KR100358716B1 - Novel Protease and Process for Preparing the Same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온균인 서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii,KFCC-11116)로부터 분리되며, 고열안정성의 단백질분해효소 활성을 나타내는 써미신(Thermicin), 그를 코딩하는 게놈 DNA, 전기 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물 및 전기 형질전환된 미생물로부터 재조합 써미신을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면, 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물을 배양한 다음, 이로부터 써미신을 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 써미신을 대량 제조할 수 있으며, 전기 제조된 써미신은 고온, 고열, 세제 및 유기용매에 안정한 특성을 가지는 바, 본 발명의 써미신을 세제의 첨가제, 식품가공, 피혁의 공정, 콜라겐을 이용한 산업 및 역반응을 이용한 화학적 합성 등에 효과적으로 사용될 수 있다.The present invention is isolated from Thermoanaerobacter yonseii ( KFCC-11116) , which is a high temperature bacterium, and encodes thermicin, which shows high thermostable protease activity, genomic DNA encoding the same, and electric thermini. The present invention relates to a method for producing a recombinant thermini from a microorganism transformed with an expression vector comprising genomic DNA and an electrotransformed microorganism. According to the present invention, culturing a microorganism transformed with an expression vector comprising genomic DNA encoding the acecin can be produced in a large amount by the method comprising the step of obtaining a thecein from it, Since the prepared acecin has stable properties at high temperatures, high temperatures, detergents and organic solvents, the thermini of the present invention can be effectively used in additives, food processing, leather processing, industrial synthesis using collagen, and chemical reaction using reverse reaction. Can be used.

Description

신규한 단백질분해효소 및 그의 제조방법{Novel Protease and Process for Preparing the Same}Novel protease and its preparation method {Novel Protease and Process for Preparing the Same}

본 발명은 신규한 단백질분해효소 및 그의 제조방법에 관한 것이다. 좀 더 구체적으로, 본 발명은 고온균인 서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii,KFCC-11116)로부터 분리되며, 고열안정성의 단백질분해효소 활성을 나타내는 써미신(Thermicin), 그를 코딩하는 게놈 DNA, 전기 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물 및 전기 형질전환된 미생물로부터 재조합 써미신을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel protease and a preparation method thereof. More specifically, the present invention is isolated from Thermoanaerobacter yonseii ( KFCC-11116) , which is a high temperature bacterium, thermicin exhibiting high thermostable protease activity, genomic DNA encoding the same, and electrical The present invention relates to a method for producing a recombinant thermini from a microorganism transformed with an expression vector comprising genomic DNA encoding the thermoxy and an electrotransformed microorganism.

다양한 동물, 식물 또는 미생물에서 발견되는 단백질분해효소(protease)는 단백질의 펩타이드 결합을 분해하는 효소이다. 전기 단백질분해효소는 진단 또는 치료를 위한 시약으로 이용될 뿐만 아니라, 세제의 첨가제, 식품가공 과정과 역반응을 이용한 화학적 합성과 같은 응용분야에서도 널리 이용되고 있다. 더욱이, 미생물 유래의 알칼리성 단백질 가수분해효소들은 세제의 구성요소로서 상업적으로 중요한 효소들 중의 하나이다. 이러한 응용분야에 이용되는 단백질분해효소는 물리 화학적 안정성이 요구되기 때문에, 고열안정성의 효소가 사용하기에 바람직하다.Proteases found in various animals, plants or microorganisms are enzymes that break down peptide bonds in proteins. Electroproteinases are not only used as reagents for diagnosis or treatment, but are also widely used in applications such as detergent additives, food processing processes and chemical synthesis using reverse reactions. Moreover, microbial alkaline proteases are one of the commercially important enzymes as components of detergents. Proteolytic enzymes used in these applications are desirable for use with high thermal stability enzymes because of their physicochemical stability.

현재, 산업분야에서 주로 이용되는 단백질분해효소는 비교적 열안정성이 높은 바실러스(Bacillus)속의 박테리아에서 생산되며, 이러한 균주로부터 분리된 호열성 단백질 가수분해효소는 높은 온도와 세제·유기용매에 대한 그들의 저항성에 기인하여 많은 관심에 집중되어 왔다. 지금까지 가장 잘 알려진 알칼리성 단백질 가수분해효소로는 바실러스 아밀로리퀘파시엔스(Bacillus amyloliquefaciens)로부터 분리된 서브틸리신 BPN(subtilisin BPN)과 바실러스 리케니포미스(Bacillus licheniformis)로부터 분리된 서브틸리신 칼스버그(subtilisin Carlsberg)가 있다(참조: M. Jacobs, et al., Nucl. Acids Res., 13, 8913-8926, 1985). 그러나, 이러한 고온균 유래의 단백질 가수분해효소는 높은 온도에서는 안정하나 높은 pH에서는 불안정하다는 단점이 노출되어 왔다.Currently, proteolytic enzymes mainly used in industrial fields are produced in bacteria of the genus Bacillus, which have relatively high thermal stability, and thermophilic proteolytic enzymes isolated from these strains have high temperature and their resistance to detergents and organic solvents. It has been focused on a lot of attention. The best known alkaline proteolytic enzymes so far are subtilisin BPN isolated from Bacillus amyloliquefaciens and subtilisin Carlsberg isolated from Bacillus licheniformis (subtilisin Carlsberg) (M. Jacobs, et al., Nucl.Acids Res., 13, 8913-8926, 1985). However, the disadvantage has been exposed that the high temperature bacteria-derived protein hydrolase is stable at high temperature but unstable at high pH.

이에, 일반적으로 높은 알칼리 환경에서도 강한 알칼리성 세린계 단백질 가수분해효소들이 호알칼리성 바실러스(Bacillus)(참조: K. Horikoshi, Agric. Biol. Chem., 35, 1407-1414, 1971)와 스트렙토마이세스(Streptomyces)(참조: M. H. J. Zuidweg, et al., Biotechnol. Bioeng., 16, 685-714, 1972)로부터 분리되었으나. 전기 호알칼리성 미생물로부터의 세린계 단백질 가수분해효소는 알칼리 환경에서 안정한 장점이 있으나, 매우 높은 온도에 대해서는 그 저항성이 약한 단점을 내포하고 있었다.Thus, in general, strongly alkaline serine type protease are Alkalophilic Bacillus even at high alkaline environment (Bacillus) (reference:... K. Horikoshi, Agric Biol Chem, 35, 1407-1414, 1971) and Streptomyces ( Streptomyces ) (MHJ Zuidweg, et al., Biotechnol. Bioeng., 16, 685-714, 1972). Serine-based proteolytic enzymes from electroalkaline microorganisms have the advantage of being stable in an alkaline environment, but have a weakness in their resistance to very high temperatures.

따라서, 세제, 필수 아미노산의 생산, 피혁의 가공, 콜라겐을 이용한 산업 등의 다양한 응용분야에서 활용가치가 큰, 고온과 알칼리 조건에서 높은 활성과 안정성을 가지는 단백질 가수분해효소를 개발하여야 할 필요성이 끊임없이 대두되었다.Therefore, there is a constant need to develop proteolytic enzymes with high activity and stability under high temperature and alkaline conditions, which are of great value in various applications such as detergents, production of essential amino acids, processing of leather and industries using collagen. It has emerged.

이에, 본 발명자들은 높은 활성과 안정성을 가지는 단백질 가수분해효소를 개발하고자 예의 연구 노력한 결과, 고온균인 서모언에어로박터연세이(Thermoanaerobacter yonseii, KFCC-11116)로부터 고열성의 단백질분해효소 및 이를 코딩하는 유전자를 단리하고, 전기 유전자를 포함한 벡터로서 미생물을 형질전환시켜 배양한 후, 이로부터 단백질분해효소를 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 고열안정성의 단백질분해효소를 대량제조할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다.Therefore, the present inventors have made intensive studies to develop proteolytic enzymes having high activity and stability. As a result, the thermophilic proteolytic enzymes and the genes encoding the same from thermoanaerobacter yonseii (KFCC-11116) Isolating, transforming the microorganism into a vector containing the electric gene and culturing the same, and confirming that the high-temperature-stable protease can be produced by the method comprising the step of obtaining the protease therefrom. The present invention has been completed.

결국, 본 발명의 첫번째 목적은 고온균 서모언에어로박터 연세이로부터 유래된 단백질분해효소인 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 제공하는 것이다.After all, the first object of the present invention is to provide genomic DNA encoding thermoxycin, a protease derived from thermophilic thermoaerobacter Yonsei.

본 발명의 두번째 목적은 전기 서모언에어로박터 연세이로부터 유래된 게놈 DNA로부터 유추되는 아미노산 서열을 갖는 써미신을 제공하는 것이다.It is a second object of the present invention to provide a thermine having an amino acid sequence inferred from genomic DNA derived from the previous Thermoaerobacter Yonsei.

본 발명의 세번째 목적은 써미신을 코딩하는 발현벡터를 제공하는 것이다.It is a third object of the present invention to provide an expression vector encoding the thermoxy.

본 발명의 네번째 목적은 써미신을 코딩하는 발현벡터로 형질전환된 대장균을 제공하는 것이다.It is a fourth object of the present invention to provide an E. coli transformed with an expression vector encoding the thermoxy.

본 발명의 다섯번째 목적은 전기 형질전환된 미생물을 이용한 써미신의 제조방법을 제공하는 것이다.A fifth object of the present invention is to provide a method for preparing thermini using an electrotransformed microorganism.

도 1은 본 발명의 단백질분해효소의 DNA 염기서열을 나타내는 그림이다.1 is a diagram showing the DNA sequence of the protease of the present invention.

도 2는 본 발명의 단백질분해효소의 아미노산 서열과 기타 미생물 유래 세린게 가수분해효소의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 그림이다.2 is a diagram showing the amino acid sequence of the protease of the present invention and the amino acid sequence of the other microorganism-derived serine hydrolase.

