아속 효모에 대한 유전학적 연구가 미비하다. 따라서 피치아 시페리 균주에 대한 형질전환법도 개발되지 않았다.Furthermore, the present inventors have approached genetic engineering to maximize the usability of the chia ciferi. However, pichia ciferi was called the genus Hansenula, and was recently renamed the genus pichia by 5S-RNA analysis (Yamada et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 1245, 1994), genetic studies on the Peach subfamily are insufficient. Therefore, no transformation method has been developed for the Pchia ciferi strain.
이러한 상황에서 본 발명자들은 캔디다 유틸리스(Candida utilis)를 대상으로 한 형질전환법(Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995)을 활용하여 피치아 시페리에 대한 형질전환법을 개발하게 되었다. 그 결과로서, 피치아 시페리의 리보좀 단백질 L41 유전자를 클로닝하여 DNA 염기서열을 결정하게 되었으며, 이 유전자에 효모 유래의 항생제 시클로헥시미드에 대해 저항성을 부여함으로써 형질전환체의 선별을 위한 표지유전자로서 활용할 수 있으며, 이를 피치아 시페리의 리보좀 유전자에 삽입한 플라스미드를 발현 벡터로 하여 목적 유전자를 피치아 시페리에 형질전환하는 경우, 목적 유전자의 염색체로의 삽입 효율을 극대화할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.In this situation, the present inventors used a transformation method for Candida utilis (Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995) to perform transformation for pichia ciferi. Developed. As a result, the DNA sequence was determined by cloning the ribosome protein L41 gene of Peachia ciperi, and the marker gene for selection of transformants was given to this gene by giving resistance to the antibiotic cycloheximide derived from yeast. When the target gene is transformed into pichia ciferi using the plasmid inserted into the ribosome gene of pichia ciferi as an expression vector, the insertion efficiency of the target gene into the chromosome can be maximized. This invention was completed.
따라서, 본 발명의 목적은 피치아 시페리의 리보좀 단백질 L41 유전자에 대한 유전정보를 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide genetic information for the ribosome protein L41 gene of pichia ciferi.
본 발명의 다른 목적은 피치아 시페리 유래의 리보좀 DNA, 항생제 시클로헥시미드에 대해 저항성을 갖는 L41 유전자, 및 목적 유전자로 구성되는 피치아 시페리용 발현 플라스미드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an expression plasmid for pichia ciferi consisting of ribosomal DNA derived from pichia ciferi, L41 gene resistant to antibiotic cycloheximide, and a target gene.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 상기한 발현 플라스미드를 이용하여 피치아 시페리에 목적 유전자를 형질전환시키는 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is to provide a method for transforming Pchia ciferi into a gene of interest using the above-described expression plasmid.
도 1은 피치아 시페리 유래의 L41 유전자가 리보좀 유전자의 여러 부위에 각각 삽입된 플라스미드의 제한효소지도이며,1 is a restriction map of a plasmid in which the L41 gene derived from peach ciferi is inserted into various sites of the ribosomal gene, respectively,
빗금친 부분은 리보좀 DNA이며,The hatched portion is ribosomal DNA,
굵은 문자로 표시된 제한효소는 각각의 플라스미드를 개환하기 위하여 사용한 제한효소이고,Restriction enzyme shown in bold letters is the restriction enzyme used to open each plasmid,
각 유전자의 전사방향은 화살표로 표시하였으며,The transcription direction of each gene is indicated by an arrow,
도면에서, 플라스미드 prACL2는 목적 유전자로서 피치아 시페리 유래의 세린 팔미토일 트랜스퍼라제를 코딩하는 LCB2 유전자를 포함하고 있는 것이다.In the figure, the plasmid prACL2 contains the LCB2 gene encoding serine palmitoyl transferase derived from pichia ciferi as a gene of interest.
본 발명에 따른 피치아 시페리에 대한 형질전환법은 캔디다 유틸리스(Candida utilis)를 대상으로 한 형질전환법(Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995)을 활용하여 개발된 것이다. 이 방법에서는, 효모에서의 발현을 고려하여, 세균 유래의 카나마이신 등의 항생제 내성 표지유전자 대신에, 효모 유래의 항생제 내성 표지유전자를 이용하고 있다.Transformation method for the chia ciferi according to the present invention was developed using the transformation method for Candida utilis (Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995) will be. In this method, in consideration of expression in yeast, instead of antibiotic resistance marker genes such as kanamycin derived from bacteria, antibiotic resistance marker genes derived from yeast are used.
이를 위하여, 먼저 피치아 시페리의 리보좀 단백질 L41 유전자를 클로닝하여 그 염기서열을 결정하고, 이 염기서열로부터 효모 유래의 항생제인 시클로헥시미드(cycloheximide)에 대해 민감성을 나타내는 56번 아미노산이 프롤린임을 확인하였다. 56번 아미노산인 프롤린을 글루타민으로 대체함으로써 L41 단백질에 시클로헥시미드에 대해 저항성을 부여하여 형질전환체의 선별을 위한 표지유전자로서 사용하였다.To this end, first, the nucleotide sequence of cloned ribosome protein L41 of chia ciferi is determined to determine the base sequence, and from this base sequence, amino acid No. 56 showing sensitivity to the cycloheximide, an antibiotic derived from yeast, is proline. Confirmed. By replacing proline, amino acid 56, with glutamine, L41 protein was given resistance to cycloheximide and used as a marker gene for selection of transformants.
1. 피치아 시페리의 리보좀 단백질 L41 유전자의 분리 :1. Isolation of the Ribosomal Protein L41 Gene of Pchia Ciferi:
콘도 등의 방법(Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995)을 참조하여 합성한 프라이머 CYH1과 CYH4 :Primers CYH1 and CYH4 synthesized with reference to Condo et al. (Kondo et al., J. Bacteriol., 177, 7171, 1995):
CYH1 : 5'-CGC GTA GTT AAY GTN CCN AAR AC-3'CYH1: 5'-CGC GTA GTT AAY GTN CCN AAR AC-3 '
CYH4 : 5'-GCC TGG CCY TTY TGY TTY TTN TC-3'CYH4: 5'-GCC TGG CCY TTY TGY TTY TTN TC-3 '
를 사용하여 PCR 방법으로 피치아 시페리의 게놈 DNA로부터 L41 유전자를 함유하는 약 300bp 크기의 단편을 분리하였고, 이를 라벨링하여 프로브를 제작하였다.Using a PCR method, a fragment of about 300 bp in size containing the L41 gene was isolated from the genomic DNA of the chia ciferi, and the probe was prepared by labeling the fragment.
이 프로브를 사용하여 피치아 시페리의 게놈 DNA와 서던블럿하여, 제한효소 EcoRⅠ으로 처리한 게놈 DNA의 1.9kb 위치에서 밴드를 확인하고, 1.9kb 크기의 EcoRⅠ DNA 단편을 추출하여 플라스미드 pCYH1.9를 제작한 후, DNA 염기서열을 결정하였으며, 그 결과를 서열 1에 나타내었다. 피치아 시페리 ATCC 14091의 L41 유전자의 DNA 염기서열은 GeneBank에 AF 053457(98.3.7)로 등록하였다.Using this probe, Southern blot with genomic DNA of Peachia ciperi was used to identify the band at 1.9 kb position of genomic DNA treated with restriction enzyme EcoR I, and the 1.9 kb EcoR I DNA fragment was extracted to obtain plasmid pCYH1.9. After preparation, the DNA sequence was determined, and the results are shown in SEQ ID NO: 1. DNA sequence of the L41 gene of Peachia ciperi ATCC 14091 was registered as AF 053457 (98.3.7) in GeneBank.
