KR100485614B1 - A method of high cell-density culture of Escherichia coli by overproducing Mlc protein - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균의 탄수화물 대사의 조절인자인 Mlc 단백질을 과발현하는 방법에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 대장균의 mlc 유전자의 전사 조절 부위중 -10 부위와 리보솜 결합 부위인 SD 서열에 돌연변이를 유도함으로써 Mlc 단백질을 과발현하는 방법, 상기 방법에 의해 생산된 Mlc 과발현 돌연변이 균주를 제공한다. 본 발명에 의해 Mlc 단백질이 과발현됨으로 인해 포도당이 첨가된 배지에서 대장균의 당 대사 속도 및 비생장 속도를 저하시킴으로써 포도당 대사의 독성 대사 부산물인 아세테이트의 생산을 억제하여 대장균을 고농도로 배양할 수 있으며, 본 발명에 의해 생산된 Mlc 과발현 돌연변이 균주는 외래 유전자 발현 숙주 세포로 이용되어 재조합 단백질의 생산량을 증가시킬 수 있다.The present invention relates to a method for overexpressing Mlc protein, a regulator of carbohydrate metabolism of Escherichia coli. Specifically, the present invention provides a method of overexpressing Mlc protein by inducing mutations in the -10 site and the ribosome binding site of the transcription control site of the Escherichia coli mlc gene, and the Mlc overexpressing mutant strain produced by the above method. Due to the overexpression of the Mlc protein by the present invention, E. coli can be cultured at high concentration by inhibiting the production of acetate, a toxic metabolite byproduct of glucose metabolism, by decreasing the glucose metabolism rate and the non-growth rate of E. coli in the medium to which glucose is added. Mlc overexpressing mutant strains produced by the present invention can be used as foreign gene expression host cells to increase the yield of recombinant protein.

Description

Mlc 단백질을 과발현하여 대장균을 고농도로 배양하는 방법 {A method of high cell-density culture of Escherichia coli by overproducing Mlc protein}Method of culturing Escherichia coli at high concentration by overexpressing Mlc protein {A method of high cell-density culture of Escherichia coli by overproducing Mlc protein}

본 발명은 포도당이 첨가된 배지에서 독성대사부산물인 아세테이트 축적이 감소하도록 대사 경로를 조절하여 재조합 단백질의 생산성을 향상시킨 신규한 대장균 돌연변이 균주와 상기 균주에서 재조합 단백질을 과발현시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a novel E. coli mutant strain that improves the productivity of recombinant protein by regulating metabolic pathways to reduce the accumulation of toxic metabolites, acetate, in the medium to which glucose is added, and a method for overexpressing recombinant protein in said strain.

지금까지 많은 유용 단백질을 발현시키는 숙주세포 균주 중에서 대장균(Escherichia coli)은 가장 잘 알려져 있고 염색체의 염기 서열이 완전히 밝혀져 있을 뿐만 아니라, 가장 많이 연구되어져 온 균주로 값이 싼 영양배지에서도 성장속도가 뛰어날 뿐 아니라 그 유전적인 특성 또한 잘 알려져 있어 클로닝 벡터와 발현 벡터 시스템도 많이 개발되어 있다. 이와 같은 이유로 대장균은 재조합 단백질을 생산하기 위한 고밀도 호기성 세포 배양 (high-cell-density aerobic fermentation)에서 숙주 세포로서 널리 사용되고 있다.Of the host cell strains that express many useful proteins, Escherichia coli is the most well known and the chromosomal base sequence is fully revealed, and the strain that has been studied the most, and has a high growth rate even in cheap nutrient medium. In addition, its genetic properties are well known, and many cloning and expression vector systems have been developed. For this reason, E. coli is widely used as a host cell in high-cell-density aerobic fermentation to produce recombinant proteins.

한편 재조합 단백질의 과발현에 대한 연구는 유전자 클로닝 기술의 개발을 통해 시작되었으며, 인간, 동물, 식물, 박테리아로부터 유용한 물질을 생산하는 균주 개발에 초점이 맞춰져 왔다. 재조합 단백질의 과발현에 대한 연구는 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 첫째, 단위 시간당 하나의 세포 내에서 단백질 생산 (specific productivity)의 증대와 둘째, 단위 시간당 세포 부피의 증대 (cell productivity)에 관한 것이다. 단위 시간 및 단위 세포 당 단백질 생산을 높이기 위해서 일반적으로 유용한 단백질을 코딩하고 있는 유전자를 높은 카피 수의 강력한 프로모터하에 두어 발현시키는 시스템을 사용하고 있으며 상업적으로 사용되는 발현 벡터 중에 pET 벡터가 고효율의 발현 벡터로 많이 사용되고 있다. 또한 세포의 분자생리학 분야에 대한 연구가 계속됨에 따라, 전사, 번역 등의 수준에서 외래 유전자의 발현 증가를 높이는 방법들이 제시되고 있다.On the other hand, research on overexpression of recombinant proteins began with the development of gene cloning technology, and the focus has been on the development of strains that produce useful substances from humans, animals, plants and bacteria. The study of overexpression of recombinant protein can be divided into two categories: first, increase in specific productivity in one cell per unit time, and second, increase in cell productivity per unit time. In order to increase the production of protein per unit time and cell per cell, a system that expresses genes encoding generally useful proteins under a high copy number strong promoter is used, and pET vector is a highly efficient expression vector among commercial expression vectors. It is used a lot in. In addition, as research on the molecular physiology of cells continues, methods for increasing the expression of foreign genes at the level of transcription and translation have been proposed.