도 3은 써미신(Thermicin)의 효소활성과 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the relationship between the enzyme activity of thermicin and temperature.

도 4는 써미신의 효소활성과 pH와의 관계를 나타내는 그래프이다.4 is a graph showing the relationship between the enzyme activity of pH and the pH.

도 5는 써미신의 효소활성과 열안정성과의 관계를 나타내는 그래프이다.Fig. 5 is a graph showing the relationship between the enzyme activity and the thermal stability of thermsin.

도 6은 써미신 효소활성의 SDS에 대한 안정성을 나타내는 그래프이다.Fig. 6 is a graph showing the stability of the thermionic enzyme activity against SDS.

도 7은 써미신 효소활성의 아세토니트릴에 대한 안정성을 나타내는 그래프이다.7 is a graph showing the stability of acetonitrile to acetonitrile.

도 8은 벡터 pQEXI의 작제과정을 나타낸 모식도이다.8 is a schematic diagram showing the construction of the vector pQEXI.

도 9는 본 발명의 단백질분해효소의 DNA 염기서열로부터 유추되는 아미노산 서열을 나타내는 그림이다.9 is a diagram showing the amino acid sequence inferred from the DNA base sequence of the protease of the present invention.

이하, 본 발명의 고열안정성의 단백질분해효소 활성을 나타내는 써미신, 그를 코딩하는 게놈 DNA, 전기 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물 및 전기 형질전환된 미생물로부터 재조합 써미신을 제조하는 방법을 보다 구체적으로 설명하고자 한다.Hereinafter, a recombinant protein is prepared from a microorganism transformed with an expression vector including a thermine showing a high heat-stable protease activity, a genomic DNA encoding the same, a genomic DNA encoding the electric thermini, and an electrotransformed microorganism. The method of making a superstition will be described in more detail.

본 발명자들은 화산지대에서 채취한 고온균(thermophile)인 서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii, KFCC-11116)로부터 단백질분해효소를 수득하고자, 우선 효소 단백질의 1차 구조에 대한 정보없이 효소 유전자를 클로닝하는 방법인 라이브러리 스크리닝과 클로닝 방법을 채용하였다: 즉, 서모언에어로박터 연세이의 게놈 DNA를 주형으로 하고, 세린계 단백질 가수분해효소에 잘 보존되어있는 아미노산 부위에 상응하는 올리고 뉴클레오티드 프라이머를 사용하여 중합효소 연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)을 수행하며, 그 결과 PCR 산물을 수득하였다. 전기 수득한 PCR 산물이 세린계 단백질 가수분해효소 및 서브틸리신 유사 단백질 가수분해효소를 코딩하는 유전자와 각각 67% 및 56%의 유사성을 나타냄을 확인하고, 전기 PCR 산물을 게놈 라이브러리 스크리닝의 프로브로 사용하기로 하였다. 이어, 서모언에어로박터 연세이의 게놈 DNA 라이브러리로부터 전기 PCR 산물을 프로브로 사용하여 2.6kb의 서브틸리신과 유사한 단백질분해효소를 코딩하는 게놈 DNA를 클로닝하였다.In order to obtain proteolytic enzymes from Thermoanaerobacter yonseii (KFCC-11116), a thermophile collected from volcanic regions, the present inventors first cloned the enzyme gene without information on the primary structure of the enzyme protein. Library screening and cloning methods were employed: polymerized using oligonucleotide primers corresponding to amino acid sites well preserved in serine-based proteolytic enzymes, with the genomic DNA of Thermoaerobacter Yonsei as a template. An enzyme chain reaction (PCR) was carried out, resulting in a PCR product. It was confirmed that the PCR product obtained previously showed 67% and 56% similarity with the genes encoding serine-based protease and subtilisin-like proteinase, respectively, and the PCR product was used as a probe for genome library screening. I decided to use it. The genomic DNA encoding the proteolytic enzyme similar to 2.6 kb of subtilisin was then cloned using the electrical PCR product as a probe from the Genomic DNA library of Thermoaerobacter Yonsei.

전기 클로닝된 서브틸리신과 유사한 단백질분해효소의 게놈 DNA는 413개의 아미노산을 코딩하는 1239 뉴클레오티드의 개방 해독틀을 가지며, 이로부터 추정되는 아미노산 서열은 13개 아미노산으로 구성된 신호펩타이드, 89개 아미노산으로 구성된 프로 펩타이드 및 311개 아미노산으로 구성된 성숙된 효소(mature enzyme)의 세린계 단백질 분해효소로 구성된다. 전기 단백질은 아미노산 서열로부터의 추정분자량이 44.4kD이고 성숙된 효소가 되면 32.9kD의 분자량을 가질 것으로 예상되었으며, 아미노산 성분으로부터 등전점(pI)이 8.51로 추정되었다.The genomic DNA of protease, similar to the electrocloned subtilisin, has an open reading frame of 1239 nucleotides encoding 413 amino acids, and the estimated amino acid sequence is a signal peptide consisting of 13 amino acids, a protease consisting of 89 amino acids. It consists of a serine protease of a mature enzyme consisting of a peptide and 311 amino acids. The protein had an estimated molecular weight of 44.4 kD from the amino acid sequence and was expected to have a molecular weight of 32.9 kD when it became a mature enzyme, and the isoelectric point (pI) was estimated to be 8.51 from the amino acid component.

아울러, 단백질의 정보검색 결과로부터, 전기 세린계 단백질 분해효소는 공지된 다른 미생물의 서브틸리신 유사 단백질 분해효소들과 61% 내지 51%의 아미노산 서열상의 유사성이 있음이 확인되었다. 또한, 본 발명의 신규한 단백질은 세린계 단백질 가수분해효소의 활성부위를 구성하는 Asp, His, Ser 및 그 주변의 아미노산 서열이 기존에 알려진 효소들과 같이 잘 보존되어 있음이 확인되었으므로, 본 발명의 신규한 단백질도 서브틸리신과 유사한 단백질 분해활성을 가질 것으로 예상되었다. 이에, 전기 신규한 단백질을 '써미신(Thermicin)'이라 명명하였다.In addition, from the information search results of the protein, it was confirmed that the serine-based protease has similarity on the amino acid sequence of 61% to 51% with the subtilisin-like proteases of other microorganisms. In addition, the novel protein of the present invention was confirmed that the Asp, His, Ser and the surrounding amino acid sequence constituting the active site of the serine protease is well preserved as known enzymes, the present invention It is expected that the novel protein of has similar proteolytic activity to subtilisin. Thus, the novel protein was named 'Thermicin'.

이어, 전기 써미신의 단백질 분해효소의 활성을 다양한 합성기질 및 단백질을 대상으로 알아본 결과, 써미신이 p-니트로아닐라이드(pNA)류의 기질 및 Mca(7-Methoxycoumarin-4-yl) 기질에 대하여 가수분해 활성을 나타내며, 특히 p-니트로아닐라이드(pNA)류 기질 중에서 L-글라이신-L-프롤린-p-니트로아닐라이드 하이드로클로라이드(L-Gly-Pro-p-NA hydrochloride)를 효과적으로 가수분해함을 확인하였다. 아울러, 써미신은 젤라틴, 콜라겐 타입 Ⅰ, Ⅱ, Ⅳ, 피브로넥틴 및 카제인을 가수분해함도 확인한 바, 본 발명의 써미신은 다양한 단백질을 가수분해하는 단백질분해효소임을 알 수 있었다.Subsequently, the activity of the proteolytic enzymes of the thermini was examined for various synthetic substrates and proteins. As a result, the thermini was a substrate of p-nitroanilide (pNA) and Mca (7-Methoxycoumarin-4-yl) substrate. Exhibits hydrolytic activity against L-glycine-L-proline-p-nitroanilide hydrochloride in p-nitroanilide (pNA) substrates. It was confirmed to decompose. In addition, it was also confirmed that thermini hydrolyzes gelatin, collagen types I, II, IV, fibronectin, and casein, and it was found that the thermini of the present invention is a protease that hydrolyzes various proteins.

전기 단백질분해효소인 써미신의 효소활성에 있어서, 최적의 온도 조건을 탐색한 결과, 써미신은 40 내지 95℃, 바람직하게는 80 내지 95℃에서, 가장 바람직하게는 92.5℃에서 효소활성을 나타내고, 특히 80℃에서 30분간 또는 60℃에서 120시간 열처리 후에도 효소의 활성이 50% 이상을 나타냄을 확인하였다. 아울러, 써미신의 효소활성의 최적의 pH 조건은 pH 6.0 내지 10.0, 바람직하게는 pH 8.0 내지 9.0, 가장 바람직하게는 pH 9.0에서 활성을 나타냄을 확인하였는 바, 써미신이 광범위한 온도 및 pH에서 활성을 나타내며, 고열과 알칼리에 안정한 단백질분해효소임을 알 수 있었다. 또한, 본 발명의 써미신의 산업상 이용측면에서의 안정성을 알아보기 위하여, 유기용매 및 세제 등에 다량 노출되는 환경에서의 써미신의 활성을 확인한 결과, 0.1% SDS 내지 1% SDS 존재하에 80℃에서 3시간 동안 안정한 효소활성을 나타내며, 30% 아세토니트릴의 존재하에 80℃에서 3시간 동안 처리후에도 효소활성이 80% 이상임을 확인할 수 있었는 바, 본 발명의 써미신이 세제 및 유기용매의 존재하에 고온에서도 효소활성이 안정함을 알 수 있었다.In the enzymatic activity of the thermionic acid, the proteolytic enzyme, the optimum temperature condition was found, and the thermionic acid exhibited the enzyme activity at 40 to 95 ° C, preferably 80 to 95 ° C, and most preferably at 92.5 ° C. In particular, it was confirmed that even after heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes or at 120 ° C. for 120 hours, the activity of the enzyme was 50% or more. In addition, the optimum pH conditions of the enzyme activity of the thermini was confirmed to be active at pH 6.0 to 10.0, preferably pH 8.0 to 9.0, most preferably pH 9.0, the thermine is active at a wide range of temperatures and pH It was found that the protease was stable to high temperature and alkali. In addition, in order to examine the stability of the thermicin in the industrial use aspect of the present invention, the activity of the thermicin in an environment exposed to a large amount of exposure to organic solvents and detergents, as a result, 0.1 ℃ SDS to 1% SDS 80 ℃ The enzyme activity was stable for 3 hours at and was found to be more than 80% of enzyme activity after treatment for 3 hours at 80 ° C. in the presence of 30% acetonitrile. It was found that the enzyme activity was stable even at high temperatures.