피치아 시페리 ATCC 14091의 L41 유전자는 419bp의 인트론을 포함하여 총 737bp로 구성되었으며, 염기서열을 바탕으로 아미노산 서열을 추정하여 보면, 다른 효모류와 90% 이상의 유사성을 보이고 있다. 항생제인 시클로헥시미드에 대해 민감성을 나타내는 56번째 아미노산이 프롤린임을 확인하였다.The L41 gene of Pchia ciferi ATCC 14091 consists of 737bp including 419bp intron, and the amino acid sequence is estimated based on the nucleotide sequence, and shows 90% or more similarity with other yeasts. The 56th amino acid, which is sensitive to the antibiotic cycloheximide, was identified as proline.
2. L41 유전자에 시클로헥시미드에 대한 저항성 부여 : 형질전환체 선별을 위한 플라스미드 pCYH1.9r의 제작 :2. Imparting resistance to cycloheximide to L41 gene: Construction of plasmid pCYH1.9 r for transformant selection:
부위 지정 변이법(site directed mutagenesis)을 사용하여 56번 프롤린을 글루타민으로 대체하여 항생제인 시클로헥시미드에 대한 저항성을 부여하였으며, 플라스미드 pCYH1.9r을 제작하였다.Site directed mutagenesis was used to replace proline No. 56 with glutamine to confer resistance to the antibiotic cycloheximide. A plasmid pCYH1.9 r was constructed.
이하, 본 명세서에서 L41 유전자를 CYH로, 시클로헥시미드에 대해 저항성을 나타내는 L41 유전자를 CYHr로 표기하기도 한다.Hereinafter, in the present specification, the L41 gene may be referred to as CYH, and the L41 gene showing resistance to cycloheximide may be referred to as CYH r .
3. 리보좀 DNA의 분리 : 목적 유전자의 염색체로의 삽입 효율을 증가시키기 위한 플라스미드 prDX9.0의 제작 :3. Isolation of ribosomal DNA: Construction of plasmid prDX9.0 to increase the efficiency of insertion of the target gene into the chromosome:
목적 유전자가 염색체로 삽입되는 효율을 높이기 위하여 세포내에 수백 카피 존재하는 리보좀 DNA를 사용한다.In order to increase the efficiency of gene insertion into the chromosome, ribosome DNA having hundreds of copies in the cell is used.
피치아 시페리 리보좀 RNA의 부분 염기서열(Yamada et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 1245, 1994)을 참조하여 합성한 프라이머를 사용하여 피치아 시페리 ATCC 14091의 게놈 DNA와 PCR 반응하여 6.0kb 크기의 리보좀 DNA 단편을 분리하였으며, 이 단편을 프로브로 서던블럿하여 9kb 크기의 피치아 시페리 ATCC 14091의 리보좀 DNA 단편을 분리하였으며, 플라스미드 pBluescript KS+에 삽입하여 플라스미드 prDX9.0을 제작하였다.PCR reaction with genomic DNA of Peacha ciperi ATCC 14091 using primers synthesized with reference to partial sequencing of Peacha ciperi ribosomal RNA (Yamada et al., Biosci. Biotechnol. Biochem., 58, 1245, 1994) The ribosomal DNA fragment of 6.0 kb size was isolated, and this fragment was Southern blotted with a probe to separate the ribosomal DNA fragment of 9 kb Pchia ciferi ATCC 14091, and inserted into the plasmid pBluescript KS + to prepare plasmid prDX9.0. .
9kb 크기의 리보좀 DNA 단편의 부분적인 염기서열을 결정하여 도 1에서와 같이 5S, 26S, 5.8S, 18S 리보좀 단백질 유전자의 위치와 방향을 확인하였다.Partial nucleotide sequences of 9 kb ribosomal DNA fragments were determined to confirm the position and orientation of 5S, 26S, 5.8S, and 18S ribosomal protein genes as shown in FIG. 1.
4. 재조합 플라스미드의 제작 :4. Construction of Recombinant Plasmids:
리보좀 DNA를 각종 제한효소로 처리한 다음,Ribosome DNA is treated with various restriction enzymes,
1) 전사방향과의 일치성 검토1) Review of correspondence with transcription direction
2) 리보좀 DNA와 CYHr유전자의 배열방법2) Arrangement method of ribosomal DNA and CYH r gene
3) 도입부위로서 리보좀 DNA의 리보좀 RNA 구조유전자 또는 비전사부위(non-transcribed region)를 사용하는 경우의 형질전환 효율 검토3) Examination of transformation efficiency when using ribosomal RNA structural gene or non-transcribed region of ribosomal DNA as introduction site
등의 개념이 반영되도록 CYHr와 연결하여 도 1에서와 같이 여러 가지 플라스미드를 제작하였다.Various plasmids were prepared as shown in FIG. 1 by connecting with CYH r so as to reflect the concept.
도 1의 플라스미드의 특성을 표 1에 정리하였다.The properties of the plasmid of Figure 1 are summarized in Table 1.
명명법을 소개하면, 예를 들어 플라스미드 prAC에서, p는 플라스미드를, r은 리보좀 DNA를 갖고 있다는 것이며, C는 CYHr를 의미한다. prAC1.9와 prEC1.9의 A와 E는 리보좀 DNA를 절단하여 플라스미드를 개환하는 제한효소를 의미한다. 다른 플라스미드의 경우 X는 XbaⅠ, E는 EcoRⅠ, R은 EcoRⅤ, H는 HindⅢ 제한효소로 처리된 리보좀 DNA를 포함하고 있음을 의미하고, C(CYHr)의 위치는 리보좀 DNA와 CYHr간의 배열 순서를 의미한다.Introducing nomenclature, for example, in plasmid prAC, p means plasmid, r means ribosomal DNA, and C means CYH r . A and E of prAC1.9 and prEC1.9 refer to restriction enzymes that cleave ribosomal DNA to open the plasmid. For other plasmids, X is XbaI, E is EcoRI, R is EcoRV, H means that the ribosome DNA is treated with HindIII restriction enzyme, and the position of C (CYH r ) is the sequence of alignment between ribosomal DNA and CYH r Means.
5. 형질전환 및 형질전환체의 선별 :5. Transformation and selection of transformants:
클래스와 피터의 방법(Klass & Peter, Curr. Genet., 25, 305, 1994)에 따라, 600㎚에서의 흡광도 1.5까지 자랐을 때 원심분리하여 회수한 모균주에 플라스미드들을 첨가하고, 전압 500V, 정전용량 50㎌, 저항 800Ω의 조건에서 전기자극(electroporation)을 가한 후, 시클로헥시미드를 첨가한 YEPD 고체배지에 도말하여 형질전환체를 선발하였다.According to the class and Peter's method (Klass & Peter, Curr. Genet., 25, 305, 1994), plasmids were added to the parent strain recovered by centrifugation when the absorbance at 600 nm was raised to 1.5, followed by a voltage of 500 mA and an electrostatic After electroporation was applied under conditions of a capacity of 50 kPa and a resistance of 800 kPa, a transformant was selected by spreading onto a YEPD solid medium containing cycloheximide.
형질전환 효율을 비교한 결과(실시예 17의 표 2), 5S와 26S 리보좀 RNA 구조유전자 사이의 비전사부위를 도입부위로 사용한 플라스미드 prHEC1.9F가 가장 효율적이었으며, 플라스미드 prHEC1.9R에서와 같이 5S RNA 유전자의 전사방향과 CYHr유전자의 전사방향이 반대인 경우는 형질전환 효율이 현격하게 감소하였다.As a result of comparing the transformation efficiency (Table 2 in Example 17), the plasmid prHEC1.9F using the non-transcribed site between the 5S and 26S ribosomal RNA structural genes was the most efficient, and 5S RNA as in the plasmid prHEC1.9R. When the transcription direction of the gene and the transcription direction of the CYH r gene were reversed, the transformation efficiency decreased significantly.
