KR100461906B1 - Process For Preparation of Bacteriorhodopsin Using Halobacterium sp. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 할로박테리움 속(Halobacteriumsp.) 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기까지 회분배양한 다음 배양액의 일부는 박테리오로돕신을 발현시키는데 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 속 미생물의 고농도 생산에 사용함으로써 연속적으로 박테리오로돕신을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 박테리오로돕신 제조방법은 할로박테리움 속 미생물의 배양과 박테리오로돕신의 발현을 구별하여 실시함으로써 고농도의 할로박테리움 속 미생물 및 박테리오로돕신을 단시간내에 연속적으로 대량생산하는데 유효하게 사용될 수 있다.The present invention relates to a method for producing bacteriododoxin using Halobacterium sp. Specifically, the present invention is a batch culture of the microorganisms of Halobacterium until the end of the logarithmic period, and then a part of the culture medium is used to express the bacteriododocin and the remaining cultures are used to continuously produce the bacteriorodoxin by the high concentration production of the microorganisms of Halobacterium It is about a method. The method for producing bacteriododoxin of the present invention can be effectively used to continuously produce high concentrations of halobacterium sp. Microorganisms and bacteriododoxin within a short time by culturing the culture of the microorganism of the genus Halobacterium and the expression of the bacteriododoxin.

Description

할로박테리움 속 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법{Process For Preparation of Bacteriorhodopsin Using Halobacterium sp.}Process for Preparation of Bacteriorhodopsin Using Halobacterium sp.

본 발명은 할로박테리움 속(Halobacteriumsp.) 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기까지 회분배양한 다음 배양액의 일부는 박테리오로돕신을 발현시키는데 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 속 미생물의 고농도 생산에 사용함으로써 연속적으로 박테리오로돕신을 대량 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing bacteriododoxin using Halobacterium sp. Specifically, the present invention is batch culture of the microorganisms of the halobacterium until the end of the logarithmic period, and then a part of the culture is used to express the bacteriododocin, and the remaining cultures are used to continuously produce a large amount of the bacteriododocin by the high concentration production of the microorganisms of the Halobacterium. It is about how to.

박테리오로돕신은 할로박테리움 속(Halobacteriumsp.) 미생물의 세포막을관통하고 있는 색소단백질(chromoprotein)로서 단백질 부분인 박테리오옵신(bacter ioopsin)과 발색단(chromophore)인 레티날(retinal)로 구성되어 있다(Oesterhelt and Tittor, TIBS 14, 57-61 (1989)). 박테리아내에서 박테리오로돕신(bacterio rhodopsin)은 광활성 양성자 펌프(photoactivatable proton pump)의 역할을 함으로써 빛 에너지를 양성자 구동력(proton motive force)으로 전환시켜 세포의 ATP 수준을 유지시킨다. 박테리오로돕신은 빛의 조사 여부에 따라 단백질 구조가 변화되어 수소이온(proton)을 방출 또는 흡입함으로써 세포 대사를 유지하기 위한 에너지(ATP)를 공급하는 역할을 한다. 세포내 ATP 공급을 위한 박테리오로돕신의 가역적인 광순환(photocylce) 특성이 밝혀지면서, 이를 바이오컴퓨터(biocomputer) 및 생물전자소자에서의 광학적 데이터 저장(optical data storage)에 적용하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있다(R.R. Birge, Scientific American March 66-71 (1995); N. N. Vsevolodov, G. R. Ivanits, Biophysis 30(5), 962-967 (1985); 미국특허공보 제5,253,198호).Bacteriorhodoxin is a chromoprotein that penetrates the cell membranes of Halobacterium sp. Microorganisms and is composed of the protein part bacter ioopsin and the chromophore retinal (Oesterhelt). and Tittor, TIBS 14, 57-61 (1989)). In bacteria, bacterio rhodopsin acts as a photoactivatable proton pump to convert light energy into proton motive force to maintain cell ATP levels. Bacteriododoxin acts to supply energy (ATP) to maintain cellular metabolism by changing the protein structure depending on whether light is irradiated to release or inhale protons. As the reversible photocylce properties of bacteriododocin for intracellular ATP supply have been revealed, studies are actively underway to apply it to optical data storage in biocomputers and bioelectronic devices. (RR Birge, Scientific American March 66-71 (1995); NN Vsevolodov, GR Ivanits, Biophysis 30 (5), 962-967 (1985); US Pat. No. 5,253,198).

박테리오로돕신의 제조방법에 대한 연구는 1974년 오스터헬트에 의해 소개되었다. 이 보고에 의하면 할로박테리움 할로비움을 염화나트륨, 황산마그네슘 수화물, 구연산나트륨, 염화칼륨 및 펩톤으로 구성된 배양액을 사용하여 빛의 조사 조건하에서 39℃, 분당 4L의 공기 공급 및 200rpm의 속도로 교반하면서 90시간 배양하여 20-50mg/L의 박테리오로돕신을 생산하였다(D. Oesterhelt et al., Methods Enzymol., 31, 667-678 (1974)). 이때, 할로박테리움 할로비움은 낮은 용존산소와 빛이 있는 조건에서 배양되었는데, 박테리아의 증식곡선과 박테리오로돕신의 발현곡선이 비례하지 않음을 보여주었다. 즉, 박테리오로돕신은 박테리아 증식곡선의 쇠퇴기(retardated growth phase)때부터 발현되기 시작하여 정지기(stationary phase)까지 유지되고 있어 할로박테리움 할로비움의 성장조건과 박테리오로돕신의 발현조건이 상이하다는 것을 암시하고 있다.A study on the production of bacteriododocin was introduced by Osterhelm in 1974. According to this report, halobacterium halovium was cultured using sodium chloride, magnesium sulfate hydrate, sodium citrate, potassium chloride, and peptone under a light irradiation condition at a temperature of 39 ° C., 4 L / min air supply and agitation at 200 rpm for 90 hours. Incubation produced 20-50 mg / L of bacteriododocin (D. Oesterhelt et al., Methods Enzymol., 31, 667-678 (1974)). At this time, halobacterium halovium was cultured under low dissolved oxygen and light conditions, showing that the growth curve of bacteria and the expression curve of bacteriododocin were not proportional. In other words, the bacteriorhodoxin is expressed from the retardated growth phase of the bacterial growth curve and is maintained until the stationary phase, suggesting that the growth conditions of the halobacterium halovium and the expression conditions of the bacteriorhodoxin are different. .

한편, 쿠시너는 박테리오로돕신을 생산하기 위해 할로박테리움 할로비움을 회분배양 방법으로 배양하였으나 배양과정에서 배출되는 대사산물이 할로박테리움 할로비움의 증식을 억제하여 대량생산에는 한계가 있었다(D. J. Kushiner, Biotechnol., 8, 237-245 (1966)).On the other hand, Cushin cultivated halobacterium halovium in a batch culture method to produce bacteriorhodosin, but the metabolites released during the cultivation process inhibited the growth of halobacterium halovium and limited its mass production (DJ Kushiner, Biotechnol). , 8, 237-245 (1966)).