본 발명의 재조합 써미신의 제조방법은 써미신의 프로펩타이드에 대한 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 미생물을 배양한 다음, 이로부터 재조합 써미신을 수득하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 고온균 서모언에어로박터 연세이로부터 분리한 신규한 서브틸리신 유사 단백질 분해효소(subtilisin-like serine protease)의 DNA 서열은 재조합 대장균, 효모에서 확립된 발현시스템에 의하여 발현될 수 있으나, 숙주가 이에 한정되는 것이 아니며, 바실러스 브레비스(Bacillus brevis), 락토바실러스(Lactobacillus), 효모, 몰드, 진균, 동물 세포, 식물 세포 및 곤충세포 등과 같은 숙주를 사용하는 형질전환이 가능하며, 이때 발현된 써미신은 활성형이어야 한다. 아울러, 발현된 단백질이 독성을 나타내지 않거나 치사효과를 가져오지 않는 한 접혀지는 것(folded)이 바람직하다.The method for producing a recombinant thermini of the present invention comprises culturing a microorganism transformed with a vector containing a gene for the propeptide of the thermine, and then obtaining a recombinant thermini from the same. For example, the DNA sequence of a novel subtilisin-like serine protease isolated from thermophilic thermoaerobacter Yonsei may be expressed by an expression system established in recombinant E. coli, yeast, The host is not limited thereto, and transformation using a host such as Bacillus brevis, Lactobacillus, yeast, mold, fungus, animal cell, plant cell, insect cell, and the like is possible, Thermini must be active. In addition, it is preferable that the expressed protein is folded unless it is toxic or has a lethal effect.

한편, 본 발명자들은 일반적으로 대량생산에 사용되는 대장균에서 전기 단백질분해효소를 발현할 경우 그 양이나 활성에 있어 많은 문제점이 있음을 발견하게 되었고, 이러한 원인이 유전자로부터 생긴 생성물이 숙주에 유해함에 기인한다고 추정하였다. 따라서, 본 발명자들은 이러한 단백질 분해효소의 발현상의 문제점을 극복하고자 다양한 시도를 한 결과, 효소 전구체인 프로펩타이드(propeptide)를 붙여서 전기 단백질분해효소를 대량생산할 수 있음을 확인하였다.On the other hand, the present inventors have found that there are many problems in the amount or activity of the expression of the electric protease in Escherichia coli, which is generally used for mass production, and this is due to the fact that the product generated from the gene is harmful to the host. It was estimated. Therefore, the present inventors have made various attempts to overcome the above problems of expression of proteolytic enzymes. As a result, it has been confirmed that mass production of proteolytic enzymes is possible by attaching a propeptide as an enzyme precursor.

본 발명에서는 써미신을 발현하는 프로펩타이드의 유전자를 포함하는 발현벡터 pQEXI를 작제하고, 전기 발현벡터 pQEXI를 대장균 M15(pREP4)에 도입하여 최종적으로 형질전환된 대장균 M15(pREP4 +pQEXI)를 수득하고, 전기 형질전환체를 "대장균 M15 (pREP4+pQEXI)(E.coliM15(pREP4+pQEXI))"로 명명하였으며, 2000년 7월 12일자로 서울특별시 서대문구 홍제 1동 361-221번지에 소재한 사단법인 한국종균협회에 기탁번호 KFCC-11182로 기탁하였다.In the present invention, an expression vector pQEXI comprising a gene of a propeptide-expressing propeptide was constructed, and the expression vector pQEXI was introduced into E. coli M15 (pREP4) to finally obtain transformed E. coli M15 (pREP4 + pQEXI). The former was named " E. coli M15 (pREP4 + pQEXI)" and the division was located at 361-221 Hongje 1-dong, Seodaemun-gu, Seoul on July 12, 2000. Deposited KFCC-11182 with the Korean spawn association.

전기 형질전환체를 배양하여, 이로부터 수득된 써미신이 전기 상술한 바와 같이 광범위한 온도 및 pH에서 활성을 나타내며, 고열과 알칼리에 안정하며, 특히 95℃에서 고열안정성을 가짐을 확인할 수 있었는 바, 본 발명의 써미신을 대량생산하여 진단 또는 치료를 위한 시약, 세제의 첨가제, 식품가공, 피혁의 가공, 콜라겐을 이용한 산업과 역반응을 이용한 화학적 합성 등에 효과적으로 사용될 수 있다.By culturing the electric transformants, it was confirmed that the thermine obtained therefrom exhibits activity at a wide range of temperatures and pHs as described above, is stable to high temperatures and alkalis, and particularly has high thermal stability at 95 ° C. It can be effectively used for mass production of thermini of the present invention, such as reagents for diagnosis or treatment, additives for detergents, food processing, leather processing, chemical synthesis using industrial and reverse reaction with collagen.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하고자 한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail through examples. The following examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention.

실시예 1: 고온균 서모언에어로박터의 게놈 DNA 라이브러리의 작제 Example 1 Construction of Genomic DNA Library of Thermophile Thermoaerobacter

고온균 서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii,KFCC-11116)을 접종한 배지 2ℓ를, 80℃에서 정치배양한 후, 배양액을 5,000 ×g로 원심분리하여 수확된 고온균을 라이소좀(lysozyme)과 단백질 가수분해효소 K에 반응시키고, 동량의 클로로포름과 이소아밀알코올(chloroform/isoamyl alcohol)의 24:1(v/v) 혼합액을 첨가하여 단백질 및 탄수화물 복합체를 추출하고, 20분간 13,000 ×g로 원심분리하여 상등액을 수득하였다. 이어, 전기 상등액에 동량의 페놀/클로로포름/이소아밀알코올의 25:24:1(v/v/v) 혼합액을 첨가하여 수회 추출한 후, 20분간 원심분리하여 얻은 상등액에 0.7배 부피의 이소프로판올과 3M 아세트산나트륨(sodium acetate)을 첨가하고, 멸균된 파스퇴르 피펫으로 용액 속의 게놈 DNA를 선별하였다. 그런 다음, 70% 에탄올로 세척하여 잔존하는 염을 제거하고, 무균조작대(cleanbench)에서 건조시킨 후, DNA 펠렛을 1㎖의 TE 완충액으로 현탁시켜 게놈 DNA를 수득하였다.2 liters of the medium inoculated with Thermoanaerobacter yonseii (KFCC-11116) was incubated at 80 ° C., followed by centrifugation of the culture medium at 5,000 × g to obtain lysozyme and lysozyme. Reacts with proteolytic enzyme K, extracts protein and carbohydrate complexes by adding a 24: 1 (v / v) mixture of the same amount of chloroform and isoamyl alcohol, and centrifuged at 13,000 × g for 20 minutes. Isolation gave a supernatant. Subsequently, a 25: 24: 1 (v / v / v) mixture of the same amount of phenol / chloroform / isoamyl alcohol was added to the supernatant and extracted several times, followed by centrifugation for 20 minutes to give 0.7-fold volume of isopropanol and 3M. Sodium acetate was added and genomic DNA in solution was selected with a sterile Pasteur pipette. Then, the remaining salt was removed by washing with 70% ethanol, dried in a cleanbench, and the DNA pellet was suspended in 1 ml of TE buffer to obtain genomic DNA.

이어, 수득한 게놈 DNA를Sau3AI 제한효소로 부분절단하여 람다 잽 익스프레스(ZAP Express, Stratagene, U.S.A.)에 삽입하고, 실험실적 패키징(in vitropackaging)을 거쳐 라이브러리를 작제하며, 이를 검정하여 작제된 라이브러리가 106개의 독립된 플라크를 포함한다는 것을 알 수 있었다.Subsequently, the obtained genomic DNA was partially cut into Sau 3AI restriction enzymes and inserted into lambda shock (ZAP Express, Stratagene, USA), the library was constructed through in vitro packaging, and assayed. It was found that the library contained 10 6 independent plaques.

실시예 2: 프로브의 작제 Example 2 Construction of Probes

전기 실시예 1의 게놈 DNA 라이브러리로 부터 서브틸리신 유사 단백질 분해효소를 스크리닝하기 위하여, 미생물의 세린계 단백질 분해효소들에서 잘 보존된 아미노산 부위에 대한 올리고 뉴클레오티드 프라이머들을 작제하였다: 즉, 5' 프라이머: 5'- AAY GGN CAY GGN CAN CAY -3'(서열번호 3)는 세린계 단백질 가수분해효소의 활성부위 중의 하나인 히스티딘 주위의 아미노산 서열인 NGHGTH(서열번호 1)에 근거하여 축퇴 올리고 뉴클레오티드를 합성하였고, 3' 프라이머: 5'- YGG YGT YGC CAT NGA NGT NCC -3'(서열번호 4)는 세린계 단백질 가수분해효소의 활성부위 중의 하나인 세린 주위의 아미노산 서열인 GTSMATP(서열번호 2)에 근거하여 작제하였다. 이때, Y는 C 또는 T이고, N은 A, G, C 또는 T의 각 뉴클레오티드를 나타낸다.To screen subtilisin-like proteases from the genomic DNA library of Example 1, oligonucleotide primers were constructed for amino acid sites that are well conserved in serine-based proteases of microorganisms: ie 5 'primers. : 5'- AAY GGN CAY GGN CAN CAY-3 '(SEQ ID NO: 3) is a degenerate oligonucleotide based on NGHGTH (SEQ ID NO: 1), an amino acid sequence around histidine, one of the active sites of serine protease. 3 'primer: 5'- YGG YGT YGC CAT NGA NGT NCC -3' (SEQ ID NO: 4) is GTSMATP (SEQ ID NO: 2), an amino acid sequence around serine, one of the active sites of serine proteolytic enzymes It was constructed based on. Wherein Y is C or T and N represents each nucleotide of A, G, C or T.