6. 서던블럿에 의한 형질전환체 분석 :6. Transformant Analysis by Southern Blot:
형질전환체로부터 게놈 DNA를 추출하여 서던블럿방법으로 L41 유전자의 도입 양상을 분석하였으며, 형질전환체의 게놈 DNA에 L41 유전자가 4~5 카피 존재함을 확인하였다. 이로부터 본 발명에서 제공되는 발현 플라스미드를 사용하는 목적 유전자를 피치아 시페리에 형질전환하는 경우, 목적 유전자의 염색체로의 삽입 효율을 극대화할 수 있음을 알 수 있다.Genomic DNA was extracted from the transformants and the introduction pattern of the L41 gene was analyzed by Southern blot method, and it was confirmed that 4 to 5 copies of the L41 gene were present in the genomic DNA of the transformant. From this, it can be seen that when the target gene using the expression plasmid provided in the present invention is transformed into Pchia ciferi, the insertion efficiency of the target gene into the chromosome can be maximized.
7. TAPS 생산용 플라스미드 prACL2의 제작, 형질전환 및 형질전환체의 발효에 의한 TAPS의 생산 :7. Production of TAPS by Preparation, Transformation and Fermentation of Transformant Plasmid prACL2 for TAPS Production:
이상에서 개발된 형질전환법을 활용하여, 목적 유전자로서 TAPS의 생합성에 관여하는 효소인 세린 팔미토일 트랜스퍼라제를 코딩하는 LCB2 유전자를, 본 발명자들에 의해 개발된 변이주 피치아 시페리 KFCC-10937에 형질전환하였다.Utilizing the transformation method developed above, the LCB2 gene encoding serine palmitoyl transferase, an enzyme involved in the biosynthesis of TAPS, as a target gene was transferred to the mutant strain pichia ciferi KFCC-10937 developed by the present inventors. Transformed.
7-1. 세린 팔미토일 트랜스퍼라제를 코딩하는 유전자 LCB2의 분리 :7-1. Isolation of the gene LCB2, which encodes serine palmitoyl transferase:
사카로마이세스 세레비지아에(Saccharomyces cerevisiae)의 LCB2 유전자의 DNA 염기서열(Nagiec et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 7899, 1994)을 참조하여 합성한 프라이머를 사용하여 사카로마이세스 세레비지아에로부터 LCB2 유전자를 분리하고, 분리한 LCB2 유전자 중의 0.9kb 크기의 SalⅠ 단편을 프로브로 사용하여 피치아 시페리의 게놈 DNA로부터 서던블럿하여 12kb 크기의 LCB2 유전자를 함유하는 DNA 밴드를 확인하고, 서던블럿을 반복 수행하여 3.0kb 크기의 ScaⅠ/ AflⅢ 절편으로 축소시켜 플라스미드 pL2SA을 제작하였다. LCB2 유전자의 염기서열을 결정하였으며, 그 결과는 서열 2에 나타내었다. DNA 염기서열은 GenBank에 AF053456(98.3.7)으로 등록하였다.Using primers synthesized by referring to the DNA sequence of the LCB2 gene of Saccharomyces cerevisiae (Nagiec et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 7899, 1994). LCB2 gene was isolated from Saccharomyces cerevisiae, and a 0.9kb SalI fragment of the isolated LCB2 gene was used as a probe to Southern blot from genomic DNA of Peachia ciperi to contain a 12kb LCB2 gene. The DNA band was confirmed, and Southern blotting was repeated to reduce the size of the 3.0 kb ScaI / AflIII fragment to prepare plasmid pL2SA. The base sequence of the LCB2 gene was determined, and the result is shown in SEQ ID NO: 2. DNA sequence was registered in GenBank as AF053456 (98.3.7).
염기서열을 비교하면, 피치아 시페리 ATCC 14091의 LCB2 유전자는 1688bp 크기로 인트론은 없으며, 염기서열을 바탕으로 유추한 아미노산 서열도 사카로마이세스 세레비시아에의 아미노산 서열과 상당히 유사하였다. 또한, 55-79 위치에 트랜스멤브레인 헤릭스 영역(transmembrane helix region)이 존재하며, 피리독살 포스페이트(pyridoxal phosphate)와 시프 염기(Schiff base)를 형성하는 리신(lysine)을 포함하는 영역에서는 동일한 아미노산 서열을 갖고 있었다.Comparing the nucleotide sequences, the LCB2 gene of the Pchia ciferi ATCC 14091 was 1688 bp in size, without introns, and the amino acid sequence inferred based on the nucleotide sequence was similar to that of Saccharomyces cerevisiae. In addition, a transmembrane helix region is present at positions 55-79, and the same amino acid sequence is present in a region including pyridoxal phosphate and lysine forming a chiffon base. Had.
7-2. 플라스미드 prACL2의 제작 :7-2. Construction of the plasmid prACL2:
플라스미드 pL2SA를 제한효소 HindⅢ/Klenow/ BamHⅠ의 순서로 처리하여 얻은 3.0kb 크기의 LCB2 절편을, 제한효소 Eco47Ⅲ/BamHⅠ으로 처리한 플라스미드 prHEC1.9F에 삽입하여 플라스미드 prACL2를 제작한다.A plasmid prACL2 was prepared by inserting a 3.0kb LCB2 fragment obtained by treating plasmid pL2SA in the order of restriction enzymes HindIII / Klenow / BamHI into plasmid prHEC1.9F treated with restriction enzyme Eco47III / BamHI.
이상에서 제조한 플라스미드 prACL2는 리보좀 DNA, CYHr(L41), LCB2 유전자의 순서로 연결되어 있는 형태이다.The plasmid prACL2 prepared above is in the form of ribosomal DNA, CYH r (L41), and LCB2 genes.
위에서 얻은 플라스미드 prACL2는 한국과학기술연구원 생명공학연구소내 유전자은행에 부다페스트 조약하의 규정에 따라 1998년 5월 4일자로 국제기탁하여 수탁번호 KCTC-0468BP호를 부여받았다.The plasmid prACL2 obtained above was internationally deposited on 4 May 1998 under the provisions of the Budapest Treaty in the Gene Bank of the Institute of Biotechnology, Korea Advanced Institute of Science and Technology, and was assigned accession number KCTC-0468BP.
7-3. 형질전환 :7-3. Transformation:
이 플라스미드를 상술한 5.에 기재된 방법에 따라, 본 발명자들에 의해 개발된 변이주 피치아 시페리 KFCC-10937에 형질전환하여, 유전자 카피수가 높은 형질전환체를 선별한다.This plasmid was transformed into the mutant strain Peach ciferi KFCC-10937 developed by the present inventors according to the method described in 5. above to select a transformant having a high gene copy number.
7-4. 형질전환체의 발효에 의한 TAPS의 생산 :7-4. Production of TAPS by Fermentation of Transformants:
형질전환체를 YGM 최적배지(글리세롤 100g/ℓ, 효모 추출물 2g/ℓ, KNO33g/ℓ, (NH4)2SO40.5g/ℓ, MgSO4·7H2O 0.3g/ℓ, NaCl 0.5g/ℓ, CSL 3g/ℓ, LS-300 1g/ℓ)에서 4일간 발효하여 TAPS를 생산한다.The transformant was optimized for YGM medium (glycerol 100g / l, yeast extract 2g / l, KNO 3 3g / l, (NH 4 ) 2 SO 4 0.5g / l, MgSO 4 7H 2 O 0.3g / l, NaCl 0.5 g / l, CSL 3g / l, LS-300 1g / l) to ferment for 4 days to produce TAPS.