그러나 외래 mRNA의 높은 발현 수준은 라이보솜 파괴, 세포 사망, 발현율 감소, 플라스미드 또는 발현 양상의 불안정성 등의 문제를 일으키며, 또한 세포 내의 단백질 발현시 잘못된 폴딩과 세포내 함유물체 (inclusion body)의 형성을 촉진시키는 문제가 있다. 또한 숙주 세포 내에서 벡터는 선택 표지를 통해서 유지가 되며, 값비싼 항생제나 유도제의 처리가 필요하다는 문제가 있다.However, high expression levels of exogenous mRNA cause problems such as ribosomal destruction, cell death, decreased expression rate, instability of plasmids or expression patterns, and also improper folding and the formation of intracellular inclusion bodies in the expression of proteins in cells. There is a problem to facilitate. In addition, the vector is maintained through the selection marker in the host cell, there is a problem that requires the treatment of expensive antibiotics or inducers.

현재까지 대장균을 고농도로 배양 (high cell density culture, HCDC)하는 기술은 적은 배양 부피, 적은 폐기물, 비용 절감, 장치 비용 절감의 방향으로 발전해 왔다. 그러나 대장균의 고밀도 배양에서는, 기질에 의한 저해, 제한된 산소 전달, 성장을 저해시키는 부산물의 생성, 제한된 열전달 등 해결해야 할 장벽들이 존재한다. 이 중에서 발효 과정 중 생성되어 대장균의 성장을 저해시키는 부산물로 여러 종류의 유기산이 있으며 그 중에서도 아세테이트가 대표적인 독성대사부산물이다.To date, high cell density culture (HCDC) technology for Escherichia coli has evolved toward lower culture volume, less waste, lower costs, and lower equipment costs. However, in high density culture of Escherichia coli, there are barriers to be solved such as inhibition by substrate, limited oxygen transfer, generation of byproducts that inhibit growth, and limited heat transfer. Among these, by-products produced during fermentation and inhibiting the growth of Escherichia coli, there are various kinds of organic acids, and acetate is a representative toxic metabolite.

숙주 세포의 고농도 성장을 위해서는 상당량의 포도당이 생장 배지에 첨가되는데 이는 포도당이 비교적 값이 싸고 탄소원과 에너지원으로 이용되기 쉽기 때문이다. 고밀도 호기성 세포 배양의 가장 큰 문제점은, 발효에 의한 유기산 부산물들이 생성되어 이들이 세포 성장을 저해한다는 점이며, 그 중에서도 아세테이트의 생성이 가장 큰 문제가 된다. 부산물로서 산의 생성, 특히 아세테이트의 생성은 아세테이트가 배출되어 배지내 아세테이트의 축적으로 pH의 감소를 유발하고 배지 내 포도당을 완전히 소모하기도 전에 숙주 세포의 생장을 멈추게 하기 때문에 고밀도 세포 생장은 물론 재조합 단백질 생산의 제한 요소로 작용한다 (Han et al., Biotechnol. Bioeng. 39:663, 1992; Luli et al., Appl. Environ. Microbio. 56: 1004, 1990). 호기성 조건하에서 대장균의 포도당 대사에서 TCA 회로 용량을 초과하는 탄소 흐름은 아세테이트로 전환되고 세포 밖으로 배출되게 되는데 (Majewski and Donmach, Biotechnol. Bioeng., 35:732, 1990), 배출된 아세테이트는 숙주 균주의 성장과 원하는 재조합 단백질의 생산을 저해한다. 아세테이트의 합성은 아세틸 조효소 A (acetyl coenzyme A)와 포스포트랜스아세틸레이즈 (phosphotransacetylase; pts)와 아세테이트 카이네이즈 (acetate kinase; ack)에 의한 일련의 반응으로 이루어지는데 아세테이트 합성 효소들의 돌연변이 (ptsack 유전자의 결실)에 의해 효소 활성은 감소되었으나 여전히 상당량의 아세테이트를 생산한다. 또한 돌연변이는 모균주 (parental strain)에 비해 높은 수준으로 젖산과 피루브산의 축적을 일으키게 된다 (Diaz-Ricci et al., Biotechnol. Bioeng., 38:1318, 1991). 이상과 같은 결과들은 아세테이트 합성의 대체 경로가 존재하며 알려진 아세테이트 합성 경로를 비활성화시키면 탄소 흐름이 다른 유기산으로 전환된다는 것을 보여준다.For high concentration growth of host cells, significant amounts of glucose are added to the growth medium because glucose is relatively inexpensive and readily available as a carbon and energy source. The biggest problem of high density aerobic cell culture is that organic acid byproducts are produced by fermentation, which inhibits cell growth, among which acetate production is the biggest problem. The production of acids as by-products, in particular the production of acetate, leads to a decrease in pH due to the accumulation of acetate in the medium and stops the growth of host cells before the glucose is completely consumed in the medium, resulting in high density cell growth as well as recombinant proteins. It acts as a limiting factor in production (Han et al. , Biotechnol. Bioeng . 39: 663, 1992; Luli et al. , Appl. Environ. Microbio. 56: 1004, 1990). Under aerobic conditions, in the glucose metabolism of Escherichia coli, the carbon flow exceeding the TCA circuit capacity is converted to acetate and released out of the cell (Majewski and Donmach, Biotechnol. Bioeng. , 35: 732, 1990). Inhibits growth and production of the desired recombinant protein. Synthesis of acetate is acetyl coenzyme A (acetyl coenzyme A) and phospho-trans-acetyl-raised (phosphotransacetylase; pts) and acetate kinase; mutant of acetate synthase makin consists of a series of reactions according to (acetate kinase ack) (pts and ack genes Enzyme activity is reduced, but still produces a significant amount of acetate. Mutations also result in higher levels of lactic and pyruvic acid accumulation than parental strains (Diaz-Ricci et al., Biotechnol. Bioeng. , 38: 1318, 1991). These results show that there are alternative pathways for acetate synthesis and that inactivating known acetate synthesis pathways converts the carbon stream to other organic acids.