상기 프라이머들을 사용하여, 전기 실시예 1에서 제조된 서모언에어로박터의 게놈 DNA를 주형으로 Taq DNA중합효소를 이용하여 95℃에서 2분간 변성시키고, 95℃에서 30초, 45℃에서 30초, 72℃에서 30초씩의 조건으로, 25회의 PCR을 수행한 결과, 585bp크기의 PCR 산물을 수득하고, 수득된 PCR 산물을 플라스미드 pGEM Teasy(Promega, U.S.A.)에서 서브클로닝하고 염기서열(서열번호 5) 및 그로부터 유추되는 아미노산 서열(서열번호 6)을 결정하였다. 그 결과, 전기 PCR 산물의 염기서열로부터 유래된 아미노산 서열은 공지된 세린계 단백질 가수분해효소, 즉 서브틸리스(Bacillus subtilis)로부터 분리한 알칼리성 세린계 단백질 가수분해효소 및 스트렙토마이세스 알보그리세올루스(Streptomyces albogriseolus)로부터 분리한 서브틸리신 유사 단백질 가수분해효소과 각각 67%와 56%의 유사성을 나타냄을 확인하였는 바, 게놈 DNA 라이브러리의 스크리닝에서 전기 585bp의 PCR 산물을 프로브로 사용하기로 결정하였다.Using the primers, the genomic DNA of Thermoaerobacter prepared in Example 1 was denatured at 95 ° C. for 2 minutes using Taq DNA polymerase as a template, 30 seconds at 95 ° C., 30 seconds at 45 ° C., After 25 PCR experiments at 72 ° C. for 30 seconds, a PCR product of 585 bp was obtained, and the PCR product was subcloned in plasmid pGEM Teasy (Promega, USA) and sequenced (SEQ ID NO: 5). And an amino acid sequence inferred therefrom (SEQ ID NO: 6). As a result, the amino acid sequence derived from the base sequence of the PCR product was known as a serine protease, that is, an alkaline serine protease and Streptomyces albogriseol isolated from Bacillus subtilis . As a result of 67% and 56% similarity with subtilisin-like protease isolated from Streptomyces albogriseolus , it was decided to use the 585bp PCR product as a probe in screening genomic DNA libraries. .

실시예 3: 게놈 DNA 라이브러리의 스크리닝 Example 3 : Screening of Genomic DNA Libraries

전기 제조한 게놈 DNA 라이브러리를 대장균 XL-1 Blue에 도입하고 플레이팅하여 전체 1.2 ×105개의 플라크를 수득하고, 플라크를 나이트로셀룰로오스막으로 옮긴 다음, 전기 나이트로셀룰로오스 막을 0.5N NaOH, 1.5M NaCl이 포함된 변성용액에서 2분간 처리하고, 0.5M Tris-HCl(pH 7.4), 1.5M NaCl이 포함된 중화용액에서 5분간 처리한 후, 2×SSC에서 30초간 세척하였다. 이어, 막을 UV 가교기(UV crosslinker)에서 2분 처리한 다음, 6×SSC, 5×Denhardt 용액, 0.5% SDS, 100㎍/㎖ 연어정액(single strand salmon sperm) DNA를 포함하는 용액에서 65℃, 3시간 전혼성화(prehybridization)하였다. 그런 다음, 전기 실시예 2에서 선정한 프로브를 [32P]dCTP로 무작위 표지(random-label)하여 1×106cpm/㎖의 농도로 상기의 전혼성화 용액에 첨가한 후, 65℃에서 4시간 동안 혼성화하였다. 혼성화된 막을 2×SSC, 0.1% SDS를 포함하는 용액을 사용하여 상온에서 15분씩 2회 세척; 1×SSC, 0.1% SDS를 포함하는 용액을 사용하여 65℃에서 15분씩 2회 세척; 및, 0.1×SSC, 0.1% SDS를 포함하는 용액을 사용하여 65℃, 15분씩 2회 세척한 다음, 증감 스크린(intensifying screen)하에서 X-ray 필름에 -70℃에서 14시간 동안 노출시켰다. 그 결과, X-ray 필름상의 동일 위치에 스팟(spot)이 형성된 14개의 양성클론(positive clone)을 확인할 수 있었다.The previously prepared genomic DNA library was introduced into E. coli XL-1 Blue and plated to obtain a total of 1.2 × 10 5 plaques, the plaques were transferred to nitrocellulose membranes, and the electronitrocellulose membranes were then subjected to 0.5N NaOH, 1.5M. After treatment for 2 minutes in a modified solution containing NaCl, 5 minutes in a neutralizing solution containing 0.5M Tris-HCl (pH 7.4), 1.5M NaCl, and washed for 30 seconds in 2 × SSC. The membrane was then treated for 2 minutes in a UV crosslinker and then 65 ° C. in a solution containing 6 × SSC, 5 × Denhardt solution, 0.5% SDS, 100 μg / ml single strand salmon sperm DNA. , 3 hours prehybridization. The probe selected in Example 2 was then randomly-labeled with [ 32 P] dCTP and added to the prehybridization solution at a concentration of 1 × 10 6 cpm / ml, followed by 4 hours at 65 ° C. Hybridized during the day. Hybridized membranes were washed twice with 15 minutes at room temperature using a solution containing 2 × SSC, 0.1% SDS; Wash twice at 65 ° C. for 15 min using a solution containing 1 × SSC, 0.1% SDS; And, using a solution containing 0.1 × SSC, 0.1% SDS was washed twice at 65 ℃, 15 minutes, and then exposed to the X-ray film for 14 hours at -70 ℃ under an intensifying screen (intensifying screen). As a result, 14 positive clones in which spots were formed at the same positions on the X-ray film were identified.

아울러, 동일한 플레이트로부터 나이트로셀룰로스막으로 옮겨진 파아지 플라크를 혼성화한 다음, X-ray 필름에 노출시키고, 낮은 희석 배수로 플레이팅하여 2차, 3차 스크리닝을 상기와 동일한 방법으로 반복하여 각각 독립된 플라크를 수득함으로써, 최종적으로 게놈클론을 수득하였다. 이어, 게놈클론을 pBK-CMV벡터 (Stratagene, U.S.A.)의 BamHI 부위로 클로닝하여 제한효소를 처리한 결과, 게놈클론은 1 내지 2.6kb임을 확인하였다. 또한, 이들의 부분 염기서열을 확인한 결과, 14개의 클론이 동일한 유전자의 일부를 보유하고 있는 것으로 나타났으므로, 그 중 가장 긴 2.6kb의 클론을 포함하는 플라스미드를 선정하여 'pTAY'라 명명하였다.In addition, the phage plaques transferred from the same plate to the nitrocellulose membrane were hybridized, then exposed to the X-ray film, plated at a low dilution factor, and the secondary and tertiary screenings were repeated in the same manner as above to separate independent plaques. By the end, genomic clones were finally obtained. Subsequently, the genomic clone was cloned into the BamHI site of the pBK-CMV vector (Stratagene, U.S.A.) and subjected to restriction enzymes. As a result, the genome clone was found to be 1 to 2.6 kb. In addition, as a result of confirming these partial nucleotide sequences, it was found that 14 clones contained a part of the same gene, and among them, the plasmid containing the longest 2.6kb clone was selected and named 'pTAY'.

실시예 4: DNA 서열분석 및 아미노산 서열분석 Example 4 DNA Sequencing and Amino Acid Sequencing

전기 pTAY의 염기서열 중, 전체 개방 해독틀 부위의 염기서열을 자동화 DNA 서열분석기(ABI 310, PE biosystem, U.S.A.)를 사용하여 분석한 결과, 2605bp의 염기서열을 결정하였다(참조: 도 1, 서열번호 7). 도 1은 전기 2605bp의 염기서열을 나타내는데, 5'부근의 진한 글자로 된 GTG는 개시코돈을 나타내며, 3'부근의 진한 글자로 된 TAA는 정지코돈을 나타낸다.In the base sequence of the previous pTAY, the base sequence of the entire open translation frame region was analyzed using an automated DNA sequencer (ABI 310, PE biosystem, USA), and the base sequence of 2605 bp was determined (see FIG. 1, sequence). Number 7). Figure 1 shows the base sequence of 2605bp in the beginning, the dark letter GTG near 5 'represents the start codon, the dark letter TAA near the 3' represents the stop codon.