본 발명에 의해 제공되는 형질전환체는 모균주 KFCC-10937에 비하여 적어도 1.3배의 TAPS 생산능을 갖고 있다.The transformant provided by the present invention has at least 1.3 times the TAPS production capacity as compared to the parent strain KFCC-10937.
이하, 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, with reference to the embodiment will be described in more detail the configuration and effect of the present invention.
<실시예 1> 피치아 시페리 ATCC 14091의 게놈 DNA의 추출 :<Example 1> Extraction of genomic DNA of Pchia ciferi ATCC 14091:
존스톤의 방법(Yeast Genetics, molecular aspects, pp. 107-123, IRL Press, 1988)에 따라 YEPD 배지(펩톤 2%, 효모 추출물 1%, 글루코스 2%)에서 배양하여 회수한 피치아 시페리 ATCC 14091을 SSEM액(1M의 솔비톨, 100mM의 구연산나트륨, 60mM의 EDTA, 100mM의 2-머캅토에탄올)에 현탁하였다. 현탁액 ㎖당 노보짐(Novozyme)을 0.1㎎ 되도록 첨가한 후, 37℃에서 30분간 처리하여 원형질체를 제조하였다. 동일 부피의 SDS-TE 용액(2% SDS, 50mM EDTA in 1M 트리스-Cl, pH8.0)을 첨가한 다음, 60℃에서 10분간 반응시켜 세포를 파쇄하였다. 8,000rpm에서 15분간 원심분리하여 얻은 상등액에 2배 부피의 에탄올을 첨가하여 침전시키고, 다시 TE 용액에 녹인 다음, RNase로 처리하여 피치아 시페리의 게놈 DNA를 추출하였다.Peach Ciferri ATCC 14091 recovered by incubation in YEPD medium (2% peptone, 1% yeast extract, 2% glucose) according to Johnston's method (Yeast Genetics, molecular aspects, pp. 107-123, IRL Press, 1988). The suspension was suspended in an SSEM solution (1M sorbitol, 100 mM sodium citrate, 60 mM EDTA, 100 mM 2-mercaptoethanol). Protoplasts were prepared by adding 0.1 mg of Novozyme per ml of the suspension, followed by treatment at 37 ° C. for 30 minutes. An equal volume of SDS-TE solution (2% SDS, 50 mM EDTA in 1M Tris-Cl, pH8.0) was added, followed by reaction at 60 ° C. for 10 minutes to disrupt the cells. The supernatant obtained by centrifugation at 8,000 rpm for 15 minutes was precipitated by adding twice the volume of ethanol, dissolved in TE solution, and then treated with RNase to extract genomic DNA of pichia ciferi.
<실시예 2> 피치아 시페리 ATCC 14091의 L41 유전자의 분리 :<Example 2> Isolation of L41 gene of Pchia ciferi ATCC 14091:
프라이머 CYH1 : 5'-CGC GTA GTT AAY GTN CCN AAR AC-3',Primer CYH1: 5'-CGC GTA GTT AAY GTN CCN AAR AC-3 ',
프라이머 CYH4 : 5'-GCC TGG CCY TTY TGY TTY TTN TC-3'을 합성하고, 실시예 1에서 추출한 피치아 시페리의 게놈 DNA와 PCR 반응시켜 약 300bp의 L41 유전자 단편을 분리하였다.Primer CYH4: 5'-GCC TGG CCY TTY TGY TTY TTN TC-3 'was synthesized and subjected to PCR reaction with genomic DNA of Peachia ciperi extracted in Example 1 to isolate the L41 gene fragment of about 300bp.
이 단편을 DIG-라벨링 검출 킷트(labeling and detection kit, Boehringer Mannheim사 제품)를 사용하여 제품 매뉴얼에 따라 라벨링하여 프로브를 제작하였다.This fragment was labeled according to the product manual using a DIG-labeling detection kit (boehringer Mannheim) to prepare a probe.
<실시예 3> L41 유전자의 염기서열 결정 :<Example 3> Determination of the base sequence of the L41 gene:
실시예 1의 피치아 시페리의 게놈 DNA를 각종 제한효소로 처리한 다음, 0.9%의 아가로스 겔로 전기영동하고, 나이트란 멤브레인(Nytran membrane, Schleicher & Schuell사 제품)으로 옮겨, 실시예 2에서 제조한 프로브를 사용하여 하이브리드액(5X SSC, 0.1%의 N-라우릴사르코신, 0.02%의 SDS, 2%의 블로킹제(blocking agent), 30%의 포름알데히드)에서 42℃에서 6시간 반응시키는 것으로, Boehringer Mannheim사의 제품 매뉴얼에 따라 처리하였다.The genomic DNA of the chia ciferi of Example 1 was treated with various restriction enzymes, followed by electrophoresis on a 0.9% agarose gel, and transferred to a Nitran membrane (manufactured by Schleicher & Schuell). 6 h reaction at 42 ° C. in a hybrid solution (5X SSC, 0.1% N-laurylsarcosine, 0.02% SDS, 2% blocking agent, 30% formaldehyde) using the prepared probe The treatment was carried out according to the product manual of Boehringer Mannheim.
알칼리성 인산효소(alkaline phosphatase)가 결합된 항체를 투여한 후, BCIP와 X-포스페이트(X-phosphate)를 첨가하여 보라색으로 염색된 밴드를 관찰하였다.After administration of the antibody bound to alkaline phosphatase, alkaline bands were observed by adding BCIP and X-phosphate.
제한효소 EcoRⅠ으로 처리한 게놈 DNA의 1.9kb 위치에서 밴드가 확인되었고, 1.9kb 크기의 EcoRⅠ DNA 단편을 추출하여 플라스미드 pBluescript KS+(Stratagene사 제품)의 EcoRⅠ 위치에 연결시킨 다음, 대장균 DH5α에 형질전환하여 라이브러리를 제조하였다.A band was identified at the 1.9 kb position of genomic DNA treated with the restriction enzyme EcoR I, and a 1.9 kb EcoR I DNA fragment was extracted and linked to the Eco R I position of plasmid pBluescript KS + (produced by Stratagene), and transformed into E. coli DH5α. The library was prepared.
이 라이브러리를 대상으로 서던블럿을 반복 수행하여 1.9kb의 유전자 단편을 확보하여 플라스미드 pCYH1.9를 제작하였으며, 오토매틱 시퀀서(Automatic sequencer, Model 373A, Applied Biosystem사 제품)을 사용하여 DNA 염기서열을 결정하였다. 그 결과를 서열 1에 나타내었다. 피치아 시페리 ATCC 14091의 L41 유전자의 DNA 염기서열은 GeneBank에 AF 053457(98.3.7)로 등록하였다.Southern blotting was performed on the library to obtain 1.9 kb of gene fragments to prepare plasmid pCYH1.9, and DNA sequences were determined using an automatic sequencer (Model 373A, Applied Biosystem). . The results are shown in SEQ ID NO: 1. DNA sequence of the L41 gene of Peachia ciperi ATCC 14091 was registered as AF 053457 (98.3.7) in GeneBank.
피치아 시페리 ATCC 14091의 L41 유전자는 419bp의 인트론을 포함하여 총 737bp로 구성되었으며, 56번째 아미노산이 프롤린임을 확인하였다.The L41 gene of Peachia ciperi ATCC 14091 was composed of a total of 737 bp including an intron of 419 bp, and the 56th amino acid was identified as proline.