상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 유가식 배양 (fed-batch) 기술들 (Fieschko et al., Chem. Eng. Commun. 45:2875, 1986; Ohta et al., J. Fermet. Bioeng. 75:155, 1993; Yang, J. Biotechnol. 23:271, 1992), 배양액에서 유기산을 제거하는 방법들 (Landwall et al., J. Gen. Microbiol. 103:345, 1997; Meyer et al., Proceedings of the 3rd European Congress on Biotechnology, 1984; MacDonald, Appl. Environ. Microbiol. 56:640, 1990) 또는 배지 조성을 변화시키는 방법들 (Holmes, Curr. Topics Cell. Regul. 28:69, 1986; Han et al., Biotechnol, Bioeng., 41:316, 1993; Reihng, J. Biotechnol. 2:191, 1985; Mor et al., J. Ferment. Technol., 50:519, 1972) 및 포도당 대신 글라이세롤을 이용하거나 발효 온도를 낮추어 (37℃→25-30℃)성장 속도를 늦추는 방법이 사용되어 왔다. 최근에는 온라인으로 아세테이트 농도를 측정하고 아세테이트 축적에 따라 영양소 공급 속도를 감소시키는 방법도 개발되었다.In order to solve the above problems, fed-batch techniques (Fieschko et al., Chem. Eng. Commun. 45: 2875, 1986; Ohta et al., J. Fermet. Bioeng. 75: 155 , 1993; Yang, J. Biotechnol. 23: 271, 1992), methods for removing organic acids from cultures (Landwall et al., J. Gen. Microbiol. 103: 345, 1997; Meyer et al. , Proceedings of the 3rd European Congress on Biotechnology, 1984; MacDonald, Appl. Environ.Microbiol. 56: 640, 1990) or methods of changing the medium composition (Holmes, Curr. Topics Cell.Regul . 28:69, 1986; Han et al., Biotechnol, Bioeng. , 41: 316, 1993; Reihng, J. Biotechnol. 2: 191, 1985; Mor et al., J. Ferment. Technol. , 50: 519, 1972) and glycerol instead of glucose A method of lowering the fermentation temperature (37 ° C. → 25-30 ° C.) to slow the growth rate has been used. Recently, methods have also been developed to measure acetate concentrations online and to reduce nutrient supply rates with acetate accumulation.

그러나 이와 같은 방법들은 낮은 성장 속도와 대사적으로 활성이 떨어지는 배양액으로 인해 자주 재조합 단백질의 생산성이 떨어지게 되며, 배양액 공급 방법이 복잡하고 오류가 발생하기 쉽다는 문제점이 있다 (Chot et al., Biotechnol. Bioeng., 44:952, 1994). 또한 pH조절을 위해 배지에 인산 나트륨 완충 용액을 첨가하면 배지에 축적된 아세테이트를 재이용할 수 있으나 배지에 포도당이 잔존해 있다면 이 같은 재이용은 일어나지 않으며 이 같이 pH 조절을 위해 배지에 첨가된 염이 자주 숙주 세포의 성장 및/또는 산물 생성을 저해할 수 있다는 문제점이 있다 (Jensen et al., Biotechnol. Bioeng., 36:1, 1990).However, these methods often have low productivity and low productivity of recombinant proteins due to inferior metabolic activity, resulting in a complicated and error-prone method of supplying culture medium (Chot et al., Biotechnol. Bioeng. , 44: 952, 1994). In addition, the addition of sodium phosphate buffer solution to the medium for pH control can reuse the accumulated acetate in the medium, but if glucose remains in the medium, such reuse does not occur, and the salts added to the medium for pH control are frequently used. There is a problem that it can inhibit the growth and / or production of host cells (Jensen et al., Biotechnol. Bioeng. , 36: 1, 1990).

따라서, 전체적으로 유기산 생산 기능이 저하되었으며 원하는 재조합 단백질의 생산성이 향상된 새로운 숙주 세포를 찾으려는 연구가 요구되었다.Thus, there has been a need for a search for a new host cell in which the organic acid production function is reduced as a whole and the productivity of a desired recombinant protein is improved.

Mlc 단백질은 탄수화물 대사에서 새롭게 발견된 조절 인자로 농후 배지에서 포도당 이용성을 증가시키는 능력 때문에 클로닝되었으며, 플라스미드 상에서 발현될 때 대장균의 성장 속도를 늦추고 아세테이트 축적을 감소시키며, 이에 따라 더 큰 콜로니를 형성할 수 있는 능력 (mlc=making large colonies)을 가지는 것으로 알려졌다 (Hosono et al., Biosci Biotech Biochem 59:256-261, 1995). mlc 유전자는 44 kDa 단백질을 코딩하며 상기 단백질은 ⅡCBGlc을 코딩하는 ptsG, 만노오즈(mannose) PTS의 효소 Ⅱ를 코딩하는 manXYZ, 말토오즈 조절군의 활성 인자를 코딩하는 malTmlc 자체의 발현을 조절하는 것으로 알려졌다 (Soon-Young Kim et al., J. Biol. Chem. 274(36):25398-25402). 이와 같이 Mlc는 당 분해 시스템에 관련된 유전자들과 그 중에서도 대장균이 포도당 함유 배지에서 성장할 때 포도당 운반에 관여하는 PTS 유전자들의 음성 조절 인자로 알려졌다. (Katja D. et al., Mol. Microbiology 27(2):381-390, 1998; Jacqueline P. Mol. Microbiology 29(4):1053-1063, 1998).Mlc protein is a newly discovered regulatory factor in carbohydrate metabolism and has been cloned due to its ability to increase glucose availability in rich media, slowing the growth of E. coli and reducing acetate accumulation when expressed on plasmids, thus forming larger colonies. It is known to have the ability to make (mlc = making large colonies) (Hosono et al., Biosci Biotech Biochem 59: 256-261, 1995). mlc gene, encoding the 44 kDa protein and the protein is ⅡCB ptsG encoding the Glc, manno Oz (mannose) malT and expression of mlc itself encoding the activator of the manXYZ, maltose control group coding for the enzyme Ⅱ of PTS It is known to regulate (Soon-Young Kim et al., J. Biol. Chem. 274 (36): 25398-25402). As such, Mlc is known to be a negative regulator of genes involved in the glycolysis system and, among other things, PTS genes involved in glucose transport when E. coli grows in glucose-containing media. (Katja D. et al., Mol. Microbiology 27 (2): 381-390, 1998; Jacqueline P. Mol. Microbiology 29 (4): 1053-1063, 1998).