아울러, 클로닝된 DNA는 413개의 아미노산을 코딩하는 1239 뉴클레오티드의 개방 해독틀을 가지며, 이로부터 추정되는 아미노산 서열은 13개 아미노산으로 구성된 신호 펩타이드, 89개 아미노산으로 구성된 프로펩타이드 및 315개 아미노산으로 구성된 성숙된 효소(mature enzyme)의 세린계 단백질 분해효소로 분리됨이 확인되었다. 전기 세린계 단백질 분해효소는 아미노산 서열로부터의 추정분자량이 44.4kD이고 성숙된 효소가 되면 32.9kD의 분자량을 가질 것으로 예상되며, 아미노산 성분으로부터 등전점(pI)이 8.51로 추정되었고, 이러한 클론과 전기 실시예 2에서 수득된 585bp의 PCR 산물의 DNA 서열(PCR 585) 및 아미노산 서열을 비교한 결과, 잘 보존된 활성부위와 이외의 뉴클레오티드와 그에 따른 아미노산이 동일하다는 것을 알 수 있었다.In addition, the cloned DNA has an open reading frame of 1239 nucleotides encoding 413 amino acids, and the amino acid sequence estimated therefrom is a signal peptide consisting of 13 amino acids, a propeptide consisting of 89 amino acids, and a maturation consisting of 315 amino acids. It was confirmed that the enzyme is separated into a serine proteolytic enzyme of a nature enzyme. The serine proteolytic enzyme has an estimated molecular weight of 44.4 kD from the amino acid sequence and is expected to have a molecular weight of 32.9 kD when it becomes a mature enzyme. The isoelectric point (pI) was estimated to be 8.51 from the amino acid component. As a result of comparing the DNA sequence (PCR 585) and the amino acid sequence of the PCR product of 585bp obtained in Example 2, it was found that the well-conserved active sites and other nucleotides and the corresponding amino acids were identical.

한편, Blast를 이용한 단백질의 정보검색 결과로부터, 전기 클론은 공지된 다른 미생물의 서브틸리신 유사 단백질 가수분해효소들과 47% 내지 32%의 아미노산 서열상의 동일성이 있고, 51% 내지 61%의 아미노산 서열상의 유사성이 있는 신규한 단백질로 확인이 되었다(참조: 도 2). 아울러, 전기 신규한 단백질은 세린계 단백질 가수분해효소의 활성부위를 구성하는 Asp, His, Ser 및 그 주변의 아미노산 서열이 기존에 알려진 효소들과 같이 잘 보존되어 있음을 알 수 있었다(참조: 도 13). 이 결과로부터 서모언에어로박터 연세이에는 아미노산 서열이 다른 매우 유사한 세린계 단백질 가수분해효소가 존재하리라 예상할 수 있었다. 도 2는 본 발명의 단백질분해효소의 아미노산 서열과 기타 미생물 유래 세린계 가수분해효소의 아미노산 서열(서열번호 8)을 비교하여 나타낸 것으로, 박스 표시는 보존된 아미노산을; *표시는 그 중 활성부위를 각각 나타낸다. 따라서, 본 발명의 신규한 단백질도 서브틸리신과 유사한 단백질 활성을 가질 것으로 예상되었고, 본 발명자들은 전기 신규한 아미노산 서열을 가진 단백질을 '써미신(Thermicin)'이라 명명하였다.On the other hand, from the results of the information search of the protein using Blast, the electric clone has an identity on 47% to 32% amino acid sequence with subtilisin-like proteolytic enzymes of other known microorganisms, and 51% to 61% amino acid. It was identified as a novel protein with similarity in sequence (see FIG. 2). In addition, the novel protein was found that the amino acid sequence of Asp, His, Ser, and its surroundings, which constitute the active site of the serine protease, is well preserved like the known enzymes. 13). From these results, it could be expected that there will be very similar serine proteolytic enzymes with different amino acid sequences in Thermoaerobacter Yonsei. Figure 2 shows the amino acid sequence of the protease of the present invention and the amino acid sequence (SEQ ID NO: 8) of the other microorganism-derived serine-based hydrolase, the box designation is a conserved amino acid; The asterisk indicates an active site among them. Thus, it was expected that the novel proteins of the present invention would have similar protein activity as subtilisin, and we named the protein with the novel novel amino acid sequence 'Thermicin'.

실시예 5: 써미신의 물리 화학적 특성 Example 5 Physical and Chemical Properties of Thermiciin

전기 수득된 써미신의 물리 화학적인 특성을 규명하고자 효소의 활성, 효소활성의 최적 조건 등을 조사하였다.In order to clarify the physicochemical properties of the thermins obtained previously, the activity of enzyme, optimal conditions of enzyme activity, etc. were investigated.

실시예 5-1: 써미신의 기질 분해활성 Example 5-1 Substrate Degradation Activity of Thermoxy

써미신의 효소 활성을 합성 펩타이드를 기질로 사용하여 다음과 같이 측정하였다: 즉, 10ng/㎖의 써미신을 함유하는 0.1M CAPS 완충용액(pH 9.0) 20㎕를 1μM의 7-메톡시쿠마린-L-알지닌-L-프롤린-L-라이신-L-프롤린-L-타이로신-L-알라닌-L-2-아미노발레릭산-L-트립토판-L-메치오닌-L-라이신-2,4-디니트로페닐-아마이드(Mca-Arg-Pro-Lys-Pro-Tyr-Ala-Nva-Trp-Met-Lys(Dnp)-NH2(Mca, (7-Methoxycoumarin-4-yl)acetyl; Nva, L-2-aminovaleric acid; Dnp, dinitrophenyl, 이하, '합성기질 1'이라 함, 바켐, 스위스)을 함유하는 0.1M CAPS 완충용액(pH 9.0) 80㎕에 첨가하고, 80℃에서 10분간 반응시켰다. 이어, 2M 아세트산나트륨 100㎕를 첨가하여 반응을 정지시키고, 325nm의 여기 파장 및 393nm의 형광 파장에서 측정하여, 7-아미노-4-메틸쿠마린의 생성량을 정량화하였다. 그 결과, 써미신은 pH 9.0, 92℃의 조건에서 합성기질 1에 대한 가수분해 활성이 최대치가 됨을 확인할 수 있었다.The enzymatic activity of thermini was measured using the synthetic peptide as substrate: 20 μl of 0.1 M CAPS buffer (pH 9.0) containing 10 ng / ml thermini was added 1 μM of 7-methoxycoumarin-. L-arginine-L-proline-L-lysine-L-proline-L-tyrosine-L-alanine-L-2-aminovaleric acid-L-tryptophan-L-methionine-L-lysine-2,4-di Nitrophenyl-amide (Mca-Arg-Pro-Lys-Pro-Tyr-Ala-Nva-Trp-Met-Lys (Dnp) -NH 2 (Mca, (7-Methoxycoumarin-4-yl) acetyl; Nva, L- It was added to 80 µl of 0.1M CAPS buffer solution (pH 9.0) containing 2-aminovaleric acid; Dnp, dinitrophenyl, hereinafter referred to as 'synthetic substrate 1', Bachem, Switzerland) and reacted for 10 minutes at 80 ° C. , 100 µl of 2M sodium acetate was added to stop the reaction, and measured at an excitation wavelength of 325 nm and a fluorescence wavelength of 393 nm to quantify the amount of 7-amino-4-methylcoumarin produced. Against synthetic substrate 1 at 92 ℃ Hydrolytic activity was confirmed that the maximum value.

또한, L-페닐알라닌-p-니트로아닐라이드(L-Phe-p-NA, 이하, '합성기질 2'라 함), L-프롤린-p-니트로아닐라이드-트리플루오르아세테이트(L-Pro-p-NA trifluoroacetate salt, 이하, '합성기질 3'라 함) 및 L-글라이신-L-프롤린-p-니트로아닐라이드 하이드로클로라이드(L-Gly-Pro-p-NA hydrochloride, 이하, '합성기질 4'라 함, Sigma Chemical Co., U.S.A.)를 기질로 사용한 써미신의 분해활성도를 광도 측정법을 이용하여 다음과 같이 측정하였다: 즉, 써미신의 희석용액 20㎕에 전기 합성기질 0.3mM 용액을 각각 함유하는 0.1M CAPS 완충용액(pH 9.0) 80㎕를 첨가하고, 80℃에서 20분간 반응시킨 후, 405nm에서의 흡광도를 측정하여, p-니트로아닐린의 생성량을 정량화하였다. 그 결과, 써미신은 pH 9.0, 90℃의 조건에서 합성기질 1, 2 및 3에 대한 가수분해 활성을 가짐을 확인하였다(참조: 표 1).In addition, L-phenylalanine-p-nitroanilide (L-Phe-p-NA, hereinafter referred to as 'synthesis substrate 2'), L-proline-p-nitroanilide-trifluoroacetate (L-Pro-p -NA trifluoroacetate salt, hereinafter referred to as 'synthetic substrate 3' and L-glycine-L-proline-p-nitroanilide hydrochloride (hereinafter referred to as 'synthetic substrate 4') Degradation activity of thermini using Sigma Chemical Co., USA) as a substrate was measured by using photometric method, that is, 20 μl of the dilute solution of thermini contained 0.3 mM solution of electric synthetic substrate, respectively. 80 μl of 0.1 M CAPS buffer solution (pH 9.0) was added, and the resultant was reacted at 80 ° C. for 20 minutes, and then absorbance at 405 nm was measured to quantify the amount of p-nitroaniline. As a result, it was confirmed that the thermini has a hydrolytic activity for the synthetic substrates 1, 2 and 3 under the conditions of pH 9.0, 90 ℃ (see Table 1).

아울러, 써미신은 합성기질 1을 가수분해하여 형광물질(7-아미노-4-메틸쿠마린)을 생성함을 확인하였다(참조: 표 1).In addition, it was confirmed that the thermini hydrolyzed the synthetic substrate 1 to produce a fluorescent substance (7-amino-4-methylcoumarin) (see Table 1).