<실시예 4> L41 유전자의 56번 아미노산이 글루타민으로 치환된 상태인 플라스미드 pCYH1.9r의 제작 :<Example 4> Preparation of the plasmid pCYH1.9 r in which the amino acid No. 56 of the L41 gene is substituted with glutamine:
프라이머 CH-f : GGT CAA ACC AAA CCA GTT TTC와,Primer CH-f: GGT CAA ACC AAA CCA GTT TTC,
프라이머 CH-r : ATG GAA AAC TTG TTT GGT TTG ACC를 합성하고,Primer CH-r: synthesizes ATG GAA AAC TTG TTT GGT TTG ACC,
유니버셜 프라이머(universal primer)와 프라이머 CH-r의 조합과, 리벌스 프라이머(reverse primer)와 프라이머 CH-f의 조합으로 Pfu DNA 중합효소를 이용하여 pCYH1.9을 주형으로 하는 PCR을 행하여 1.2kb와 0.7kb 크기의 PCR 산물을 확보하였다.The combination of the universal primer and the primer CH-r and the combination of the reverse primer and the primer CH-f were carried out by PCR using pfu DNA polymerase as a template for pCYH1.9 to 1.2kb and A PCR product of 0.7 kb size was obtained.
두 PCR 산물을 주형으로 유니버셜 프라이머와 리벌스 프라이머만을 사용하여 다시 PCR을 행하였다.Both PCR products were subjected to PCR again using only universal primers and regression primers as templates.
이상에서 L41 유전자에서 56번 아미노산인 프롤린이 글루타민으로 치환된 상태인 플라스미드 pCYH1.9r를 제작하였다.In the above, plasmid pCYH1.9 r was prepared in which the proline amino acid 56 in the L41 gene was substituted with glutamine.
<실시예 5> 리보좀 DNA 단편을 함유한 플라스미드 prDX9.0의 제작 :Example 5 Preparation of Plasmid prDX9.0 Containing Ribosome DNA Fragments
프라이머 18R : 5'-CAA TAA TTG CAA TGC TCT ATC CCC AGC ACG-3',Primer 18R: 5'-CAA TAA TTG CAA TGC TCT ATC CCC AGC ACG-3 ',
프라이머 26F : 5'-GGA TAT GGA TTC TTC ACG GTA ACG TAA CTG-3'를 합성하고, 실시예 1에서 추출한 피치아 시페리의 게놈 DNA와 PCR 반응시켜 6.0kb의 PCR 산물을 분리하였고, 이 PCR 산물을 실시예 2의 방법으로 라벨링하여 프로브를 제작하였다.Primer 26F: 5'-GGA TAT GGA TTC TTC ACG GTA ACG TAA CTG-3 'was synthesized and subjected to PCR reaction with genomic DNA of Peachiaferi extracted in Example 1 to isolate a 6.0 kb PCR product. The product was labeled by the method of Example 2 to prepare a probe.
피치아 시페리의 게놈 DNA와 서던블럿하였을 때, 제한효소 XhoⅠ으로 처리한 9kb 위치에서 밴드가 확인되었다. 밴드 위치에서 DNA를 추출한 다음 플라스미드 pBluescript KS+에 삽입하여 라이브러리를 만들었다. 서던블럿을 재차 수행하여 9kb 크기의 리보좀 DNA 단편을 함유하는 플라스미드 prDX9.0를 선별하였다.When Southern blot with genomic DNA of Peachia ciperi, a band was identified at the 9kb position treated with restriction enzyme XhoI. DNA was extracted from the band position and inserted into the plasmid pBluescript KS + to make a library. Southern blot was performed again to select plasmid prDX9.0 containing a 9 kb ribosomal DNA fragment.
부분적으로 오토매틱 시퀀서를 사용하여 DNA 염기서열을 결정하였으며, 26S, 18S, 5.8S, 5S 리보좀 유전자의 위치와 방향에 대한 결과는 도 1과 같다.DNA sequence was determined partially using an automatic sequencer, the results of the position and orientation of 26S, 18S, 5.8S, 5S ribosomal genes are shown in FIG.
<실시예 6> 플라스미드 prXHNC의 제작 :<Example 6> Preparation of plasmid prXHNC:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 XbaⅠ으로 처리하여 얻은 3.5kb 크기의 리보좀 DNA를 플라스미드 pBluescript KS+에 옮긴 다음, 다시 제한효소 HpaⅠ/NcoⅠ/Klenow로 처리하여 1.6kb의 리보좀 DNA를 제거하고, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prXHNC를 제작하였다.3.5kb ribosomal DNA obtained by treating plasmid prDX9.0 of Example 5 with restriction enzyme XbaI was transferred to plasmid pBluescript KS +, and then treated with restriction enzyme HpaI / NcoI / Klenow to remove 1.6kb of ribosomal DNA. Plasmid prXHNC was prepared by inserting 1.9 kb of CYH r gene obtained by treating plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with restriction enzyme EcoRI / Klenow.
<실시예 7> 플라스미드 prEHC의 제작 :<Example 7> Preparation of plasmid prEHC:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 3.8kb 크기의 리보좀 DNA를 플라스미드 pBluescript KS+에 옮긴 다음, 다시 제한효소 HpaⅠ으로 처리하여 2kb의 리보좀 DNA를 제거하고, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prEHC를 제작하였다.The 3.8 kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with the restriction enzyme EcoRI was transferred to the plasmid pBluescript KS +, and then treated with the restriction enzyme Hpa I again to remove 2 kb of ribosomal DNA, and the plasmid of Example 4 Plasmid prEHC was prepared by inserting 1.9 kb of CYH r gene obtained by treating pCYH1.9 r with restriction enzyme EcoRI / Klenow.
<실시예 8> 플라스미드 prCEX의 제작 :<Example 8> Preparation of plasmid prCEX:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 EcoRⅠ/XbaⅠ으로 처리하여 얻은 1.1kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅠ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 결합하여 플라스미드 prCEX를 제작하였다.1.9 kb of CYH obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI at the EcoRI position of the 1.1 kb ribosome DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with the restriction enzyme EcoRI / XbaI. r gene was combined to make plasmid prCEX.
<실시예 9> 플라스미드 prCRX의 제작 :<Example 9> Preparation of plasmid prCRX:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 EcoRⅤ/XbaⅠ으로 처리하여 얻은 1.3kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅤ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 결합하여 플라스미드 prCRX를 제작하였다.1.9kb obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI / Klenow at the EcoRV position of the 1.3 kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with the restriction enzyme EcoRV / XbaI. The plasmid prCRX was produced by combining the CYH r genes.
<실시예 10> 플라스미드 prXCH의 제작 :<Example 10> Preparation of plasmid prXCH:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 XbaⅠ으로 처리하여 얻은 3.5kb 크기의 리보좀 DNA의 HpaⅠ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prXCH를 제작하였다.1.9kb of CYH obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI / Klenow at the HpaI position of the 3.5kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with restriction enzyme XbaI. r gene was inserted to make plasmid prXCH.
<실시예 11> 플라스미드 prXCE의 제작 :<Example 11> Preparation of plasmid prXCE:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 XbaⅠ으로 처리하여 얻은 3.5kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅠ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prXCE를 제작하였다.1.9 kb of CYH r gene obtained by treating plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with restriction enzyme EcoRI at the EcoRI position of 3.5 kb ribosomal DNA obtained by treatment of plasmid prDX9.0 of Example 5 with restriction enzyme XbaI. Was inserted to prepare plasmid prXCE.