세포 내에서 mlc 유전자의 발현은, mlc 유전자의 전사 조절 부위의 염기 서열이 대부분의 유전자의 전사 조절 부위의 공통 염기 서열과 많은 차이가 나고, 일반적인 ATG 개시 코돈과 달리 GTG 개시 코돈을 사용하고 있으며, Mlc 단백질에 의한 자가조절 (autoregulation)을 받기 때문에, 세포 내에서 상당히 제한되어 있다. 따라서, 본 발명에서는 mlc 유전자 전사 조절 부위에 돌연변이를 유도하여 Mlc 단백질을 과발현하고자 시도하였다. 구체적으로는 PCR을 이용하여 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -10 부위와 SD 서열에 돌연변이를 유도하였을 때 mlc 유전자가 과발현됨을 확인하였으며, Mlc 과발현 돌연변이체에서 포도당 소모 속도가 늦어져 배지로 배출되는 포도당 이용의 독성 부산물인 아세테이트 축적 농도가 낮아짐으로 인해 대장균의 생장 증가와 외부 유전자의 발현율 증가가 일어남을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.The expression of the mlc gene in cells differs greatly from the nucleotide sequence of the transcriptional regulatory region of the mlc gene and the common nucleotide sequence of the transcriptional regulatory region of most genes, and unlike the general ATG initiation codon, the GTG initiation codon is used. Due to autoregulation by Mlc proteins, they are quite limited in cells. Therefore, the present invention attempts to overexpress the Mlc protein by inducing mutations in the mlc gene transcriptional regulatory region. Specifically, it was confirmed that the mlc gene was overexpressed when mutation was induced in the -10 region and the SD sequence of the transcription control region of the mlc gene by PCR, and the glucose was released to the medium due to the slowed glucose consumption rate in the Mlc overexpressed mutant. The present invention was completed by confirming that an increase in the growth of E. coli and an increase in the expression rate of external genes occurred due to a decrease in the concentration of acetate accumulation, a toxic by-product of the use.

본 발명에서 "Mlc 과발현 돌연변이체" 또는 "돌연변이체"라 함은 대장균 염색체 상의 mlc 야생형 유전자 전사 조절 부위에 돌연변이가 일어나 mlc 유전자의 과발현이 일어난 돌연변이 균주를 말한다.In the present invention, "Mlc overexpression mutant" or "mutant" refers to a mutant strain in which a mutation occurs in the mlc wild-type gene transcription control site on the E. coli chromosome, resulting in overexpression of the mlc gene.

본 발명의 목적은 당 분해 시스템의 음성 조절 인자인 mlc 유전자의 전사 조절 부위에 돌연 변이를 유도하여 Mlc 단백질을 과발현하는 방법을 제공한다. 구체적으로 본 발명의 목적은 대장균의 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -10 부위와 리보솜 결합 부위인 SD 서열에 돌연변이를 유도하여 Mlc 단백질을 과발현하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method of overexpressing Mlc protein by inducing mutations in the transcriptional regulatory region of the mlc gene, which is a negative regulator of glycolysis system. Specifically, an object of the present invention is to overexpress the Mlc protein by inducing mutations in the -10 site and the ribosome binding site in the transcription control site of the E. coli mlc gene.

또한 본 발명은 mlc 유전자의 전사 조절 부위에 돌연변이가 일어나 Mlc 단백질을 과발현하는 대장균 돌연변이체를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide an E. coli mutant that overexpresses the Mlc protein due to mutation in the transcriptional regulatory region of the mlc gene.

아울러 상기 대장균 돌연변이체를 숙주 세포로 이용하여 균체 생산성과 외래 단백질의 생산성을 증가시키는 방법을 제공한다.In addition, using the E. coli mutant as a host cell provides a method for increasing the cell productivity and foreign protein productivity.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 전사와 번역 조절 부위에 돌연변이를 유도하여 mlc 유전자를 과발현시키는 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of overexpressing the mlc gene by inducing mutations in transcriptional and translational regulatory sites.

또한 본 발명은 전사 조절 부위에 돌연변이가 일어나 mlc 유전자가 과발현되는 돌연변이체를 제공한다.In another aspect, the present invention provides a mutant in which a mutation occurs in the transcriptional regulatory region and the mlc gene is overexpressed.