써미신의 기질 특이성Substrate Specificity of Thermsin p-니트로아닐라이드 기질(pNA)p-nitroanilide substrate (pNA) Vmax(mmol/min)Vmax (mmol / min) Km(mmol)Km (mmol) Vmax/Km(1/min)Vmax / Km (1 / min) 배수Drainage L-Pro-p-NAL-Gly-Pro-p-NAL-Phe-p-NAL-Pro-p-NAL-Gly-Pro-p-NAL-Phe-p-NA 0.26380.2638 1.77431.7743 0.14870.1487 0.190.19 0.41700.4170 0.52540.5254 0.79370.7937 1.001.00 0.11270.1127 0.36320.3632 0.31030.3103 0.390.39 MCA 기질MCA substrate Vmax(μmol/min)Vmax (μmol / min) Km(μmol)Km (μmol) Vmax/Km(1/min)Vmax / Km (1 / min) 배수Drainage (Mca-Arg-Pro-Lys-Pro-Tyr-Ala-Nva-Trp-Met-Lys(Dnp)-NH2 (Mca-Arg-Pro-Lys-Pro-Tyr-Ala-Nva-Trp-Met-Lys (Dnp) -NH 2 1.36901.3690 12.533412.5334 0.10920.1092 0.140.14

상기 표 1에서 보듯이, 써미신은 L-글라이신-L-프롤린-p-니트로아닐라이드 하이드로클로라이드(L-Gly-Pro-p-NA hydrochloride)를 가장 효과적으로 가수분해함을 알 수 있었다.As shown in Table 1, it was found that the thermini hydrolyzes L-Glysine-L-proline-p-nitroanilide hydrochloride (L-Gly-Pro-p-NA hydrochloride) most effectively.

실시예 5-2: 써미신의 젤라틴 분해활성 Example 5-2 Gelatin Degradation Activity of Thermoxy

써미신의 젤라틴 분해활성을 알아보기 위하여, 다음과 같이 SDS 폴리아크릴아마이드겔 상에서 효소의 젤라틴 분해를 수행하였다: 즉, 써미신의 희석 완충용액 10㎕에 샘플 완충용액 2.5㎕(50mM 트리스-HCl, 5% SDS, 0.005% 브로모페놀 블루, 50% 글리세롤, pH 7.5)를 첨가한 다음, 이를 0.05% 젤라틴을 함유하는 0.1% SDS가 포함된 10% 폴리아크릴아마이드겔을 사용하여 상온에서 100V로 2시간 동안 전기영동시켰다. 이어, 겔을 Triton X-100이 포함된 50mM 인산염 완충액(pH 7.0)에 상온에서 1시간동안 침지하고, 60℃에서 12시간동안 정치시킨 다음, 겔을 염색용액(2.5% 쿠마시브릴리언트 블루(Coomassie Brilliant Blue) R-250, 25% 에탄올 및 10% 아세트산)으로 30분간 염색하고, 7% 아세트산용액에서 4시간 동안 세척하여, 과잉의 염료를 제거하였다. 그 결과, 써미신은 젤라틴을 겔의 외부로 확산될 수 있을 정도의 크기를 갖는 펩타이드로 가수분해하였으므로, 분해된 젤라틴 부위는 쿠마시브릴리언트 블루로 염색시키지 않았다. 따라서, 본 발명의 써미신은 60℃에서 젤라틴 가수분해 활성을 가짐을 확인할 수 있었다.In order to determine the gelatin degrading activity of thermcin, gelatin digestion of the enzyme was performed on SDS polyacrylamide gel as follows: 2.5 µl of sample buffer (50 mM Tris-HCl, 5% SDS, 0.005% bromophenol blue, 50% glycerol, pH 7.5), and then added to 100V at room temperature using 10% polyacrylamide gel with 0.1% SDS containing 0.05% gelatin. It was electrophoresed for hours. Subsequently, the gel was immersed in 50 mM phosphate buffer (pH 7.0) containing Triton X-100 at room temperature for 1 hour, left at 60 ° C for 12 hours, and then the gel was stained with a solution (2.5% Coomasibrillant Blue). Brilliant Blue) R-250, 25% ethanol and 10% acetic acid) for 30 minutes and washed in 7% acetic acid solution for 4 hours to remove excess dye. As a result, the thermini hydrolyzed the gelatin into a peptide having a size sufficient to diffuse out of the gel, so that the degraded gelatin site was not stained with Couma Brilliant Blue. Therefore, it was confirmed that the thermini of the present invention has gelatin hydrolytic activity at 60 ℃.

실시예 5-3: 써미신의 카제인 분해활성 Example 5-3 Casein Degradation Activity of Thermoxy

써미신이 카제인 가수분해 활성을 갖는지를 다음과 같은 방법으로 알아보았다: 즉, 써미신 50ng/㎖에 해당하는 써미신 희석용액 100㎕를 0.2% 카제인을 함유하는 0.1M 인산 칼륨 완충용액(pH 7.0) 900㎕에 첨가하고, 90℃에서 20분 동안 반응시켰다. 그런 다음, 15% 트리클로로아세트산 500㎕를 첨가하여 반응을 중지시키고, 반응 혼합물을 원심분리하여 수득된 상등액에 함유된 산-용해성 단쇄 폴리펩타이드의 양을 420nm에서의 흡광도로 결정하였다. 그 결과, 써미신은 90℃에서 카제인 가수분해 활성을 가짐을 확인할 수 있었다.To determine whether the thermini has a casein hydrolytic activity: 100 μl of the auxin dilution solution corresponding to 50 ng / ml of thermini, 0.1M potassium phosphate buffer containing 0.2% casein (pH 7.0 ) Was added to 900 μl and reacted at 90 ° C. for 20 minutes. The reaction was then stopped by addition of 500 μl 15% trichloroacetic acid and the amount of acid-soluble short chain polypeptide contained in the supernatant obtained by centrifugation was determined by absorbance at 420 nm. As a result, it was confirmed that the thermini has a casein hydrolytic activity at 90 ℃.

아울러, 써미신은 짧은 사슬의 폴리펩타이드를 생성하기 위하여 젤라틴뿐만 아니라, 콜라겐 타입 I, II, IV, 피브로넥틴 및 카제인을 가수 분해함을 SDS-PAGE로 확인하였다.In addition, it was confirmed by SDS-PAGE that thermini hydrolyzes not only gelatin but also collagen types I, II, IV, fibronectin and casein to produce short chain polypeptides.

실시예 5-4: 써미신 효소활성의 최적 온도 Example 5-4 Optimal Temperature of Thermsin Enzyme Activity

온도를 변화시키는 것을 제외하고는, 전기 실시예 5-1의 방법과 동일한 방법을 이용하여 써미신의 효소활성을 조사하였다(참조: 도 3). 도 3은 써미신의 효소활성과 온도와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에서 보듯이, 써미신은 pH 9.0의 측정조건에서 40 내지 95℃에서 활성을 나타내고, 최적 온도는 92,5℃로 확인되었다.Except for changing the temperature, the enzyme activity of the thermoxy was examined using the same method as in Example 5-1 (see Fig. 3). 3 is a graph showing the relationship between the enzyme activity of the thermoxy and the temperature. As shown in Figure 3, the thermini showed activity at 40 to 95 ℃ under the measurement conditions of pH 9.0, the optimum temperature was confirmed to be 92,5 ℃.

실시예 5-5: 써미신 효소활성의 최적 pH Example 5-5 Optimal pH of thermsin enzyme activity

합성기질 1의 용액을 다양한 pH를 갖는 완충제를 사용하여 제조하는 한편, 완충제로서 100mM HEPES 완충제를 pH 6.0 내지 8의 범위에서 사용하고, 100mM Tris-HCl를 pH 8.0에서 사용하며, 100mM CAPS 완충제를 pH 9.0 내지 11.0의 범위에서 사용하여 써미신의 효소활성을 pH에 따라 측정하였다(참조: 도 4). 도 4는 써미신의 효소활성과 pH와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서 보듯이, 써미신은 pH 6.0 내지 10.0에서 활성을 나타내며, 최적 pH는 9.0임을 확인할 수 있었다.A solution of Synthetic Substrate 1 was prepared using buffers with various pHs, while 100 mM HEPES buffer was used as a buffer in the range of pH 6.0 to 8, 100 mM Tris-HCl was used at pH 8.0, and 100 mM CAPS buffer was used at pH The enzymatic activity of the thermoxy was measured according to pH using in the range of 9.0 to 11.0 (see Figure 4). 4 is a graph showing the relationship between the enzyme activity of pH and the pH. As shown in Figure 4, the thermini shows activity at pH 6.0 to 10.0, it was confirmed that the optimum pH is 9.0.

실시예 5-6: 써미신의 열안정성 Example 5-6 Thermal Stability of Thermsin

써미신을 pH 9.0의 100mM CAPS 완충용액내에서 60℃과 80℃의 조건하에 다양한 기간 동안 방치한 후, 그들의 효소활성을 실시예 5-1의 방법을 사용하여 측정하고, 이를 비열처리한 대조군의 효소활성과 비교하였다(참조: 도 5). 도 5는 써미신의 효소활성과 열안정성과의 관계를 나타내는 그래프로서, (◆)는 60℃에서의 효소활성을 나타내고, (■)는 80℃에서의 효소활성을 나타낸다. 도 5에서 보듯이, 써미신은 80℃에서 30시간 열처리후에도 활성의 50%이상을 가지며, 60℃ 에서 120시간 열처리 후에도 활성의 50%이상을 갖는 놀라운 열안정성을 나타내었다.The thermini was left in a 100 mM CAPS buffer at pH 9.0 for various periods of time at 60 ° C. and 80 ° C., and then their enzyme activity was measured using the method of Example 5-1. Compared with the enzyme activity (see Fig. 5). 5 is a graph showing the relationship between the enzyme activity and the thermal stability of thermoxy, (◆) represents the enzyme activity at 60 ℃, (■) represents the enzyme activity at 80 ℃. As shown in Fig. 5, the thermini shows an amazing thermal stability having more than 50% of the activity even after heat treatment at 80 ℃ 30 hours, and at least 50% of the activity even after heat treatment at 60 ℃ 120 hours.