또한, 대한민국특허 공개공보 제1999-16880호에는 할로박테리아를 이용한 박테리오로돕신의 제조방법이 개시되어 있다. 상기 발명은 종배양된 할로박테리아를 내부필터 및 외부필터가 장착된 배양기에 접종하여 호기적인 조건에서 회분배양한 다음 연속배양으로 전환하여 할로박테리아를 고농도로 배양하고 용존산소를 낮게 유지하여 박테리오로돕신을 발현시키는 방법으로 배양시간이 150시간 이상 되었을 때 배양액 1L로부터 125-200mg의 박테리오로돕신이 정량되었다. 상술한 발명은 작은 부피의 배양에서는 효과적이나 많은 부피의 배양액이나 또는 고농도 배양액의 경우에는 배양기에 장착된 필터가 막히는 문제점이 발생할 수 있다. 또한, 필터의 가격이 고가이며 수명이 한정되어 있으므로 대량생산을 위한 규모가 큰 공정에서는 적용되기 어려우며 전체 배양 시간이 150시간 이상으로 장시간이 소요되므로 생산성(productivity)이 떨어지는 단점이 있다.In addition, Korean Patent Laid-Open Publication No. 1999-16880 discloses a method for producing bacteriododoxin using halobacteria. The present invention is inoculated in the incubator equipped with an inner filter and an outer filter to culture the halo bacteria in aerobic conditions, and then converted to continuous culture to culture the halo bacteria in high concentrations and keep the dissolved oxygen low to express the bacteriododocin When the incubation time was 150 hours or more, 125-200 mg of bacteriododocin was quantified from 1 L of the culture solution. The above-described invention is effective in a small volume of culture, but in the case of a large volume of culture medium or a high concentration of culture solution, a problem may occur that the filter mounted in the incubator is clogged. In addition, since the price of the filter is expensive and the lifetime is limited, it is difficult to apply in a large process for mass production, and the total incubation time is longer than 150 hours, so there is a disadvantage in that productivity is reduced.

따라서, 아직까지 미래의 생물전자소자로 각광받고 있는 박테리오로돕신의대량생산을 위한 경제적이고 실용적인 방법은 개발되지 못하였다고 할 수 있다.Therefore, economic and practical methods for mass production of bacteriododocin, which are still in the spotlight as future bioelectronic devices, have not been developed.

이에 본 발명자들은 박테리오로돕신의 대량생산방법을 연구하던 중 할로박테리움 속 미생물의 배양단계 및 박테리오로돕신의 발현단계를 구별하여 실시하여 단시간내에 연속적으로 박테리오로돕신을 대량생산할 수 있는 공정을 개발함으로써 본 발명을 완성하였다.Therefore, the present inventors completed the present invention by developing a process for mass production of bacteriododocin in a short time by performing the step of distinguishing the culture step of the microorganism of the genus Halobacterium and the expression step of the bacteriododoxin while studying the mass production method of the bacteriododocin. .

본 발명은 할로박테리움 속 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 본 발명은 할로박테리움 속 미생물의 종배양단계, 할로박테리움 속 미생물의 회분배양단계, 회분배양에서 회수한 배양액의 일부를 이용한 박테리오로돕신의 발현단계 및 회분배양에서 회수한 나머지 배양액을 이용한 할로박테리움 속 미생물의 연속배양단계로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention provides a method for producing bacteriododocin using microorganisms of the genus Halobacterium. Specifically, the present invention is a halobacterium spp. Culturing step, a halobacterium spp. Batch culture step, the expression step of the bacteriododocin using a part of the culture solution recovered in the batch culture and halo using the remaining cultures recovered in the batch culture It is characterized by consisting of a continuous culture step of microorganisms in the bacterium.

도 1은 본 발명에 따른 할로박테리움 속 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법을 단계별로 도시한 것이다.1 is a step-by-step illustration of a method for producing bacteriododocin using a microorganism of the genus Halobacterium according to the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 회분배양시 할로박테리움 할로비움의 성장곡선 및 박테리오로돕신의 발현곡선을 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the growth curve of the halobacterium halobium and the expression curve of bacteriododocin during batch culture according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 할로박테리움속 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 본 발명은 박테리오로돕신의 발현단계와 할로박테리움 속 미생물의 배양단계를 구별하여 실시함으로써 연속적으로 비교적 단시간내에 박테리오로돕신을 대량생산하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method for producing bacteriododocin using halobacterium microorganisms. Specifically, the present invention provides a method of mass-producing bacteriorodopsin in a relatively short time by performing a distinction between the expression stages of the bacteriorodopsin and the culture step of the microorganisms of the genus Halobacterium.

할로박테리움 속 미생물은 호염성세균으로 호기적인 조건에서는 산소를 이용하여 ATP를 생산하고 혐기적인 조건에서는 박테리오로돕신의 광순환에 의해 ATP를생산한다. 호기적으로 성장한 할로박테리움 속 미생물의 세포막은 많은 캐로티노이드(carotenoid)성분으로 인해 적색을 띠지만, 혐기적 조건에서는 새로운 구성요소인 자색막(purple membrane)의 합성이 유도된다. 박테리오로돕신(Bacterio rhodopsin)은 혐기적 환경에서 새롭게 나타나는 단백질이다. 따라서, 할로박테리움 속 미생물을 이용하여 박테리오로돕신을 생산하기 위해서는 산소 농도를 낮게 유지하여야 한다. 그러나, 할로박테리움 속 미생물은 혐기적 환경에서 빛을 이용하여 ATP를 생성할 수는 있지만 성장할 수는 없다. 이는 박테리오로돕신의 발현조건과 할로박테리움 속 미생물의 배양조건이 상이하므로 박테리오로돕신의 발현단계와 할로박테리움 속 미생물의 배양단계가 구별되어야 함을 의미한다. 본 발명은 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기까지 회분배양한 다음 배양액의 일부는 박테리오로돕신을 발현시키는데 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 속 미생물의 고농도 배양에 사용한 후 고농도로 배양된 할로박테리움 속 미생물의 배양액 일부를 다시 박테리오로돕신 발현에 사용하고 나머지 배양액을 할로박테리움 속 미생물의 배양에 사용함으로써 연속적으로 박테리오로돕신을 대량 제조하는 방법을 제공한다.Microorganisms in the genus Halobacterium are basophils and produce ATP using oxygen under aerobic conditions, and ATP by photocirculation of bacteriododocin under anaerobic conditions. The cell membranes of aerobic microorganisms of aerobic growth are red due to many carotenoids, but in anaerobic conditions, a new component, purple, is induced. Bacterio rhodopsin is a newly emerging protein in an anaerobic environment. Therefore, in order to produce bacteriododocin using microorganisms of the genus Halobacterium, the oxygen concentration must be kept low. However, microorganisms in the genus Halobacterium can produce ATP using light in an anaerobic environment, but cannot grow. This means that the expression conditions of bacteriododocin and the culture conditions of the microorganisms of Halobacterium are different, so that the expression stage of the bacteriododoxin and the culture stage of the microorganisms of Halobacterium should be distinguished. In the present invention, the microorganisms of the genus Halobacterium are batch-cultured until the end of the logarithmic period, and then a part of the culture medium is used to express bacteriododocin, and the remaining culture medium is used for the high concentration culture of the microorganisms of the genus Halobacterium, and then the microorganisms of the genus Halobacterium cultured at high concentration. By using a portion of the culture medium of the bacteriododocin again and the remaining cultures for the cultivation of the microorganism of the genus Halobacterium provides a method for continuously producing a large amount of bacteriododocin.