아울러 본 발명은 상기 돌연변이체를 숙주세포로 이용하여 대장균을 고농도로 배양하는 방법 및 외부 유전자를 대량 생산하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for culturing Escherichia coli at high concentration using the mutant as a host cell, and a method for mass production of external genes.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -10부위와 리보솜 결합 부위인 SD 서열에 돌연변이를 유도하여 Mlc 단백질을 과발현하는 방법을 제공한다.The present invention provides a method of overexpressing the Mlc protein by inducing mutations in the -10 region of the transcriptional regulatory region of the mlc gene and the SD sequence which is the ribosomal binding site.

본 발명의 실시예에서 mlc 유전자가 과발현되는 돌연변이체의 제조 방법은In the embodiment of the present invention the method for producing a mutant overexpressed mlc gene is

1) mlc 유전자의 전사 조절 부위에 돌연변이를 일으키도록 위치 특이적인 PCR 시발체를 제작하여 PCR 하는 단계 (도 2 참조);1) preparing and PCR a site-specific PCR primer to mutate the transcriptional regulatory region of the mlc gene (see FIG. 2);

2) 상기 PCR 산물을 온도 민감성 복제 원점 (repts), 선택표지 항생제 저항성 유전자(cat) 및 역선택표지 유전자 (sac)를 가진 자살 벡터 (pKO3)에 클로닝하여 제조된 재조합 벡터 (도 5A 참조)로 숙주세포를 형질전환시켜 염색체 내에서 재조합이 일어나도록 하는 단계(도 5B 참조);및2) Recombinant vector prepared by cloning the PCR product into a suicide vector (pKO3) having a temperature sensitive replication origin (rep ts ), a selective antibiotic resistance gene (cat) and a reverse selective marker gene (sac) (see FIG. 5A). Transforming the host cell so that recombination occurs in the chromosome (see FIG. 5B); and

3) 재조합이 일어난 mlc 돌연변이체를 선택하는 단계로 구성된다.3) selecting the mlc mutant in which recombination has occurred.

대장균의 야생형 mlc 유전자 전사 조절 부위는 도 1에 나타난 바와 같은 구성을 가진다. mlc 유전자는 개시 코돈으로부터 약 60bp 상류에 ATGTGCTGTTAATCACAT 염기 서열의 cAMP-CRP 복합체 결합 부위를 가지며, 이는 mlc 유전자가 cAMP-CRP 복합체에 의한 양성 조절을 받는다는 것을 나타낸다. 한편 대장균에서 특별히 높은 전사 효율을 갖는 유전자들은 강력한 프로모터를 가지고 있으며 이들은 두 부위, -10 부위 서열 (또는 Pribnow box;TATAAT)과 -35 부위 서열 (TTGACAT)이 보존되어 있는 것으로 알려져 있으며 이들 보존 서열과 다른 서열을 갖는 유전자들의 전사 빈도는 감소하는 것으로 알려져 있다. mlc 유전자의 전사 조절 부위인 -10 부위와 -35 부위는 강력한 프로모터의 보존 서열과 차이가 있어 약한 프로모터인 것으로 생각되어 본 발명의 발명자들은 전사 조절 부위에 돌연변이를 유도하여 강력한 프로모터로 변환시켜 mlc 유전자를 과발현시킬 수 있을 것이라고 가정하였다.The wild-type mlc gene transcription control region of E. coli has a configuration as shown in FIG. The mlc gene has a cAMP-CRP complex binding site of the ATGTGCTGTTAATCACAT base sequence about 60 bp upstream from the start codon, indicating that the mlc gene is positively controlled by the cAMP-CRP complex. On the other hand, genes with particularly high transcriptional efficiency in E. coli have strong promoters, which are known to have conserved two sites, the -10 site sequence (or Pribnow box; TATAAT) and the -35 site sequence (TTGACAT). It is known that the frequency of transcription of genes with different sequences decreases. The -10 site and -35 site, which are transcription control sites of the mlc gene, are considered to be weak promoters because they differ from the conserved sequences of the strong promoters. Therefore, the inventors of the present invention induce mutations in the transcriptional control sites and convert them into powerful promoters, thus the mlc gene. We assumed that we could overexpress.

mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 돌연변이가 유도되는 위치는 CRP 결합 부위, -35 부위, -10 부위, Mlc 결합 부위 및 SD 서열을 포함하는 mlc 유전자의 개시코돈으로부터 100 bp 상류 염기 서열 중에서 선택될 수 있다. mlc 유전자 전사 조절 부위의 염기 서열에 돌연변이를 유도하는 방법에는 화학 물질이나 X선, UV 등을 조사하여 유발하는 방법도 사용할 수 있으나 바람직하게는 염기 특이적인 돌연변이의 유도가 가능한 PCR을 이용한 돌연변이 유도 방법을 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 -10 부위를 보존 서열로 바꾸는 돌연변이, Mlc 결합 부위의 돌연변이, SD 서열의 돌연변이 또는 개시코돈을 야생형의 GTG에서 ATG로 바꾸는 돌연변이를 유도하기 위하여 Mlc 결합 부위를 기준으로 좌측, 우측 각각 500bp 의 DNA 절편을 얻을 수 있는 돌연변이 서열을 가진 PCR 프라이머를 제작하였다 (도 2 참조). 첫 번째 PCR 결과, 서열번호 35, 38을 프라이머로 PCR하여 각각 야생형 서열, -10 부위가 돌연변이된 서열을 가진 Mlc 결합 부위 좌측 DNA 절편을 얻었으며, 서열번호 46, 47, 49를 프라이머로 PCR하여 각각 개시코돈이 변화된 서열, Mlc 결합 부위와 개시코돈이 변화된 서열, Mlc 결합부위와 개시코돈이 변화된 서열을 가진 Mlc 결합 부위 우측 DNA 절편을 얻었다 (도 5 참조). The position where the mutation is induced in the transcriptional regulatory region of the mlc gene may be selected from 100 bp upstream nucleotide sequences from the initiation codon of the mlc gene, including the CRP binding site, -35 site, -10 site, Mlc binding site and SD sequence . A method of inducing mutations in the base sequence of the mlc gene transcription control site may be induced by irradiating chemicals, X-rays, UV, etc., but preferably, a mutation induction method using PCR capable of inducing base-specific mutations. Can be used. In the embodiment of the present invention, the left, relative to the Mlc binding site in order to induce a mutation to change the -10 site into a conserved sequence, a mutation of the Mlc binding site, a mutation of the SD sequence or a mutation to change the start codon from GTG of wild type to ATG PCR primers with mutant sequences capable of obtaining 500 bp DNA fragments on each of the right sides were prepared (see FIG. 2). As a result of the first PCR, PCR was performed using primers of SEQ ID NOs: 3 and 5, 3, and 8 , respectively, to obtain a DNA fragment left of the Mlc binding site having a mutated wild type sequence and a -10 site, respectively, SEQ ID NOs: 4 , 6, 4, and 7, 4 and 9 were PCR-produced with primers to obtain DNA fragments on the right side of the Mlc binding site having the changed start codon, the changed Mlc binding site and the changed start codon, the Mlc binding site and the changed start codon (see FIG. 5). ).