실시예 5-7: 써미신의 세제에 대한 안정성 Example 5-7 Stability of Thermiciin to Detergent

써미신을 80℃에서 30분간 열처리하여 활성화시키고, 0.1% 또는 1%의 농도로 SDS를 추가한 다음, 전기 용액 50㎕를 80℃에서 다양한 시간동안 반응시키고, 반응시킨 효소의 활성을 상기 실시예 5-1의 방법으로 측정하였다(참조: 도 6). 도 6은 써미신 효소활성의 SDS에 대한 안정성을 나타내는 그래프로서, (◆)는 0.1% SDS 존재하의 효소활성을, (■)는 1% SDS 존재하의 효소활성을 나타낸다. 도 6에서 보듯이, 써미신은 80℃에서 3시간 동안 SDS의 존재에서 60%의 활성을 유지하였는 바, 써미신이 SDS의 존재에서 높은 안정성을 가짐을 확인할 수 있었다.Therminicin was activated by heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes, SDS was added at a concentration of 0.1% or 1%, 50 μl of the electrolytic solution was reacted at 80 ° C. for various times, and the activity of the enzyme was reacted. It measured by the method of 5-1 (refer FIG. 6). Figure 6 is a graph showing the stability of the thermionic enzyme activity against SDS, (◆) shows the enzyme activity in the presence of 0.1% SDS, (■) shows the enzyme activity in the presence of 1% SDS. As shown in Figure 6, the auxin was maintained at 60% activity in the presence of SDS for 3 hours at 80 ℃, it can be seen that the thermini has a high stability in the presence of SDS.

실시예 5-8: 유기 용매에 대한 안정성 Example 5-8 Stability to Organic Solvents

써미신의 유기용매에 대한 안정성을 알아보기 위하여, 아세토니트릴을 대상으로 다음과 같이 조사하였다: 즉, 최종 농도가 30%가 되게 아세토니트릴을 함유하는 써미신 용액 각 50㎕를 80℃에서 다양한 시간동안 반응시키고, 그로부터 수득한 써미신의 효소활성을 실시에 5-1의 방법으로 측정하였다(참조: 도 7). 도 7은 써미신 효소활성의 아세토니트릴에 대한 안정성을 나타내는 그래프이다. 도 7에서 보듯이, 써미신은 30% 아세토니트릴의 존재 하에서 80℃에서 3시간 동안 처리하여도 효소활성이 80% 이상으로 나타났는 바, 써미신은 유기용매에 안정함을 알 수 있었다.In order to determine the stability of therminicin to organic solvents, acetonitrile was examined as follows: 50 μl of each acetonitrile solution containing acetonitrile at a final concentration of 30% at 80 ° C. for various times. And the enzymatic activity of the thermine obtained therefrom was measured by the method of Example 5-1 (see Fig. 7). 7 is a graph showing the stability of acetonitrile to acetonitrile. As shown in FIG. 7, the thermicin was found to be more than 80% of enzyme activity even after treatment at 80 ° C. for 3 hours in the presence of 30% acetonitrile.

실시예 5-9: 써미신의 효소활성에 대한 다양한 시약의 효과 Example 5-9 : Effect of Various Reagents on Enzyme Activity of Thermiciin

써미신에 여러 농도의 다양한 시약을 37℃에서 30분간 처리하고, 그로부터 수득한 써미신의 효소활성을 실시에 5-1의 방법으로 측정하고, 이를 시약이 첨가되지 않은 대조군의 효소활성과 비교하였다(참조: 표 2).Various reagents of various concentrations in the auxin were treated for 30 minutes at 37 ° C., and the enzyme activity of the obtained aminosine was measured by the method of Example 5-1, and compared with the enzyme activity of the control group without adding the reagent. (See Table 2).

다양한 시약에 의한 써미신의 효소활성Enzymatic Activity of Thermine by Various Reagents 시약의 종류Type of reagent 농도(mM)Concentration (mM) 잔여 써미신의 활성(%)% Of residual thecinin activity 대조군Control 100.0100.0 시아니미드(cyanimide)Cyanimide 0.11100.1110 122.792.193.2122.792.193.2 DTNBDTNB 0.11100.1110 124.619.46.5124.619.46.5 EDCEDC 0.11100.1110 102.6110.3112.2102.6110.3112.2 N-아세틸이미다졸(N-acetylimidazole)N-acetylimidazole 0.11100.1110 103.4121.0123.2103.4121.0123.2 NEMNEM 0.11100.1110 95.0127.395.395.0127.395.3 PCMBPCMB 0.11100.1110 90.6130.599.390.6130.599.3 페닐글라이옥살(phenylglyoxal)Phenylglyoxal 0.11100.1110 93.992.538.193.992.538.1 PMSFPMSF 0.11100.1110 101.880.09.5101.880.09.5 살리실알데히드(salicylaldehyde)Salicylaldehyde 0.11100.1110 101.880.09.5101.880.09.5 CaCl2 CaCl 2 0.110.11 104.599.3104.599.3 ZnCl2 ZnCl 2 0.110.11 76.730.776.730.7 CuSO4 CuSO 4 0.110.11 55.526.455.526.4 MnCl2 MnCl 2 0.110.11 96.591.796.591.7 MgCl2 MgCl 2 0.110.11 101.0113.5101.0113.5

상기 표 2에서 보듯이, 페닐메탄설포닐 플루라이드(PMSF, phenylmehthansulfonyl fluride), DTNB, 살리실알데하이드, 페닐글리옥살, ZnCl2및 CuSO4를 처리하였을 때, 써미신의 효소활성이 감소됨을 확인하였다.As shown in Table 2, when treated with phenylmethanesulfonyl fluide (PMSF, phenylmehthansulfonyl fluride), DTNB, salicylaldehyde, phenylglyoxal, ZnCl 2 and CuSO 4 , it was confirmed that the enzyme activity of the thermoxy is reduced .

실시예 6: 형질전환체의 작제 Example 6 Construction of a Transformant

써미신을 발현하는 효소의 전구체에 대한 유전자를 포함하는 벡터를 작제하기 위하여, 우선 써미신의 유전자를 코딩하는 2.6kb DNA를 함유하고 있는 서브클론인 pTAY를 주형으로 하고, 프라이머(ProEX-IF) 5'-CTC AAA AGG ATC C AA G GA AAT CTA TAC-3'(서열번호 9)와 프라이머(ProEX-001R) 5'-ACA GAG CTC TTA AAC TTT TTT TAA AGC-3'(서열번호 10)을 사용하여 PCR을 수행하였는데, 구체적으로 주형 50ng, 프라이머 10pmol, DNA 중합효소 0.25unit를 포함한 전체 반응용액 50㎕를, 95℃에서 2분간 변성시키고, 95℃에서 30초, 55℃에서 50초 및 72℃ 1분 20초간의 반응을 25회 반복수행하여 PCR 생성물을 수득하였다. 이때, 프라이머(ProEX-IF)의 AAG는 프로효소 유전자에 대한 시작코돈을, 프라이머(ProEX-001R)의 TTA는 유전자에 대한 정지코돈의 상보적인 서열을 나타낸다.In order to construct a vector containing a gene for a precursor of an enzyme expressing the thermoxy, a subclonal pTAY containing 2.6 kb DNA encoding the gene of the thermoxy was used as a template, followed by a primer (ProEX-IF). 5'-CTC AAA AGG ATC C AA G GA AAT CTA TAC-3 '(SEQ ID NO: 9) and Primer (ProEX-001R) 5'-ACA GAG CTC TTA PCR was performed using AAC TTT TTT TAA AGC-3 '(SEQ ID NO: 10). Specifically, 50 μl of the total reaction solution containing 50 ng of template, 10 pmol of primer, and 0.25 units of DNA polymerase was denatured at 95 ° C. for 2 minutes. The reaction was repeated 25 times for 30 seconds at 95 ° C, 50 seconds at 55 ° C, and 1 minute 20 seconds at 72 ° C to obtain a PCR product. At this time, AAG of the primer (ProEX-IF) represents the start codon for the proenzyme gene, and TTA of the primer (ProEX-001R) represents the complementary sequence of the stop codon for the gene.

전기 PCR 생성물을 pGEM T-easy 벡터에 삽입하고, 제한효소인BamHI 및SacI으로 절단하여 수득한 절편의 염기서열을 DNA 서열자동분석기를 이용하여 확인하였다. 아울러, 전기 절편을 과발현 벡터인 pQE30에 삽입하고, 이를 "pQEX1"으로 명명하였다(참조: 도 8). 이어, 전기 벡터를 대장균 M15(pREP4)(E.coliM15(pREP4))에 삽입하여 작제된 형질전환체를 대장균 M15(pREP4+pQEXI)(E.coliM15(pREP4+pQEXI))로 명명하고, 이를 2000년 7월 12일자로 서울특별시 서대문구 홍제 1동 361-221번지에 소재한 사단법인 한국종균협회에 기탁번호 KFCC-11182로 기탁하였다.The nucleotide sequence of the fragment obtained by inserting the PCR product into the pGEM T-easy vector and digested with restriction enzymes BamH I and Sac I was confirmed using a DNA sequence analyzer. In addition, the electrical fragment was inserted into the overexpression vector pQE30, which was named "pQEX1" (see Figure 8). Then, the transformant constructed by inserting the electric vector into E. coli M15 (pREP4) ( E. coli M15 (pREP4)) was named E. coli M15 (pREP4 + pQEXI) ( E. coli M15 (pREP4 + pQEXI)). It was deposited on July 12, 2000, with the deposit number KFCC-11182, to the Korean spawn association of corporation, 361-221 Hongje 1-dong, Seodaemun-gu, Seoul.