본 발명에 따른 박테리오로돕신의 제조방법은 다음의 4단계로 구성된다.The method for producing bacteriododoxin according to the present invention consists of the following four steps.

제 1단계 : 할로박테리움 속 미생물을 종배양 배지에 접종하고 진탕배양하여 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 말기가 될 때까지 종배양하는 단계;First step: seed culture of the halobacterium microorganisms in the seed culture medium and shaken culture until the growth curve of the microorganisms of the halobacterium reaches the end of the logarithmic period;

제 2단계 : 상기 제 1단계에서 획득한 종배양액을 본 배양 배지가 들어있는 배양기에 1-10%(v/v) 접종하여 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 말기가 될 때까지 회분배양하는 단계;Second step: inoculate 1-10% (v / v) of the culture medium obtained in the first step into the incubator containing the culture medium until the growth curve of the microorganisms in the halobacterium reaches the end of the log phase Culturing;

제 3단계 : 상기 제 2단계에서 회수한 배양액의 일부를 새로운 배양기로 이동시켜 산소공급이 제한된 조건으로 할로박테리움 속 미생물이 정지기에 이를 때까지 배양함으로써 박테리오로돕신을 발현시키는 단계; 및Step 3: expressing the bacteriododocin by transferring a part of the culture solution recovered in the second step to a new incubator and culturing until the microorganisms in the halobacterium reach a stationary condition with limited oxygen supply; And

제 4단계 : 상기 제 2단계에서 회수한 나머지 배양액에 새로운 배지를 공급하여 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 초기가 되도록 조절한 다음 연속배양하는 단계로 구성됨을 특징으로 한다.Fourth step: by supplying a new medium to the remaining culture solution recovered in the second step, the growth curve of the microorganisms in the halobacterium is characterized in that it consists of the step of continuous culture followed by adjusting the growth curve.

본 발명의 박테리오로돕신의 바람직한 제조방법은 도 1에 나타낸 바와 같으며 단계별로 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Preferred method for producing the bacteriododocin of the present invention is as shown in Figure 1 and described in more detail step by step as follows.

제 1단계First stage

할로박테리움 속 미생물의 종배양단계Species Culture Stage of Microorganisms in Halobacterium

종배양(seed culture)은 보존된 상태의 할로박테리움 속 미생물을 활성화시켜 본배양의 접종원으로 사용하기 위함이다. 배양액에 균을 접종하면 잠시동안 균이 생육하지 않고 배지의 새로운 환경에 적응하는 유도기(lag phase)를 거치게 된다. 이러한 유도기를 단축하기 위해서는 균을 활성화시킨 다음 최적의 접종량을 첨가해야 한다. 본 발명에서 종배양을 위한 배지는 염화나트륨 200∼300g/L, 황산마그네슘 7수화물 10-30g/L, 구연산나트륨 2-5g/L, 염화칼륨 1-3g/L, 펩톤 5-15g/L 및 효모추출물 0.1-2.0g/L가 첨가된 배양액을 사용할 수 있다. 바람직하게는 염화나트륨 220-270g/L, 황산마그네슘 7수화물 15-25g/L, 구연산나트륨 2-3g/L, 염화칼륨 1.5-2.5g/L, 펩톤 8-10g/L 및 효모추출물 0.5-1.0g/L가 첨가된 배양액을 사용할 수 있다. 배지 내 pH는 6-8로 조절하며 바람직하게는 7.2-7.4가 되도록 조절하여 사용한다. 상기 종배양을 위한 배지를 오토클래이브를 사용하여 약 120℃에서 약 15분간 멸균한다. 멸균된 배지에 할로박테리움 속 미생물을 접종하고 35-40℃, 바람직하게는 36-38℃에서 150-250rpm으로 진탕배양한다. 스펙트로포터미터 (spectrophotometer)로 측정하여 배양액의 흡광도가 660nm에서 1.0-2.0, 바람직하게는 1.2-1.3이 되면 정지하고 회분배양을 위한 접종원으로 사용한다. 이때, 할로박테리움 속 미생물은 바람직하게는 할로박테리움 할로비움(Halobacterium halobium; ATCC 29341, 33171, 43214)을 사용할 수 있다.Seed culture is for activating microorganisms in the preserved state of Halobacterium to use as an inoculum of the main culture. Inoculation of the bacteria into the culture medium undergoes a lag phase that does not grow for a while and adapts to the new environment of the medium. In order to shorten this induction period, it is necessary to activate the bacteria and then add an optimal inoculation amount. Medium for seed culture in the present invention is sodium chloride 200 ~ 300g / L, magnesium sulfate heptahydrate 10-30g / L, sodium citrate 2-5g / L, potassium chloride 1-3g / L, peptone 5-15g / L and yeast extract Cultures with 0.1-2.0 g / L added can be used. Preferably sodium chloride 220-270 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 15-25 g / L, sodium citrate 2-3 g / L, potassium chloride 1.5-2.5 g / L, peptone 8-10 g / L and yeast extract 0.5-1.0 g / Cultures with L added can be used. The pH in the medium is adjusted to 6-8, preferably adjusted to 7.2-7.4. The culture medium for the species is sterilized at about 120 ° C. for about 15 minutes using an autoclave. The microorganisms of the genus Halobacterium are inoculated in sterile medium and shaken at 150-250 rpm at 35-40 ° C, preferably 36-38 ° C. When measured by spectrophotometer (spectrophotometer) the absorbance of the culture solution at 1.0-2.0, preferably 1.2-1.3 at 660nm is stopped and used as an inoculum for batch culture. At this time, the microorganism of the genus Halobacterium may be preferably used Haloacterium halobium (ATCC 29341, 33171, 43214).