첫 번째 PCR 결과 얻은 2개의 Mlc 결합 부위 좌측 DNA 절편과 3개의 Mlc 결합 부위 우측 DNA 절편을 연결하여 얻은 연결체를 주형으로, 서열번호 34를 프라이머로 사용하여 PCR을 수행하여 약 1 kb의 mlc 유전자 전사 조절 부위 서열을 가진 3개의 DNA 절편을 얻었다 (도 6참조). 상기 DNA 절편을 pUC 벡터에 삽입한 후 시퀀싱하여 개시코돈만이 돌연변이된 염기 서열; 개시코돈과 Mlc 결합 부위가 돌연변이된 염기 서열; 개시코돈, Mlc 결합 부위, -10 부위, SD 서열이 돌연변이된 염기 서열을 확인한 후 상기 DNA 절편을 제한효소로 잘라 자살 벡터인 pKO3에 도입하였으며 각각 pKO-L1, pKO-L2, pKO-L3로 명명하였다.The PCR was performed using a linker obtained by linking two Mlc binding site left DNA fragments and three Mlc binding site right DNA fragments as a template, and using SEQ ID NOs: 3 and 4 as a primer. Three DNA fragments with mlc gene transcription control site sequences were obtained (see FIG. 6). Inserting the DNA fragment into the pUC vector and sequencing the nucleotide sequence in which only the start codon is mutated; A base sequence in which a start codon and a Mlc binding site are mutated; After identifying the nucleotide sequence in which the initiation codon, the Mlc binding site, the -10 site, and the SD sequence were mutated, the DNA fragment was cut with a restriction enzyme and introduced into the suicide vector pKO3, named pKO-L1, pKO-L2, and pKO-L3, respectively. It was.

상기 돌연변이 유도된 mlc 유전자 전사 조절 부위 절편을 갖는 재조합 자살 벡터로 대장균 MC4100을 형질전환한 뒤 상기 전사 조절 부위 절편 서열을 동종 재조합에 의해 염색체상으로 도입하여 돌연변이된 균체를 얻었다.E. coli MC4100 was transformed with a recombinant suicide vector having the mutation-derived mlc gene transcription control site fragment, and the transcription control site fragment sequence was introduced onto the chromosome by homologous recombination to obtain mutated cells.

본 발명의 바람직한 실시예에서 유전자-치환 돌연변이에 사용한 자살 벡터는 온도 민감성 복제 원점과 선택 표지로 항생제에 저항성을 나타낼 수 있게 하는 유전자와 역선택 표지 (counter-selectable maker)로 특정 물질에 대한 민감성을 부여하는 유전자를 포함한다. 온도 민감성 복제 원점 (repts)을 가지고 있는 상기 벡터는 저온 (30℃)에서는 자체적으로 복제 (replication)가 가능하지만 고온 (42℃)에서는 복제가 불가능해 벡터가 생존하기 위해서는 염색체 상으로 삽입되어 염색체와 함께 복제되어야만 생존할 수 있다. 따라서 상기 벡터와 같이 온도 민감성 복제 원점을 가진 재조합 벡터를 숙주 세포에 형질전환시킨 후 고온 (42℃)에서 배양하면 단일 유사 재조합 (a single homologous recombination)에 의해 벡터가 염색체 상으로 삽입하는 것이 가능하다. 재조합 결과 생긴 트랜스포먼트 (transformant)는 선택 표지로 항생제 클로로암페니콜에 대한 저항성을 나타내며 역선택 표지로 특정 물질에 대한 민감성을 동시에 나타내는 형질 전환체를 선택하여 찾을 수 있다. 상기 특정 물질로는 탄소원 또는 질소원이 사용되며 바람직하게는 자당을 사용한다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 자당에 대한 민감성을 부여하는 유전자로 sacB 유전자를 포함하는 유전자-치환 돌연변이 벡터를 사용하였다. 상기 sacB 유전자는 레반슈크레이즈 (levansucrase)를 코딩하며 상기 효소는 자당으로부터 독성 물질인 레반(levan)합성을 촉매하므로 sacB 유전자를 포함한 플라스미드로 형질전환된 숙주 세포는 자당 민감성을 나타내게 된다.In a preferred embodiment of the present invention, suicide vectors used for gene-substituting mutations are susceptible to specific substances with genes and counter-selectable makers that allow them to exhibit antibiotic resistance at the point of temperature-sensitive replication origin and selection markers. Contains genes to be assigned. The vector, which has a temperature-sensitive replication origin (rep ts ), can replicate itself at low temperatures (30 ° C) but not at high temperatures (42 ° C), so that the vector is inserted onto the chromosome in order to survive. Can only survive with replication. Therefore, when a recombinant vector having a temperature-sensitive replication origin such as the vector is transformed into a host cell and cultured at high temperature (42 ° C.), it is possible to insert the vector onto a chromosome by a single homologous recombination. . The transformant resulting from the recombination can be found by selecting a transformant that shows resistance to the antibiotic chloroamphenicol as a selection marker and simultaneously shows sensitivity to a specific substance as a reverse selection marker. As the specific material, a carbon source or a nitrogen source is used, and sucrose is preferably used. In a preferred embodiment of the present invention, a gene-substituted mutant vector including the sacB gene was used as a gene to confer susceptibility to sucrose. The sacB gene encodes levansucrase and the enzyme catalyzes levan synthesis, a toxic substance from sucrose, so that the host cell transformed with the plasmid containing the sacB gene exhibits sucrose sensitivity.