실시예 7: 형질전환체의 배양 및 써미신의 수득 Example 7 Cultivation of Transformant and Obtaining Thermsin

전기 형질전환체를 50㎍/㎖ 앰피실린과 10㎍/㎖ 카나마이신이 포함된 3㎖의 LB배지 5개에 접종하고, 37℃에서 12시간 동안 배양한 다음, 동일한 성분의 200㎖ 배지 5개에 다시 접종하여, 37℃에서 3시간 동안 배양하였다. 그런 다음, 배지에 1mM이 되도록 이소프로필티오갈락토사이드(isopropylthiogalactoside, IPTG)를 첨가하고, 25℃에서 5시간 동안 배양하였다.The transformants were inoculated in five 3 ml LB medium containing 50 µg / ml ampicillin and 10 µg / ml kanamycin, incubated at 37 ° C. for 12 hours, and then in five 200 ml media of the same component. Inoculated again and incubated for 3 hours at 37 ℃. Then, isopropylthiogalactoside (IPTG) was added to the medium to 1 mM, and incubated at 25 ° C. for 5 hours.

이어, 과발현시킨 배양액 1ℓ를 4,000 ×g에서 10분간 원심분리하여 균체를 얻은 후, 균체 1g당 결합 완충용액(binding buffer, 5mM 이미다졸, 0.5M NaCl, 20mM Tri-HCl pH 7.9) 4㎖의 비율로 혼합하고, 초음파 분쇄기로 전기 세포 혼합액을 30초씩 5회 처리한 다음, 14,000 ×g에서 20분간 원심분리하여 수득한 상층액을 세포추출액으로 사용하였다. 그런 다음, 10mg/㎖의 세포추출액 10㎖을 결합 완충용액으로 평형화시킨 His-tag 친화력 컬럼(affinity column, 0.5 ×1.2㎝)에 도입하고, 10㎖의 결합 완충용액과 10㎖의 세척 완충용액(washing buffer, 60mM 이미다졸, 0.5M NaCl, 20mM Tri-HCl pH 7.9)으로 세척한 후, 3㎖의 용리 완충용액(elution buffer, 1M 이미다졸, 0.5M NaCl, 40mM Tris-HCl pH 7.9)으로 용출시키고, 이를 500㎕씩 분획하였다. 이어, 각 분획을 겔 컬럼(gel filtration column, Sephadex G-25, Bio-Rad, U.S.A.)에 도입하여, 각 분획에 함유된 염을 제거한 다음, SDS-PAGE한 결과, 44kDa, 35kDa, 12kDa 및 10kDa의 분자량에 해당하는 밴드를 나타내었다. 이러한 밴드들의 분자량은 각각 써미신의 본래의 크기, SDS-PAGE하기 위한 열처리에 의하여 활성형으로 전환된 크기, 프로 펩타이드에 His-tag가 붙어 있는 크기 및 프로펩타이드의 크기로 확인되었다. 이어, 재조합 써미신의 효소활성을 확인한 결과, 전기 실시예 5에서 입증된 써미신의 효과와 동일한 결과를 얻었는 바, 본 발명의 형질전환체를 이용하여 써미신과 동일한 재조합 써미신을 효과적으로 생산할 수 있음을 확인할 수 있었다.Subsequently, 1 L of the overexpressed culture solution was centrifuged at 4,000 x g for 10 minutes to obtain cells, and then, 4 g of binding buffer (binding buffer, 5 mM imidazole, 0.5 M NaCl, 20 mM Tri-HCl pH 7.9) per 1 g of cells was obtained. After mixing, and treating the electric cell mixture with an ultrasonic grinder five times for 30 seconds each, the supernatant obtained by centrifugation for 20 minutes at 14,000 × g was used as a cell extract. Then, 10 ml of 10 mg / ml cell extract was introduced into a His-tag affinity column equilibrated with binding buffer (0.5 x 1.2 cm), 10 ml of binding buffer and 10 ml of washing buffer ( washing buffer, 60 mM imidazole, 0.5 M NaCl, 20 mM Tri-HCl pH 7.9), followed by elution with 3 ml of elution buffer (1 M imidazole, 0.5 M NaCl, 40 mM Tris-HCl pH 7.9). And fractionated 500 μl. Subsequently, each fraction was introduced into a gel column (gel filtration column, Sephadex G-25, Bio-Rad, USA) to remove the salts contained in each fraction, followed by SDS-PAGE, 44kDa, 35kDa, 12kDa and 10kDa. The band corresponding to the molecular weight of was shown. The molecular weight of these bands was confirmed by the original size of the thermyn, the size converted to the active form by heat treatment for SDS-PAGE, the size of the His peptide attached to the propeptide and the size of the propeptide. Subsequently, as a result of confirming the enzymatic activity of the recombinant themisin, the same result as the effect of the thermine demonstrated in Example 5 was obtained. Thus, the transformant of the present invention can be effectively used to produce the same recombinant thermine. It could be confirmed.

실시예 8: 수득된 써미신의 분자량 및 N-말단 아미노산 서열의 결정 Example 8 Determination of Molecular Weight and N-Terminal Amino Acid Sequence

전기 수득된 재조합 써미신을 SDS-PAGE한 후, 이를 PVDF막(Schleicher Schuell, Germany)에 이동시키고, 막을 1% 쿠마시브릴리언트 블루 R-250가 함유된 50% 메탄올로 염색한 다음, 60% 메탄올 용액으로 탈색시켜서 단백질이 포함된 부분에만 염색되도록 하였다. 전기 단백질 부분이 포함된 막 부분을 가지고 재조합 써미신의 N-말단 아미노산 서열을 결정하였다.After the SDS-PAGE of the previously obtained recombinant thermini, it was transferred to a PVDF membrane (Schleicher Schuell, Germany), and the membrane was stained with 50% methanol containing 1% coumabrilliant blue R-250 and then 60% methanol The solution was bleached so that only the portion containing the protein was stained. The N-terminal amino acid sequence of the recombinant thermini was determined with the membrane portion containing the former protein portion.

한편, 도 9는 써미신의 DNA 염기서열로부터 유추되는 아미노산 서열을 나타내는데, 어두운 부분은 성숙형 써미신의 서열을 표시한다. 전기 결정된 N-말단 아미노산 서열은 도 9의 아미노산 서열 중 103 내지 106의 아미노산 서열과 일치함을 확인하고, 이로부터 성숙한 써미신은 103 아미노산 서열이후를 포함하는 폴리펩타이드로 구성된 효소임을 알 수 있었다.On the other hand, Figure 9 shows the amino acid sequence inferred from the DNA nucleotide sequence of the thermoxy, the dark part shows the sequence of the mature thermoxy. The determined N-terminal amino acid sequence is consistent with the amino acid sequence of 103 to 106 of the amino acid sequence of Figure 9, from which it can be seen that the mature thermoxy is an enzyme consisting of a polypeptide including after the 103 amino acid sequence.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 고온균인 서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii,KFCC-11116)로부터 분리되며, 고열안정성의 단백질분해효소 활성을 나타내는 써미신(Thermicin), 그를 코딩하는 게놈 DNA, 전기 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물 및 전기 형질전환된 미생물로부터 재조합 써미신을 제조하는 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 써미신을 코딩하는 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물을 배양한 다음, 이로부터 써미신을 수득하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 써미신을 대량 제조할 수 있으며, 전기 제조된 써미신은 고온, 고열, 세제 및 유기용매에 안정한 특성을 가지는 바, 본 발명의 써미신을 세제의 첨가제, 식품가공, 피혁의 공정, 콜라겐을 이용한 산업 및 역반응을 이용한 화학적 합성 등에 효과적으로 사용될 수 있다.As described and demonstrated in detail above, the present invention is isolated from Thermoanaerobacter yonseii ( KFCC-11116) , which is a high-temperature bacterium, and shows thermicin, a genome encoding the thermostable protease activity. Provided are a method for producing a recombinant thermini from a microorganism transformed with an expression vector comprising DNA, genomic DNA encoding the electric thermini and an electrotransformed microorganism. According to the present invention, culturing a microorganism transformed with an expression vector comprising genomic DNA encoding the acecin can be produced in a large amount by the method comprising the step of obtaining a thecein from it, Since the prepared acecin has stable properties at high temperatures, high temperatures, detergents and organic solvents, the thermini of the present invention can be effectively used in additives, food processing, leather processing, industrial synthesis using collagen, and chemical reaction using reverse reaction. Can be used.

Claims (6)

서모언에어로박터 연세이(Thermoanaerobacter yonseii, KFCC-11116)로부터 유래된 단백질분해효소인 써미신(Thermicin)을 코딩하며, 서열번호 7의 염기서열로 나타내어지는 게놈 DNA.A genomic DNA encoding thermicin, a proteolytic enzyme derived from Thermoanaerobacter yonseii (KFCC-11116), represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO. 제 1항의 게놈 DNA로부터 유추되며, 서열번호 8의 아미노산 서열로 나타내어지는 단백질분해효소인 써미신(Thermicin).Thermicin, which is a protease derived from the genomic DNA of claim 1 and represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 8. 제 1항의 써미신의 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터 pQEXI.An expression vector pQEXI comprising genomic DNA of thermoxy of claim 1. 제 3항의 발현벡터 pQEXI으로 형질전환된 대장균 M15(pREP4 +pQEXI)(E. coliM15(pREP4 +pQEXI), KFCC-11182). E. coli M15 (pREP4 + pQEXI) transformed with the expression vector pQEXI of claim 3 ( E. coli M15 (pREP4 + pQEXI), KFCC-11182). 제 1항의 써미신의 게놈 DNA를 포함하는 발현벡터로 형질전환된 미생물을 배양한 다음, 이로부터 써미신을 수득하는 단계를 포함하는 써미신의 제조방법.The method of preparing the thermini comprising culturing the microorganism transformed with the expression vector comprising the genomic DNA of the thermoxy of claim 1, and then obtaining the thecin. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 형질전환된 미생물은 대장균 M15(pREP4 +pQEXI)Transformed microorganism was Escherichia coli M15 (pREP4 + pQEXI) (E. coliM15(pREP4 +pQEXI), KFCC-11182)인 것을 특징으로 하는( E. coli M15 (pREP4 + pQEXI), KFCC-11182) characterized in that 써미신의 제조방법.Method of making therminicin.
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