제 2단계2nd step

할로박테리움 속 미생물의 회분배양단계Batch Culture Step of Microorganisms in Halobacterium

회분배양(batch culture)은 초기에 한번 배지를 채운 후 더 이상의 영양물질의 공급이나 제거가 없는 배양기에서 균주를 배양하는 방법이다. 할로박테리움 속 미생물의 회분배양을 위한 배지 조성은 제 1단계에서 사용된 종배양용 배지 조성과 같다. 배양 조건으로 배양기의 크기는 특별한 제한이 없으나 바람직하게는 10L의 배양기를 사용한다. 배양을 시작할 때 총 배양액 부피(working volume)는 배양기의 50-100% (v/v)가 되도록 한다. 예를 들어, 10L의 배양기를 사용하는 경우 배양액 부피가 5-10L가 되도록 한다. 제 1단계에서 제조한 종배양액의 접종량은 전체 배양액의 1-10%(v/v)가 되도록 하며, 바람직하게는 1-5%(v/v)를 접종한다. 공기공급은 제균된 공기를 1분에 배양액 1L 당 1.0-1.5L(1.0-1.5v/v/m)씩 공급하고, 바람직하게는 1분에 배양액 1L 당 약 1.0L(1v/v/m)의 속도로 공급한다. 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30 내지 60cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하며 별도의 교반은 하지 않는다. 배양온도는 35-40℃로 유지하며 바람직하게는 36-38℃로 유지한다. 배양시간은 할로박테리움 속 미생물이 대수기(exponential phase) 말기에 이르면 정지한다. 바람직하게는 배양액을 스펙트로포터미터(spectrophotometer)를 사용하여 약 660nm에서 흡광도를 측정하였을 때 1.0-2.0이 되면 배양을 종료한다. 더욱 바람직하게는 흡광도가 1.2-1.3이 되면 배양을 종료한다. 배양종료까지의 시간은 30-40시간이 소요되며 바람직하게는 약 35시간이 소요된다. 배양이 완료되면, 배양액의 일부는 박테리오로돕신의 발현을 위해 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 속 미생물의 연속배양에 사용한다. 바람직하게는 배양액의 70-90%는 박테리오로돕신의 발현에 사용하고 30-10%는 할로박테리움 속 미생물의 연속배양에 사용한다. 더욱 바람직하게는, 배양액의 80-85%는 박테리오로돕신의 발현에 사용하고 15-20%는 할로박테리움 속 미생물의 연속배양에 사용한다.Batch culture is a method of culturing a strain in an incubator with no medium supply or removal after the initial filling of the medium. The composition of the medium for the batch culture of the microorganisms of the genus Halobacterium is the same as the composition of the culture medium used in the first step. There is no particular limitation on the size of the incubator as the culture conditions, but preferably 10 L of the incubator is used. At the beginning of the incubation the total working volume is 50-100% (v / v) of the incubator. For example, if a 10 L incubator is used, the culture volume should be 5-10 L. The inoculation amount of the seed culture prepared in the first step is 1-10% (v / v) of the total culture solution, and preferably 1-5% (v / v) is inoculated. The air supply supplies 1.0-1.5 L (1.0-1.5 v / v / m) per liter of culture medium per minute, preferably about 1.0 L (1 v / v / m) per liter of culture medium per minute. Feed at a rate of. Light is continuously irradiated using two 40W daylight fluorescent tubes at a distance of 30 to 60 cm from the surface of the incubator, and no agitation is performed. Incubation temperature is maintained at 35-40 ℃ and preferably maintained at 36-38 ℃. Incubation time stops when the microorganisms in the halobacterium reach the end of the exponential phase. Preferably, the culture is terminated at 1.0-2.0 when the absorbance is measured at about 660 nm using a spectrophotometer. More preferably, the culture is terminated when the absorbance reaches 1.2-1.3. The time until the end of the culture takes 30-40 hours, preferably about 35 hours. When the culture is completed, part of the culture medium is used for the expression of bacteriododocin and the remaining culture medium is used for continuous culture of the microorganisms of the genus Halobacterium. Preferably, 70-90% of the culture is used for the expression of bacteriododocin and 30-10% is used for continuous culture of the genus of Halobacterium. More preferably, 80-85% of the culture is used for the expression of bacteriododocin and 15-20% is used for the continuous culture of the genus of Halobacterium.

제 3단계3rd step

박테리오로돕신의 발현단계Expression stage of bacteriododocin

박테리오로돕신의 발현 단계는 상기 제 2단계에서 획득한 할로박테리움 속 미생물의 배양액 일부를 새로운 배양기로 이동시킨 다음 빛을 조사하고 산소 농도를 낮게 유지하여 박테리오롭신의 발현을 유도하는 단계이다. 본 발명에 사용된 할로박테리움 속 미생물은 호염성 균주로서 염 농도(소금 농도)가 25%이상인 극한의 조건에서 생존하는 미생물이다. 배양 단계에서 잡균에 의해 오염되더라도 다른 미생물은 상술한 바와 같은 고농도의 염이 존재하는 환경에서는 생존하기 어렵다. 따라서, 할로박테리움 속 미생물의 배양액을 새로운 배양기로 이송하는 단계에서의 잡균오염은 거의 발생되지 않는다. 제 2단계에서 획득한 할로박테리움 속 미생물의 배양액을 새로운 배양기로 이동시키는 방법은 무균적으로 또는 무균적인 조작없이 시행할 수 있다. 바람직하게는 무균적인 방법을 사용하며 제조공정에 따라 적절한 변형을 가한 설비를 장착함으로써 용이하게 실시할 수 있으나 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 규모가 큰 플랜트 단위의 공정에서는 제 2단계의 할로박테리움 속 미생물의 회분배양을 위한 배양기에 개폐장치 및 멸균장치가 장착된 배출관을 연결하여 회분배양이 완료되면 배양액을 박테리오로돕신 발현단계를 위한 멸균된 새로운 배양기로 이송할 수 있다. 또한, 실험실 단위의 규모가 작은 공정에서는 할로박테리움 속 미생물의 회분배양을 위한 배양기의 샘플링라인(시료채취라인)에 플라스크를 연결하여 함께 멸균한 다음 배양이 완료되면 원하는 부피만큼의 배양액을 샘플링라인을 통해 배출시킬 수 있다.The expression step of bacteriododocin is a step of inducing the expression of bacteriolopsin by transferring a part of the culture medium of the genus of halobacterium obtained in the second step to a new incubator and then irradiating light and keeping the oxygen concentration low. The microorganism of the genus Halobacterium used in the present invention is a basophilic strain, which is a microorganism that survives in extreme conditions with a salt concentration (salt concentration) of 25% or more. Even if contaminated by various bacteria in the culturing step, other microorganisms are difficult to survive in the presence of a high concentration of salt as described above. Therefore, the microbial contamination at the step of transferring the culture medium of the microorganisms of Halobacterium to a new incubator is hardly generated. The method of transferring the culture medium of the halobacterium microorganism obtained in the second step to a new incubator can be performed aseptically or without aseptic manipulation. Preferably, a sterile method is used, and it can be easily carried out by mounting the equipment with appropriate modification according to the manufacturing process, but is not particularly limited. For example, in the process of a large plant unit, by connecting a discharge tube equipped with a switchgear and a sterilizer to the incubator for the batch culture of the microorganisms of the halobacterium in the second stage, when the batch culture is completed, the culture solution is expressed by the bacteriodopsin expression step. Can be transferred to a sterile fresh incubator. In addition, in a small laboratory unit, the flask is connected to a sampling line (sample collection line) of the incubator for batch culture of the microorganisms in Halobacterium, and sterilized together. Can be discharged through