<실시예 12> 플라스미드 prXHC1.9의 제작 :<Example 12> Preparation of plasmid prXHC1.9:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 XhoⅠ/HindⅢ로 처리하여 얻은 1.6kb 크기의 리보좀 DNA를 포함하고 있는 플라스미드를 HindⅢ/Klenow 처리한 후, 리보좀 DNA의 EcoRⅠ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prXHC1.9를 제작하였다.After plasmid containing 1.6kb ribosomal DNA obtained by treating plasmid prDX9.0 of Example 5 with restriction enzyme XhoI / HindIII, HindIII / Klenow treatment, the plasmid pCYH1 of Example 4 was placed at the EcoRI position of ribosomal DNA. Plasmid prXHC1.9 was prepared by inserting 1.9 kb of CYH r gene obtained by treating .9 r with the restriction enzyme EcoRI.
<실시예 13> 플라스미드 prAC1.9의 제작 :<Example 13> Preparation of the plasmid prAC1.9:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 HindⅢ/EcoRⅤ로 처리하여 얻은 0.6kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅤ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 결합하여 플라스미드 prAC1.9를 제작하였다.1.9kb obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI / Klenow at the EcoRV position of 0.6 kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with restriction enzyme HindIII / EcoRV. The plasmid prAC1.9 was produced by combining the CYH r genes.
<실시예 14> 플라스미드 prEC1.9의 제작 :<Example 14> Preparation of the plasmid prEC1.9:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 HindⅢ/EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.4kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅠ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 결합하여 플라스미드 prEC1.9를 제작하였다.1.9 kb of CYH obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI at the EcoRI position of the 1.4 kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with the restriction enzyme HindIII / EcoRI. r gene was combined to make plasmid prEC1.9.
<실시예 15> 플라스미드 prHEC1.9F의 제작 :<Example 15> Preparation of plasmid prHEC1.9F:
실시예 5의 플라스미드 prDX9.0을 제한효소 HindⅢ/EcoRⅠ으로 처리하여 얻은 1.4kb 크기의 리보좀 DNA의 EcoRⅤ 위치에, 실시예 4의 플라스미드 pCYH1.9r을 제한효소 EcoRⅠ/Klenow로 처리하여 얻은 1.9kb의 CYHr유전자를 삽입하여 플라스미드 prHEC1.9F를 제작하였다.1.9kb obtained by treating the plasmid pCYH1.9 r of Example 4 with the restriction enzyme EcoRI / Klenow at the EcoRV position of the 1.4kb ribosomal DNA obtained by treating the plasmid prDX9.0 of Example 5 with the restriction enzyme HindIII / EcoRI. The CYH r gene of was inserted to prepare plasmid prHEC1.9F.
<실시예 16> 플라스미드 prHEC1.9R의 제작 :<Example 16> Preparation of plasmid prHEC1.9R:
실시예 15에서 CYHr의 방향이 반대로 되도록 삽입하는 것을 제외하고는 동일하게 처리하여 플라스미드 prHEC1.9R을 제작하였다.A plasmid prHEC1.9R was prepared in the same manner as in Example 15 except that the CYH r was inserted in the opposite direction.
<실시예 17> 플라스미드의 형질전환 효율의 비교 :Example 17 Comparison of Transformation Efficiency of Plasmids
클래스와 피터의 방법(Klass & Peter, Curr. Genet., 25, 305, 1994)에 따라, YEPD 배지 100㎖에서 600㎚에서의 흡광도 1.5까지 배양한 피치아 시페리 KFCC-10937을 원심분리하여 회수한 후, 25mM의 DTT를 첨가한 50mM의 인산완충액(pH7.5) 40㎖에 37℃에서 15분간 분산시켰다. 빙냉의 안정액(270mM의 수크로스, 10mM의 트리스-Cl(pH7.5), 1mM의 MgCl2) 100㎖로 2회 세척한 후, 안정액 1㎖에 현탁하였다.According to the class and Peter's method (Klass & Peter, Curr. Genet., 25, 305, 1994), centrifugation was carried out by centrifugation of Peachia peri KFCC-10937 incubated at 100 nm of absorbance at 600 nm in 100 ml of YEPD medium. Then, it was dispersed for 15 minutes at 37 ° C. in 40 ml of 50 mM phosphate buffer (pH7.5) to which 25 mM DTT was added. After washing twice with 100 ml of an ice-cold stabilizer (270 mM sucrose, 10 mM Tris-Cl (pH 7.5), 1 mM MgCl 2 ), the suspension was suspended in 1 ml of the stabilizer.
현탁액 50㎕에 실시예 6~16에서 제조한 각 플라스미드 용액(0.1㎍/㎕ TE) 5㎕를 첨가하고, 얼음 위에서 10분간 방치한 후, 0.2㎜의 전기자극(electroporation)용 쿠베트(cuvette, Bio-Rad사 제품)로 옮겼다. Gean-pulser Ⅱ(Bio-Rad사 제품)를 사용하여, 전압 500V, 정전용량 50㎌, 저항 800Ω의 조건으로 전기자극을 가한 다음, 다시 안정액 0.5㎖에 현탁시켰다. 여기에 YEPD 배지 2㎖를 첨가하여 25℃에서 5시간 배양한 후, 시클로헥시미드 10㎍/㎖을 첨가한 YEPD 고체배지에 도말하여 25℃에서 배양하여 4~5일 후 형성된 형질전환체의 수를 계측하였다.5 µl of each plasmid solution (0.1 µg / µl TE) prepared in Examples 6 to 16 was added to 50 µl of the suspension, and left on ice for 10 minutes, followed by a 0.2 mm cuvette for electroporation. Bio-Rad Co.). Using Gean-pulser II (manufactured by Bio-Rad), electrical stimulation was applied under conditions of a voltage of 500 kV, a capacitance of 50 kV and a resistance of 800 kV, and then suspended in 0.5 ml of a stabilizer. 2 ml of YEPD medium was added thereto, followed by incubation at 25 ° C. for 5 hours, then plated on YEPD solid medium to which 10 μg / ml of cycloheximide was added, followed by incubation at 25 ° C. for 4 to 5 days. The number was measured.
형질전환율은 표 2에 나타내었다.Transformation rate is shown in Table 2.
표 2의 결과로부터 CYHr유전자가 삽입된 리보좀 DNA의 위치와 CYHr유전자의 전사방향이 형질전환효율과 밀접한 관계가 있음을 확인하였고, 5S와 26S 리보좀 RNA 구조유전자 사이의 비전사부위를 도입부위로 사용하는 플라스미드인 prAC1.9, prHEC1.9F의 경우 형질전환 효율이 가장 높았다. 또한, 플라스미드 prHEC1.9R과 같이 5S RNA 유전자의 전사방향과 CYHr유전자의 전사방향이 반대일 경우에는 형질전환 효율이 현격하게 감소되었다.From the results of Table 2, it was confirmed that the position of the ribosome DNA into which the CYH r gene was inserted and the transcription direction of the CYH r gene were closely related to the transformation efficiency, and the non-transcribed region between the 5S and 26S ribosomal RNA structural genes was introduced into the introduction site. In the plasmids prAC1.9 and prHEC1.9F, the transformation efficiency was the highest. In addition, when the transcriptional direction of the 5S RNA gene and the transcriptional direction of the CYH r gene were reversed as in the plasmid prHEC1.9R, the transformation efficiency was significantly reduced.
이상에서 플라스미드 prHEC1.9F를 선발하였다.The plasmid prHEC1.9F was selected above.