상기 플라스미드가 재조합된 숙주 세포를 클로로암페니콜 항생제가 없는 농후 배지 (rich medium) 상에서 저온으로 배양하면 두 번째 재조합이 일어나 유전자가 치환된 재조합 벡터가 염색체로부터 분리되고, 결과적으로 숙주 세포의 염색체상에 재조합된 벡터를 제거(resolve)할 수 있다. 염색체상에 상기 벡터가 결실된 숙주세포는 선택 표지에 대한 민감성과 역선택표지에 대한 저항성을 동시에 나타내는 형질전환체를 선택함으로써 얻을 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서는 클로로암페니콜 항생제에 대한 민감성과 자당에 대한 저항성을 동시에 나타내는 형질전환체를 선택하여 유전자 치환이 일어나고 벡터가 결실된 세포를 골라내었다 (도 4 참조).When the plasmid-recombinant host cell is cultured at low temperature on a rich medium free of chloroamphenicol antibiotics, a second recombination occurs, whereby the recombinant vector in which the gene is substituted is separated from the chromosome, and as a result, the chromosome of the host cell The recombinant vector can be removed. The host cell in which the vector is deleted on the chromosome can be obtained by selecting a transformant which simultaneously exhibits sensitivity to selection markers and resistance to reverse selection markers. In a preferred embodiment of the present invention, a transformant is selected that exhibits both susceptibility to chloroamphenicol antibiotics and susceptibility to sucrose to select a cell in which gene substitution occurs and the vector is deleted (see FIG. 4).

본 발명의 실시예에서 pKO-L1으로 형질전환된 후 동종 재조합에 의해 개시코돈에 돌연변이가 일어난 대장균 돌연변이체 SR752, pKO-L2로 형질전환된 후 동종 재조합에 의해 개시코돈 및 Mlc 결합 부위에 돌연변이가 일어난 대장균 돌연변이체 SR753, pKO-L3로 형질전환된 후 동종 재조합에 의해 개시코돈, Mlc 결합 부위, -10 부위 및 SD 서열에 돌연변이가 일어난 대장균 돌연변이체 SR754를 얻었으며 염기 서열 분석을 통하여 돌연변이된 서열을 확인하였다In an embodiment of the present invention, E. coli mutants SR752, which were transformed with pKO-L1 and then mutated to the initiation codon by homologous recombination, were mutated to the initiation codon and Mlc binding site by homologous recombination. Escherichia coli mutants SR753 and pKO-L3 were transformed with homologous recombination to obtain coliform mutants SR754 mutated at the start codon, Mlc binding site, -10 site and SD sequence. Confirmed

각각의 돌연변이체에서 전사 조절 부위에 일어난 돌연변이로 mlc 유전자가 과발현되는지를 확인하기 위하여 웨스턴 블럿을 수행하였다 (도 7 참조). 그 결과 SR754를 제외한 나머지 돌연변이체는 야생형과 비슷한 발현 양상을 나타내었으며 이는 본 발명에서 개시코돈 및 Mlc 결합 부위에 유도된 돌연변이는 mlc 유전자의 전사에 영향을 미치지 않는 반면, -10 부위와 SD 서열에 유도된 돌연변이는 mlc 유전자의 발현을 증가시킨다는 것을 암시한다.Western blots were performed to confirm that the mlc gene was overexpressed with mutations that occurred at the transcriptional regulatory sites in each mutant (see FIG. 7). As a result, all of the mutants except SR754 showed similar expression pattern to wild type. In the present invention, mutations induced at the start codon and Mlc binding site did not affect the transcription of the mlc gene, whereas Induced mutations suggest that increased expression of the mlc gene.