박테리오롭신의 발현 조건으로 공기의 공급은 제균된 공기를 1분에 배양액1L당 0.45-0.55L (0.45-0.55v/v/m)로 공급하고, 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30 내지 60cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하며 별도의 교반을 하지 않는다. 배양온도는 35-40℃, 바람직하게는 36-38℃로 유지한다. 배양시간은 할로박테리움 속 미생물이 정지기(stationary phase)에 이르러서 더 이상의 균체 성장이 일어나지 않으면 종료한다. 바람직하게는 스팩트로포토미터를 사용하여 배양액의 흡광도가 약 660nm에서 1.5-2.5, 더욱 바람직하게는 1.8-2.0이 되면 배양을 종료한다. 배양종료까지의 시간은 약 24시간 내지 35시간이 소요된다. 배양이 종료되면, 배양액의 온도를 약 20℃까지 냉각시킨 다음 5,000-6,000 x g 바람직하게는, 약 5,700 x g에서 30-60분간 바람직하게는 약 40분간 원심분리하여 균체를 침전시킨다.The supply of air under the conditions of expression of bacteriolopsin is supplying the sterilized air at 0.45-0.55L (0.45-0.55v / v / m) per 1L of culture medium, and the light is 40W daylight fluorescent tube 2 Irradiate continuously while incubating at a distance of 30 to 60 cm from the surface of the incubator using dogs and do not stir separately. Incubation temperature is maintained at 35-40 ℃, preferably 36-38 ℃. Incubation time is terminated when the microorganism in the halobacterium reaches the stationary phase and no further cell growth occurs. Preferably, the spectrophotometer is used to terminate the culture when the absorbance of the culture solution is about 1.5-2.5, more preferably 1.8-2.0 at about 660 nm. The time until the end of the culture takes about 24 to 35 hours. At the end of the incubation, the temperature of the culture is cooled to about 20 ° C., and then the cells are precipitated by centrifugation at 5,000-6,000 × g, preferably at about 5,700 × g for 30-60 minutes, preferably about 40 minutes.

제 4단계4th step

할로박테리움 속 미생물의 연속배양단계Continuous culture stage of microorganisms in Halobacterium

연속배양(continuous culture)단계는 새로운 영양배지를 계속 공급하며 동시에 세포 및 생산물을 포함하는 배양액을 계속 제거하는 배양방법이다. 할로박테리움 속 미생물의 연속배양단계는 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기 수준으로 연속배양하는 단계이다. 즉, 제 2단계에서 획득한 배양액의 일부에 새로운 배지를 공급하여 균체 농도가 대수기 초기로 유지되도록 한 다음 호기적 조건에서 배양하여 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기까지 배양한다. 본 발명에 사용된 할로박테리움 속 미생물은 호염성 균주로서 염 농도(소금 농도)가 25%이상인 극한의 조건에서 생존하는 미생물이다. 배양 단계에서 잡균에 의해 오염되더라도 다른 미생물은 상술한 바와 같은 고농도의 염이 존재하는 환경에서는 생존하기 어렵다. 따라서, 새로운 배지의 공급 단계 및 배양이 완료된 배양액의 배출 단계에서의 잡균오염은 거의 발생되지 않는다. 따라서, 할로박테리움 속 미생물의 연속배양 단계에서의 새로운 배지의 공급방법 및 배양이 완료된 배양액의 배출방법은 무균적으로 또는 무균적인 조작없이 시행할 수 있다. 바람직하게는 무균적인 방법을 사용하며제조공정에 따라 적절한 변형을 가한 설비를 장착함으로써 용이하게 실시할 수 있으나 특별히 제한되지는 않는다. 예를 들어, 규모가 큰 플랜트 단위의 공정에서는 새로운 배지의 공급은 멸균된 배지를 멸균된 이송라인을 통해 배양기에 공급할 수 있으며 규모가 작은 공정에서는 멸균된 새로운 배지를 무균적으로 조작된 환경(에탄올 멸균, 화염 멸균)하에서 배양기에 공급할 수 있다. 배양이 완료된 배양액의 배출은 제 3단계에서 상술한 방법과 동일하게 실시할 수 있다. 새로운 배지의 공급량은 제 2단계의 배양액의 400-600%(v/v), 바람직하게는 약 500%(v/v)를 공급하여 배양액의 흡광도가 할로박테리움 속 미생물의 대수기 초기에 해당되도록 한다. 바람직하게는 660nm에서 흡광도가 약 0.2-0.3이 되도록 한다. 배양시 공기 공급은 제균된 공기를 1분에 배양액 1L당 1.0-1.5L씩, 바람직하게는 1분에 배양액 1L당 약 1.0L씩 공급하고, 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30 내지 60cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하며, 별도의 교반은 하지 않는다. 배양시간은 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 말기에 이르면 종료한다. 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 말기에 이르기까지 소요되는 시간은 20-30시간이며 바람직하게는 약 24시간이 소요된다. 바람직하게는 약 660nm에서 배양액의 흡광도가 1.0-2.0이 되면 배양을 종료한다. 더욱 바람직하게는 흡광도가 1.2-1.3이 되면 배양을 종료한다. 배양이 종료된 배양액 중 일부는 박테리오로돕신 발현에 사용하고 나머지 배양액에 새로운 배지를 공급하여 연속적으로 할로박테리움 속 미생물을 배양한다. 할로박테리움 속 미생물의 연속배양 단계는 20-30시간 바람직하게는 약 24시간마다 반복 실시한다.The continuous culture step is a culture method that continuously supplies new nutrient media and at the same time removes the culture solution containing the cells and products. The continuous culture step of the microorganisms in the halobacterium is a step of continuous culture of the microorganisms in the halobacterium to the late logarithmic level. That is, by supplying a new medium to a part of the culture solution obtained in the second step to maintain the cell concentration in the early phase of the logarithmic phase, the culture in aerobic conditions to incubate microorganisms in the halobacterium until the end of the logarithmic phase. The microorganism of the genus Halobacterium used in the present invention is a basophilic strain, which is a microorganism that survives in extreme conditions with a salt concentration (salt concentration) of 25% or more. Even if contaminated by various bacteria in the culturing step, other microorganisms are difficult to survive in the presence of a high concentration of salt as described above. Therefore, almost no bacterial contamination occurs at the supply stage of fresh medium and at the discharge stage of the culture medium. Therefore, the method of supplying a new medium and the method of discharging the culture medium completed in the continuous culture step of the microorganisms of Halobacterium can be carried out aseptically or without aseptic operation. Preferably, a sterile method is used, and it can be easily carried out by mounting a device with appropriate modifications according to the manufacturing process, but is not particularly limited. For example, in a large plant unit, the supply of fresh medium may supply the sterilized medium to the incubator via a sterilized transfer line, while in smaller processes, the sterilized fresh medium may be supplied in a sterile environment (ethanol). Sterilization, flame sterilization). Discharge of the culture solution is completed can be carried out in the same manner as described above in the third step. The amount of fresh medium supplied is 400-600% (v / v), preferably about 500% (v / v) of the culture medium in the second stage, so that the absorbance of the culture medium is at the beginning of the log phase of the microorganisms in the Halobacterium. Be sure to Preferably at 660 nm the absorbance is about 0.2-0.3. When incubating the air supply, the sterilized air is supplied at 1.0-1.5L per 1L of the culture medium per minute, preferably about 1.0L per 1L of the culture medium per minute, and the light is provided by two 40W daylight fluorescent tubes. Irradiate continuously during incubation at a point 30 to 60 cm away from the surface of the incubator, using no separate stirring. The incubation time ends when the growth curve of the microorganisms in the halobacterium reaches the end of the logarithmic period. The growth curve of the microorganisms in the halobacterium until the end of the logarithmic period is 20-30 hours, preferably about 24 hours. Preferably, the culture is terminated when the absorbance of the culture liquid is about 1.0-2.0 at about 660 nm. More preferably, the culture is terminated when the absorbance reaches 1.2-1.3. Some of the cultures in which the culture is completed are used for the expression of bacteriododocin, and the new culture is supplied to the remaining cultures to continuously cultivate the microorganisms of the genus Halobacterium. The continuous culture step of the microorganisms of the genus Halobacterium is repeated 20-30 hours, preferably about every 24 hours.