<실시예 18> 형질전환 조건의 설정 :<Example 18> Transformation conditions setting:
실시예 17에서 정전용량을 고정하고, 제한효소 ApaⅠ/ScaⅠ으로 개환한 플라스미드 prHEC1.9F를 대상으로, 전압을 500, 600, 700V로, 저항을 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800Ω으로 조절하면서 형질전환율을 측정하였다.In Example 17, the plasmid prHEC1.9F fixed in capacitance and ring-opened with restriction enzymes Apa I / Sca I was subjected to a voltage of 500, 600, and 700 mA and resistance of 100, 200, 300, 400, 500, 600, and 700. Transformation rate was measured while controlling to 800 kPa.
그 결과를 표 3에 나타내었다.The results are shown in Table 3.
표 3의 결과로부터 형질전환은 정전용량 50㎌, 전압 500V, 저항 800Ω의 조건에서 가장 적절함을 확인하였다.From the results in Table 3, it was confirmed that the transformation is most suitable under the conditions of 50 kV capacitance, 500 kV voltage, and 800 kV resistance.
<실시예 19> 서던블럿에 의한 형질전환체의 분석 :<Example 19> Analysis of transformants by Southern blot:
실시예 17에서 선발한 형질전환체 각각을 시클로헥시미드 5㎍/㎖ 첨가한 YEPD 배지에 접종하여 25℃에서 18~20시간 진탕배양한 다음, 원심분리하여 세포를 회수하여 1.5㎖ 튜브에 옮겼다. 세포를 STES 용액(0.5M NaCl, 0.01M EDTA, 1% SDS in 0.2M 트리스-Cl, pH7.6) 30㎕에 현탁한 후, 지름 0.4㎜의 유리알을 0.8 부피만큼 첨가한 다음, 5분간 교반하고, TE 완충액(1mM EDTA in 10mM 트리스-Cl, pH8.0) 200㎕과 페놀/클로로포름/이소아밀알콜(25:24:1) 200㎕을 첨가하여 2분간 교반한 후, 12,000rpm에서 원심분리하였다. 상등액에 2.5배 부피의 에탄올을 첨가하여 게놈 DNA를 침전시키고, 건조하였다.Each transformant selected in Example 17 was inoculated in YEPD medium to which 5 µg / ml of cycloheximide was added, shaken and cultured at 25 ° C. for 18 to 20 hours, and the cells were collected by centrifugation and transferred to a 1.5 ml tube. . The cells were suspended in 30 µl of STES solution (0.5 M NaCl, 0.01 M EDTA, 1% SDS in 0.2 M Tris-Cl, pH7.6), and then 0.8 volume glass beads of 0.4 mm diameter were added, followed by stirring for 5 minutes. Then, 200 µl of TE buffer (1 mM EDTA in 10 mM Tris-Cl, pH8.0) and 200 µl of phenol / chloroform / isoamyl alcohol (25: 24: 1) were added thereto, followed by stirring for 2 minutes, followed by centrifugation at 12,000 rpm. It was. Genomic DNA was precipitated by adding 2.5 times the volume of ethanol to the supernatant and dried.
게놈 DNA 2~3㎍을 증류수 50㎕에 녹이고, 제한효소 EcoRⅠ으로 처리한 다음, 0.8% 아가로스 겔로 전기영동하였다. 실시예 2의 L41 유전자를 프로브로 서던블럿하여 밴드를 확인하였다. 모든 형질전환체의 게놈 DNA에 L41 유전자가 4~5 카피 존재함을 확인하였다.2 to 3 µg of genomic DNA was dissolved in 50 µl of distilled water, treated with restriction enzyme EcoRI, and then electrophoresed with 0.8% agarose gel. The band was confirmed by Southern blotting the L41 gene of Example 2 with a probe. It was confirmed that 4 to 5 copies of the L41 gene exist in genomic DNA of all transformants.
<실시예 20> 플라스미드 prACL2의 제작 :<Example 20> Preparation of plasmid prACL2:
(1) 피치아 시페리 ATCC 14091의 LCB2 유전자의 분리 :(1) Isolation of LCB2 Gene from Peachia Peri ATCC 14091:
존스톤의 방법(Yeast Genetics, molecular aspects, pp. 107-123, IRL Press, 1988)으로 YEPD 배지에서 배양한 사카로마이세스 세레비지아에의 게놈 DNA를 추출하고, 합성한 프라이머 L2f와 L2r :The primers L2f and L2r extracted from Saccharomyces cerevisiae cultured in YEPD medium by Johnston's method (Yeast Genetics, molecular aspects, pp. 107-123, IRL Press, 1988):
프라이머 L2f : 5'-ATG AGT ACT CCT GCA AAC TA-3'Primer L2f: 5'-ATG AGT ACT CCT GCA AAC TA-3 '
프라이머 L2r : 5'-TAA CAA AAT ACT TGT CGT CC-3'Primer L2r: 5'-TAA CAA AAT ACT TGT CGT CC-3 '
를 사용하여 PCR을 수행하여 1680bp의 사카로마이세스 세레비지아에의 LCB2 유전자를 분리하였다. 913bp의 제한효소 SalⅠ 단편을 DIG-라벨링 검출 킷트를 사용하여 라벨링하여 프로브를 제작하였다.PCR was performed to isolate the LCB2 gene of Saccharomyces cerevisiae at 1680 bp. Probes were constructed by labeling 913 bp restriction enzyme Sal I fragments using the DIG-labeling detection kit.
실시예 1의 피치아 시페리의 DNA를 제한효소 BamHⅠ, EcoRⅠ, EcoRⅤ, HindⅢ, PstⅠ, SalⅠ으로 각각 처리하고, TAE 완충액에서 전기영동한 다음, 위에서 얻은 프로브로 서던블럿하여, BCIP와 X-포스페이트를 첨가하여 보라색으로 염색된 밴드를 분리하였다.The DNA of the chia ciferi of Example 1 was treated with restriction enzymes BamHI, EcoRI, EcoRV, HindIII, PstI, SalI, respectively, and electrophoresed in TAE buffer, followed by Southern blotting with the probe obtained above, BCIP and X-phosphate. Was added to separate the band dyed purple.
HindⅢ로 처리한 12kb 크기의 DNA를 추출하여 플라스미드 pBluescript KS+에 연결시킨 다음, 대장균 DH5α에 형질전환하여 라이브러리를 제조한 후, 이 라이브러리를 대상으로 서던블럿을 반복하여 3.0kb 크기의 ScaⅠ/ AflⅢ 단편으로 축소하여 플라스미드 pL2SA을 제작하였다.After extracting 12kb sized DNA treated with HindIII and linking it to plasmid pBluescript KS +, transformed to E. coli DH5α to prepare a library, and repeated Southern blotting on the library into a 3.0kb ScaI / AflIII fragment. Reduction was made to the plasmid pL2SA.
피치아 시페리의 LCB2 유전자의 염기서열은 서열 2에 나타내었고, GenBank에 AF053456(98.3.7)으로 등록하였다.The base sequence of the LCB2 gene of Peachia ciperi is shown in SEQ ID NO: 2, and registered in GenBank as AF053456 (98.3.7).
피치아 시페리 ATCC 14091의 LCB2 유전자는 인트론이 없는 1688 bp 크기로, 아미노산 서열에서도 사카로마이세스 세레비시아에의 아미노산 서열과 상당히 유사하였다.The LCB2 gene of Pchia ciferi ATCC 14091 was 1688 bp in size without introns, and was similar in amino acid sequence to that of Saccharomyces cerevisiae.