이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the content of the present invention is not limited by the examples.

실시예 1Example 1

할로박테리움 할로비움의 종배양Species Culture of Halobacterium Halobium

할로박테리움 할로비움(ATCC 29341)의 종배양은 아가플레이트 상태로 보관된 할로박테리움 할로비움의 콜로니를 백금이를 사용하여 멸균된 종배양 배지(염화나트륨 250g/L, 황산마그네슘 7수화물 20g/L, 구연산나트륨 2.5g/L, 염화칼륨 2g/L, 펩톤 8g/L 및 효모추출물 0.7g/L, pH7.2) 100mL에 접종하고 38℃, 200rpm으로 진탕배양하였다. 흡광도가 660nm에서 1.2가 되면 배양을 종료하였다.Species of halobacterium halovium (ATCC 29341) were cultured using platinum in a colony of halobacterium halovium stored in agar plate state (250 g / L sodium chloride, 20 g / L magnesium sulfate heptahydrate). , 2.5 g / L sodium citrate, 2 g / L potassium chloride, 8 g / L peptone and 0.7 g / L yeast extract, pH7.2) were inoculated at 100 mL and shaken at 38 ° C. and 200 rpm. The culture was terminated when the absorbance reached 1.2 at 660 nm.

실시예 2Example 2

할로박테리움 할로비움의 성장곡선 및 박테리오로돕신의 발현속도 조사Growth Curves of Halobacterium Halobium and Expression Rates of Bacteriorhodoxin

할로박테리움 할로비움의 성장곡선 및 박테리오로돕신의 발현속도를 확인하고자 할로박테리움 할로비움을 회분배양하였다. 본 배양 배지(염화나트륨 250g/L, 황산마그네슘 7수화물 20g/L, 구연산나트륨 2.5g/L, 염화칼륨 2g/L, 펩톤 8g/L, 효모 추출물 0.7g/L, pH 7.3) 5L가 들어있는 10L 배양기(New Brunswick Scientific Co., INC., New Jersey, USA)에 실시예 1에서 제조한 할로박테리움 할로비움의 종배양액 50mL(2%(v/v))를 접종하였다. 이때, 배양온도는 38℃로 유지하고 공기를 1분에 배양액 1L 당 1L씩 공급하였다. 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube, Westinghouse Electric Corp., USA) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하였으며 별도의 교반은 하지 않았다. 5시간 간격으로 배양액을 샘플링하여 균체의 성장 속도 및 박테리오로돕신의 발현속도를 측정하였다. 배양액 중의 균체 농도는 스펙트로포터미터(UV- spectrophotometer, DU-530, Beckman)를 사용하여 660nm에서 흡광도를 측정하였으며 박테리오도롭신의 농도는 배양액:4N NH4OH: 4N NaOH를 9:0.5:5(v/v)로 혼합하여 568nm에서 흡광도를 측정한 후 박테리오로돕신에서 레티날이 분리되도록 24시간 빛에 노출시킨 다음 568nm에서 흡광도를 측정하여 그 차이로부터 정량하였다(R.S. Shand et al., J. Bacteriol., 173, 4692-4699 (1991)).Halobacterium halovium was batch cultured to determine the growth curve of halobacterium halovium and the expression rate of bacteriododocin. 10 L incubator containing 5 L of this culture medium (250 g / L sodium chloride, 20 g / L magnesium sulfate heptahydrate, 2.5 g / L sodium citrate, 2 g / L potassium chloride, 8 g / L peptone, 0.7 g / L yeast extract, pH 7.3) (New Brunswick Scientific Co., INC., New Jersey, USA) was inoculated with 50 mL (2% (v / v)) of the culture medium of the halobacterium halovium prepared in Example 1. At this time, the culture temperature was maintained at 38 ℃ and air was supplied 1L per 1L of culture solution in 1 minute. The light was continuously irradiated using two 40 W fluorescent lamps (Westinghouse Electric Corp., USA) at a distance of 30 cm from the surface of the incubator, and no agitation was performed. Cultures were sampled at 5 hour intervals to determine the growth rate of bacteria and the expression rate of bacteriododocin. The cell concentration in the culture was measured for absorbance at 660 nm using a spectrophotometer (UV- spectrophotometer, DU-530, Beckman) and the concentration of bacteriodolopsin was measured in 9: 0.5: 5 (4N NH 4 OH: 4N NaOH). v / v), absorbance was measured at 568 nm, and then exposed to light for 24 hours to separate retinal from bacteriododocin, and then absorbance at 568 nm was quantified from the difference (RS Shand et al., J. Bacteriol. , 173, 4692-4699 (1991)).

실험 결과, 할로박테리움 할로비움의 성장곡선은 표 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 0-35시간까지의 대수기를 거쳐 35-70시간에는 정상기에 도달하였다. 박테리오로돕신의 발현은 35시간까지는 전혀 나타나지 않았으며, 35시간 이후부터 발현되기 시작하여 70시간까지 증가하였다. 이로부터, 할로박테리움 할로비움의 박테리오로돕신의 발현을 위한 배양시간 및 할로박테리움 할로비움의 연속배양 시간을 결정할 수 있었다.As a result, the growth curve of the halobacterium halovium reached a steady state at 35-70 hours through the logarithmic period of 0-35 hours, as shown in Table 1 and FIG. The expression of bacteriodhodopsin did not appear at all until 35 hours and began to express after 35 hours and increased to 70 hours. From this, it was possible to determine the culture time for the expression of the bacteriododocin of the halobacterium halovium and the continuous culture time of the halobacterium halovium.

할로박테리움 할로비움의 시간의 경과에 따른 균체농도 및 박테리오로돕신의 농도Cell concentration and bacteriodopsin concentration over time in halobacterium halovium 흡광도/시간Absorbance / hour 00 55 1010 1515 2020 2525 3030 3535 4040 4545 5050 5555 6060 6565 7070 균체 A660nm Cell A 660 nm 0.070.07 0.090.09 0.20.2 0.250.25 0.40.4 0.60.6 0.90.9 1.21.2 1.31.3 1.51.5 1.61.6 1.71.7 1.81.8 1.81.8 1.91.9 박테리오로돕신 A568nm Bacteriorhodosin A 568nm 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.010.01 0.020.02 0.060.06 0.550.55 0.80.8 1One 1.21.2 1.351.35 1.51.5

실시예 3Example 3

할로박테리움 할로비움의 회분배양Batch Culture of Halobacterium Halobium

박테리오로돕신을 연속적으로 대량 제조하기 위해 종배양된 균주를 회분배양한 다음 회분배양액의 일부는 박테리오로돕신의 발현에 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 할로비움의 연속배양에 사용하였다.For continuous mass production of bacteriododocin, the cultured strains were subjected to batch culture, and then a portion of the batch culture was used for the expression of bacteriododocin and the remaining culture was used for the continuous culture of halobacterium halovium.

실시예 1에서 종배양된 할로박테리움 할로비움 100mL를 배양기에 들어있는 본 배양 배지(염화나트륨 225g/L, 황산마그네슘 7수화물 25g/L, 구연산나트륨3g/L, 염화칼륨 2.5g/L, 펩톤 10g/L, 효모추출물 0.3g/L, pH 7.4) 5L에 접종하여 회분배양하였다. 이때, 배양 온도는 38℃로 유지하였으며 제균된 공기를 1분에 배양액 1L 당 1L씩 공급하고, 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하였으며 별도의 교반은 하지 않았다.100 mL of halobacterium halovium cultured in Example 1 was added to the incubator in the culture medium (sodium chloride 225 g / L, magnesium sulfate heptahydrate 25 g / L, sodium citrate 3 g / L, potassium chloride 2.5 g / L, peptone 10 g / L, yeast extract 0.3g / L, pH 7.4) was inoculated in 5L batch culture. At this time, the incubation temperature was maintained at 38 ° C and the sterilized air was supplied 1 L per 1 L of the culture medium, and the light was incubated at 30 cm from the surface of the incubator using two 40 W daylight fluorescent tubes. Irradiation was carried out continuously, and there was no separate stirring.

실험 결과, 배양 35시간에 660nm에서 배양액의 흡광도가 1.2가 되었다. 이는 할로박테리움 할로비움의 대수기 말기에 해당하는 것으로 배양을 종료하였다. 배양이 종료되면, 배양액 중 4.167L(전체 배양액의 83%)는 박테리오로돕신의 발현을 위해 다른 배양기로 이동시키고 나머지 배양액(전체 배양액의 17%)은 사용했던 회분배양기에서 연속배양을 실시하였다.As a result, the absorbance of the culture solution was 1.2 at 660 nm at 35 hours of culture. This corresponds to the end of the logarithmic phase of halobacterium halovium and the culture was terminated. At the end of the culture, 4.167 L (83% of the total culture) in the culture was transferred to another incubator for the expression of bacteriododocin and the remaining cultures (17% of the total culture) were subjected to continuous culture in the batch batcher used.

실시예 4Example 4

박테리오로돕신의 발현Expression of bacteriododocin

회분배양된 할로박테리움 할로비움 배양액 4.167L(전체 배양액의 83%(v/v))를 실시예 3의 배양기의 샘플링라인에 연결된 멸균 플라스크에 수집한 다음 박테리오로돕신 발현을 위한 새로운 멸균된 배양기에 이동시켰다. 이때, 배양 온도를 38℃로 유지하면서 제균된 공기를 1분에 배양액 1L 당 0.45L로 공급하고, 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하였으며 별도의 교반을 하지 않고 배양하였다. 배양액의 흡광도가 660nm에서 2(배양시간 35시간)가 되면 배양을 종료하고 20℃로 냉각한 다음 원심분리(5,700 xg, 40분)하여 할로박테리움 할로비움을 침전시켰다. 발현된 박테리오로돕신의 정량은 실시예 2와 동일한 방법을 사용하였다.4.167 L of batch cultured Halobacterium halovium culture (83% (v / v) of the total culture) was collected in a sterile flask connected to the sampling line of the incubator of Example 3 and then transferred to a new sterilized incubator for bacteriododoxin expression. I was. At this time, the sterilized air was supplied at 0.45 L per 1 L of culture medium while maintaining the incubation temperature at 38 ° C., and the light was incubated at 30 cm from the surface of the incubator using two 40 W daylight fluorescent tubes. Irradiated continuously while incubating without incubation. When the absorbance of the culture solution was 2 (cultivation time 35 hours) at 660 nm, the culture was terminated, cooled to 20 ° C, and centrifuged (5,700 xg, 40 minutes) to precipitate the halobacterium halovium. Quantification of the expressed bacteriododocin was performed in the same manner as in Example 2.

실험 결과, 1L의 할로박테리움 할로비움 배양액으로부터 155mg의 박테리오로돕신이 정량되었다.As a result, 155 mg of bacteriodopsin was quantified from 1 L of Halobacterium halovium culture.

실시예 5Example 5

할로박테리움 할로비움의 연속배양Continuous culture of halobacterium halovium

실시예 3에서 회분배양 후 박테리오로돕신 발현을 위해 사용한 배양액을 제외하고 남아있는 배양액 0.833L(전체 배양액의 17%)에 새로운 배지를 공급하고 할로박테리움 할로비움의 연속배양을 실시하였다. 새로운 배지의 공급은 배양기 주위를 70% 에탄올을 분사하여 멸균하고 배양기의 유입구 주위를 화염멸균을 실시하는 상태에서 멸균된 배지를 무균적으로 공급하였다. 새로운 배지의 공급량은 상기 배양액 0.833L의 500%(v/v)인 4.167L를 공급하였다. 배양온도는 38℃로 유지하였으며 제균된 공기를 1분에 배양액 1L 당 1L씩 공급하였으며 빛은 40W 형광램프(day light fluorescent tube) 2개를 이용하여 배양기 표면에서 30cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속해서 조사하였고 별도의 교반을 시행하지 않았으며 24시간 후에 배양을 종료하였다. 배양이 종료되면 전체 배양액의 83%를 박테리오로돕신의 발현을 위해 새로운 배양기에 공급하였으며 나머지 배양액은 상기와 같이 동일한 방법으로 할로박테리움 할로비움의 연속배양을 수행하였다.In Example 3, except for the culture medium used for the expression of bacteriododocin after the batch culture, fresh medium was supplied to 0.833 L of the remaining culture solution (17% of the total culture solution), and the continuous culture of the halobacterium halovium was performed. The fresh medium was sterilized by spraying 70% ethanol around the incubator and sterilized with the sterilized medium under flame sterilization around the inlet of the incubator. The fresh medium was fed 4.167 L, which is 500% (v / v) of 0.833 L of the culture. The incubation temperature was maintained at 38 ° C. The sterilized air was supplied 1 L per 1 L of culture medium per minute, and the light was continuously incubated at 30 cm from the surface of the incubator using two 40 W daylight fluorescent tubes. Irradiation was not carried out and no agitation was performed and culture was terminated after 24 hours. When the culture was terminated, 83% of the total culture solution was supplied to a new incubator for the expression of bacteriododocin, and the remaining cultures were subjected to continuous culture of halobacterium halovium in the same manner as described above.

실험 결과, 새로운 배지의 공급에 의해 희석된 배양액의 흡광도는 660nm에서 0.24로 할로박테리움 할로비움의 성장곡선에서 대수기 초기에 해당하였다. 배양 24시간 후에 배양액의 흡광도는 660nm에서 1.2로 대수기 말기에 해당하였다.As a result, the absorbance of the culture diluted by the supply of fresh medium was 0.24 at 660 nm, which corresponded to the beginning of log phase in the growth curve of Halobacterium halovium. After 24 hours of incubation, the absorbance of the culture was 1.2 at 660 nm, corresponding to the end of logarithmic period.