(2) 플라스미드 prACL2의 제작 :(2) Construction of the plasmid prACL2:
(1)에서 얻은 플라스미드 pL2SA를 제한효소 HindⅢ/Klenow/ BamHⅠ의 순서로 처리하여 얻은 3.0kb 크기의 LCB2 절편을, 제한효소 Eco47Ⅲ/BamHⅠ으로 처리한 플라스미드 prHEC1.9F에 삽입하여 플라스미드 prACL2를 제작하였다.Plasmid prACL2 was prepared by inserting a 3.0kb LCB2 fragment obtained by treating the plasmid pL2SA obtained in (1) in the order of restriction enzymes HindIII / Klenow / BamHI in the plasmid prHEC1.9F treated with restriction enzyme Eco47III / BamHI.
이상에서 제조한 플라스미드 prACL2는 리보좀 DNA, CYHr(L41), LCB2 유전자의 순서로 연결되어 있는 형태이다.The plasmid prACL2 prepared above is in the form of ribosomal DNA, CYH r (L41), and LCB2 genes.
위에서 얻은 플라스미드 prACL2는 한국과학기술연구원 생명공학연구소내 유전자은행에 부다페스트 조약하의 규정에 따라 1998년 5월 4일자로 국제기탁하여 수탁번호 KCTC-0468BP호를 부여받았다.The plasmid prACL2 obtained above was internationally deposited on 4 May 1998 under the provisions of the Budapest Treaty in the Gene Bank of the Institute of Biotechnology, Korea Advanced Institute of Science and Technology, and was assigned accession number KCTC-0468BP.
<실시예 21> 형질전환 :<Example 21> Transformation:
제한효소 ApaⅠ으로 처리하여 개환한 플라스미드 prACL2를 실시예 17의 방법으로 모균주 KFCC-10937에 형질전환하였으며, 플라스미드 ㎍당 102~ 103개의 집락이 형성되었고, 그중 직경이 큰 집락을 12개 선발하였다.The plasmid prACL2, which was opened by treatment with restriction enzyme Apa I, was transformed into the parent strain KFCC-10937 by the method of Example 17, and 10 2 to 10 3 colonies were formed per µg of plasmid, among which 12 large colonies were selected. It was.
실시예 2의 L41 유전자를 프로브로 사용하여 서던블럿하였을 때, 5~10 카피의 유전자가 존재함을 확인하였으며, 이중 하나를 골라 형질전환체 1이라 명하였다.When Southern blot using the L41 gene of Example 2 as a probe, it was confirmed that there are 5 to 10 copies of the gene, one of which was named transformant 1.
<비교예> 모균주 KFCC-10937의 TAPS 생산 :<Comparative Example> Production of TAPS of the parent strain KFCC-10937:
모균주 KFCC-10937를 YGM 최적배지(글리세롤 100g/ℓ, 효모 추출물 2g/ℓ, KNO33g/ℓ, (NH4)2SO40.5g/ℓ, MgSO4·7H2O 0.3g/ℓ, NaCl 0.5g/ℓ, CSL 3g/ℓ, LS-300 1g/ℓ) 100㎖에 접종하여 25℃에서 4일간 250rpm으로 배양한 후, 4℃에서 2일간 정치시킨 다음, 클로로포름/메탄올을 1:1로 혼합한 용매 4부피를 첨가하여 층을 분리시킨 다음, TAPS를 추출하였다.The parent strain KFCC-10937 was prepared with YGM optimal medium (glycerol 100g / ℓ, yeast extract 2g / ℓ, KNO 3 3g / ℓ, (NH 4 ) 2 SO 4 0.5g / ℓ, MgSO 4 · 7H 2 O 0.3g / ℓ, Inoculated in 100ml of NaCl 0.5g / L, CSL 3g / L, LS-300 1g / L) and incubated at 25 ° C for 4 days at 250rpm, then left at 4 ° C for 2 days, and then chloroform / methanol 1: 1. Four volumes of solvents were added to separate the layers, and then TAPS was extracted.
TAPS는 ELSD(electron light scanning detector)를 이용하여 HPLC로 분석하였다. 용매로 이소옥탄과 THF/포름산(100:1.5)의 희석비율을 9:1, 7:3, 9:1로 변화시켰다.TAPS was analyzed by HPLC using an electron light scanning detector (ELSD). The dilution ratio of isooctane and THF / formic acid (100: 1.5) was changed to 9: 1, 7: 3, and 9: 1 as solvents.
<실시예 22> 형질전환체 1의 TAPS 생산 :<Example 22> TAPS production of transformant 1:
실시예 20에서 선발한 형질전환체 1를 비교예의 조건으로 배양하여, TAPS를 추출하였다.Transformant 1 selected in Example 20 was cultured under the conditions of Comparative Example, and TAPS was extracted.
비교예 및 실시예 22의 결과는 표 4에 나타내었다.The results of Comparative Example and Example 22 are shown in Table 4.
본 발명에 의해 제공되는 발현 플라스미드를 사용하여 목적 유전자를 피치아 시페리에 형질전환하는 경우, 목적 유전자의 염색제로의 삽입 효율을 극대화할 수 있다.When the target gene is transformed into Pchia ciferi using the expression plasmid provided by the present invention, the insertion efficiency of the target gene into the staining agent can be maximized.
<서열목록><Sequence list>
서열 번호 : 1SEQ ID NO: 1
서열의 길이 : 1906bpSequence length: 1906bp
서열의 타입 : 핵산 및 아미노산Type of sequence: nucleic acids and amino acids
쇄의 수 : 2본쇄Number of chains: 2 prints
토폴로지 : 선형Topology: linear
분자의 타입 : 게놈 DNAType of molecule: genomic DNA
기원origin
생물명 : 피치아 시페리(Pichia ciferrii)Biology: Pichia ciferrii
주명 : ATCC 14091Main Name: ATCC 14091
서열의 특징Characteristic of the sequence
특징을 나타내는 기호 : CDSCharacteristic symbols: CDS
존재 위치 : 603 .. 605Presence Location: 603 .. 605
특징을 결정하는 방법 : EHow to determine the features: E
특징을 나타내는 기호 : CDSCharacteristic symbols: CDS
존재 위치 : 1025 .. 1348Presence Location: 1025 .. 1348
특징을 결정하는 방법 : EHow to determine the features: E
특징을 나타내는 기호 : 인트론Characteristic symbols: intron
존재 위치 : 606 .. 1024Present Location: 606 .. 1024
특징을 결정하는 방법 : EHow to determine the features: E
서열 번호 : 2SEQ ID NO: 2
서열의 길이 : 3296bpSequence length: 3296bp
서열의 타입 : 핵산 및 아미노산Type of sequence: nucleic acids and amino acids
쇄의 수 : 2본쇄Number of chains: 2 prints
토폴로지 : 선형Topology: linear
분자의 타입 : 게놈 DNAType of molecule: genomic DNA
기원origin
생물명 : 피치아 시페리(Pichia ciferrii)Biology: Pichia ciferrii
주명 : ATCC 14091Main Name: ATCC 14091
서열의 특징Characteristic of the sequence
특징을 나타내는 기호 : CDSCharacteristic symbols: CDS
존재 위치 : 765 .. 2453Presence location: 765 .. 2453
특징을 결정하는 방법 : EHow to determine the features: E
Claims (6)
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JP2000547234A JP2002513573A (en) | 1998-05-07 | 1998-10-31 | Plasmid for gene expression in Pichia siferi and transformation method using the same |
US09/674,826 US6638735B1 (en) | 1998-05-07 | 1998-10-31 | Plasmid for gene expression in pichia ciferrii and transformation method using the same |
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KR (1) | KR100267666B1 (en) |
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1998
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Publication number | Publication date |
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