본 발명은 할로박테리움 속 미생물을 이용한 박테리오로돕신의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 박테리오로돕신 제조방법은 할로박테리움 속 미생물을 대수기 말기까지 회분배양한 다음 배양액의 일부는 박테리오로돕신을 발현시키는데 사용하고 나머지 배양액은 할로박테리움 속 미생물의 고농도 생산에 사용함으로써 단시간내에 연속적으로 박테리오로돕신을 대량 생산하는데 유용하게 사용될 수 있다.The present invention provides a method for producing bacteriododocin using microorganisms of the genus Halobacterium. The method for producing bacteriododocin of the present invention is the batch culture of the microorganisms of Halobacterium until the end of the logarithmic period, and then a part of the culture medium is used to express the bacteriorodoxin and the remaining culture medium is used for the high concentration production of the microorganisms of the halobacterium in a short time continuously. It can be useful for mass production.

Claims (12)

할로박테리움 속 미생물을 배양하여 박테리오로돕신을 제조하는 방법에 있어서,In the method for producing a bacteriododocin by culturing the microorganism of the genus Halobacterium, i) 할로박테리움 속 미생물을 종배양 배지에 접종하고 진탕배양하여 배양액의 흡광도가 660nm에서 1.0-1.2가 될 때까지 상기 할로박테리움 속 미생물을 종배양하는 단계;i) seeding the halobacterium microorganisms in the cultivation medium and shaking culture to seed the halobacterium microorganisms until the absorbance of the culture solution is 1.0-1.2 at 660 nm; ii) 상기 제 i)단계에서 획득한 종배양액을 본 배양 배지가 들어있는 배양기에 1-10%(v/v) 접종하여 배양액의 흡광도가 660nm에서 1.0-1.2가 될 때까지 회분배양하는 단계;ii) inoculating 1-10% (v / v) of the culture medium obtained in step i) in the incubator containing the culture medium and culturing the batch until the absorbance of the culture solution is 1.0-1.2 at 660 nm; iii) 상기 제 ii)단계에서 회수한 배양액의 일부를 새로운 배양기로 이동시켜 산소공급이 제한된 조건으로 배양액의 흡광도가 660nm에서 1.8-2.0이 될 때까지 박테리오로돕신을 발현시키는 단계;iii) transferring a part of the culture solution recovered in step ii) to a new incubator to express the bacteriododocin until the absorbance of the culture solution is 1.8-2.0 at 660 nm under limited oxygen supply; iv) 상기 제 ii)단계에서 회수한 나머지 배양액에 새로운 배지를 공급하여 할로박테리움 속 미생물의 성장곡선이 대수기 초기가 되도록 조절한 다음 연속배양하는 단계 및iv) supplying a fresh medium to the remaining culture solution recovered in step ii) to adjust the growth curve of the microorganisms in the halobacterium to the beginning of the log phase, and then continuously cultivating it; v) 상기 제 iv)단계에서 연속배양된 할로박테리움 속 미생물 배양액의 일부를 새로운 배양기로 이동시켜 박테리오로돕신의 발현 단계에 사용하고 나머지 배양액을 할로박테리움 속 미생물의 연속배양에 사용하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.v) a part of the halobacterium microbial culture medium continuously cultured in step iv) is transferred to a new incubator for use in the expression of bacteriododocin, and the remaining culture medium is used for continuous culture of the microorganisms in halobacterium. Method for preparing bacteriododocin. 제 1항에 있어서, 종배양 배지 또는 본배양 배지는 염화나트륨 200∼300g/L, 황산마그네슘 7수화물 10-30g/L, 구연산나트륨 2-5g/L, 염화칼륨 1-3g/L, 펩톤 5-15g/L 및 효모추출물 0.1-2.0g/L로 구성되고 pH가 6-8임을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The culture medium according to claim 1, wherein the culture medium or the main culture medium is 200-300 g / L sodium chloride, 10-30 g / L magnesium sulfate heptahydrate, 2-5 g / L sodium citrate, 1-3 g / L potassium chloride, 5-15 g peptone. / L and yeast extract 0.1-2.0g / L and the method of producing bacteriododocin characterized in that the pH is 6-8. 제 1항에 있어서, 종배양은 35-40℃에서 150-250rpm으로 교반하면서 배양하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The method of claim 1, wherein the species is cultured at 35-40 ℃ 150-250rpm with agitation method for producing bacteriodopsin. 제 1항에 있어서, 회분배양 및 연속배양은 35-40℃에서 제균된 공기를 1분에 배양액 1L 당 1.0-1.5L(1.0-1.5v/v/m)씩 공급하고, 빛을 조사하며 무진탕으로 배양하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.According to claim 1, batch culture and continuous culture is supplied with 1.0-1.5L (1.0-1.5v / v / m) per 1L culture medium per minute air sterile at 35-40 ℃, irradiated with light Method for producing bacteriododocin, characterized in that the culture in a bath. 삭제delete 제 1항에 있어서, 회분배양된 할로박테리움 속 미생물의 배양액의 70-90%는 박테리오로돕신의 발현에 사용하고 30-10%는 할로박테리움 속 미생물의 연속배양에 사용하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The method according to claim 1, wherein 70-90% of the culture medium of the batch of Halobacterium sp. Microorganism is used for the expression of bacteriorhodoxin and 30-10% of the culture medium of the bacterio rhodopsin is used. Manufacturing method. 제 1항에 있어서, 박테리오로돕신의 발현은 35-40℃에서 제균된 공기를 1분에 배양액 1L당 0.45-0.55L(0.45-0.55v/v/m)로 공급하고, 빛을 조사하며 무진탕으로 배양하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The method of claim 1, wherein the expression of bacteriododoxin is supplied at 0.45-0.55L (0.45-0.55v / v / m) per liter of culture medium at 1-40 minutes with the sterilized air at 35-40 ° C. Method for producing bacteriododocin, characterized in that the culture. 제 4항 또는 제 7항에 있어서 빛의 조사는 40W 형광램프 2개를 배양기 표면에서 30 내지 60cm 떨어진 지점에서 배양하는 동안 연속 조사하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.8. The method of claim 4 or 7, wherein the irradiation of light is continuously irradiated during incubation of two 40W fluorescent lamps 30 to 60cm from the surface of the incubator. 삭제delete 제 1항에 있어서, 연속배양에서 새로운 배지의 공급량은 배양액의 400-600%(v/v)를 공급하는 것을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The method of claim 1, wherein the supply of fresh medium in continuous culture is 400-600% (v / v) of the culture medium for the production of bacteriodopsin. 제 1항에 있어서, 할로박테리움 속 미생물은 할로박테리움 할로비움 ATCC 29341, ATCC 33171 또는 ATCC 43214 중에서 선택된 것임을 특징으로 하는 박테리오로돕신의 제조방법.The method of claim 1, wherein the microorganism of the genus Halobacterium is selected from Halobacterium halovium ATCC 29341, ATCC 33171 or ATCC 43214. 삭제delete
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