본 발명의 Mlc 과발현 돌연변이체는 야생형에 비해 배양시 세포 생장량이 증가하며 또한 외부 단백질 생산용 숙주 세포로 이용될 경우 야생형에 비해 높은 생산성을 나타낸다 (도 8 내지 11, 도 12 참조). Mlc 단백질은 당 대사 관련 유전자들의 음성 조절 인자로 작용하므로 상기 단백질이 과발현되게 되면 포도당 이용 속도가 떨어져서 아세테이트 배출 속도가 늦춰지므로 대수 성장기 이후에도 세포의 성장이 계속되게 된다. 본 발명의 실시예에서는 포도당을 첨가한 최소 배지와 농후 배지에서의 세포 성장을 측정한 결과 Mlc 과발현 돌연변이체가 야생형에 비해 대수성장기 이후에도 세포 성장이 계속되는 것을 확인하였다 (도 9, 10 참조). 또 다른 본 발명의 실시예에서는 외부 유전자로 β-갈락토시데이즈와 GFPuv 단백질을 코딩하는 유전자를 도입한 재조합 벡터로 형질전환된 Mlc 과발현 돌연변이체에서 상기 유전자들의 생산성이 증가된 것을 확인하였다 (도 10 및 도 12 참조). 이 같은 결과들은 외래 단백질 생산용 숙주 세포로 본 발명의 Mlc 과발현 돌연변이체가 효과적으로 이용될 수 있음을 제시한다.The Mlc overexpressing mutants of the present invention increase cell growth in culture compared to wild type and also show higher productivity compared to wild type when used as host cells for foreign protein production (see FIGS. 8 to 11 and 12). Since the Mlc protein acts as a negative regulator of sugar metabolism-related genes, when the protein is overexpressed, the glucose utilization rate is lowered and the acetate excretion rate is slowed, so that cell growth continues even after logarithmic growth. In the embodiment of the present invention, the cell growth was measured in the minimal medium and the rich medium to which glucose was added, and it was confirmed that Mlc overexpressing mutants continued cell growth after the logarithmic growth period compared to the wild type (see FIGS. 9 and 10). In another embodiment of the present invention, it was confirmed that the productivity of the genes was increased in the Mlc overexpression mutant transformed with a recombinant vector in which a gene encoding β -galactosidase and a GFPuv protein was introduced as an external gene (FIG. 10 and FIG. 12). These results suggest that the Mlc overexpressing mutants of the present invention can be effectively used as host cells for foreign protein production.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1> <Example 1> mlc mlc 유전자의 전사 조절 부위의 돌연변이 유도를 위한 PCR 시발체의 제작과 돌연변이 유도된 Construction of a PCR primer for mutation induction of transcriptional regulatory regions of genes and mutation-induced mlc mlc 유전자를 포함하는 재조합 벡터의 제작Construction of Recombinant Vectors Containing Genes

mlc 유전자의 전사 조절 부위의 돌연변이 유도를 위해 위치 특이적으로 돌연변이된 PCR 시발체를 제작하였다 A site-specific mutated PCR primer was constructed to induce mutations in the transcriptional regulatory region of the mlc gene.

돌연 변이 유도되는 위치는 -10 보존 부위, Mlc 결합 부위, SD 서열 또는 개시코돈이며 각 프라이머의 5' 끝 쪽의 염기 서열은 주형의 염기 서열과 다르게 돌연변이 염기 서열을 가졌다. 외부 프라이머의 5' 쪽 부분의 일부는 BamHI 절단 부위를 갖도록 제작하였다. 5' 끝, 3' 끝 외부 프라이머 중 하나와, 3 개의 돌연 변이 유도된 내부 프라이머 중 하나를 PCR 프라이머로 하여 첫 번째 PCR을 수행하여 Mlc 결합 부위를 기준으로 2 개의 좌측 PCR 산물과 3 개의 우측 PCR 산물을 얻고, 상기 첫 번째 PCR에서 얻어진 5 개의 PCR 산물을 연결 (ligation)한 후, 서열번호 34의 프라이머를 이용하여 두 번 째 PCR을 수행하여 좌측 PCR 산물과 우측 PCR 산물을 연결하여 돌연변이 유도된 mlc 유전자 전사 부위를 포함하는 전체 약 1kb 크기의 PCR 산물을 얻었다.Mutations were induced at the −10 conserved site, Mlc binding site, SD sequence or initiation codon, and the base sequence at the 5 ′ end of each primer had a mutant base sequence different from that of the template. Part of the 5 'side of the outer primer was constructed to have a Bam HI cleavage site. The first PCR was performed using one of the 5 'end and 3' end outer primers and one of the three mutation-induced inner primers as the PCR primers, so that two left PCR products and three right PCRs based on the Mlc binding site were performed. After obtaining the product, ligation of the five PCR products obtained in the first PCR, and then performing a second PCR using the primers of SEQ ID NOs: 3 and 4 to connect the left PCR product and the right PCR product mutation PCR products of about 1 kb in size containing the derived mlc gene transcription site were obtained.

첫 번째 PCR에서 PCR 조건은 열순환기를 이용하여, Vent DNA (중합효소 1 unit을 포함하는 PCR 완충 용액 (10mM dNTP, 1.5mM MgCl2, 20mM Tris-Cl, 50mM KCl)에 주형으로 서열 번호 1 의 야생형 mlc 유전자를 가진 대장균의 염색체 DNA와 상기 프라이머를 첨가하여 95℃에서 5 분간 변성시킨 후, 95℃에서 30초, 가열 냉각 (annealing) 온도에서 30초, 72℃에서 1분으로 30 싸이클을 수행하고, 최종적으로 72℃에서 10분간 반응시켰다. 서열 번호 35, 서열 번호 47 또는 서열 번호 38을 프라이머로 사용하였을 때의 가열 냉각 온도는 56℃, 서열 번호 49를 사용하였을 때의 가열 냉각 온도는 57℃, 서열 번호 46을 사용하였을 때의 가열 냉각 온도는 60℃ 이었다. PCR 산물에 대한 아가로스 겔 전기 영동 결과 약 500bp의 절편이 증폭되었음을 확인하였다. 상기 PCR 산물을 PCR 분리 키트 (Boehringer Mannheim. USA)를 사용하여 순수 분리하고 인산화효소 (kinase)를 반응시켜 각 PCR 단편의 양쪽 끝에 인산기를 첨가하고 재분리한 후 연결 반응을 수행하였다. 연결 반응의 조건은 좌측 PCR 산물, 우측 PCR 산물 각각 5㎕씩과 T4 DNA 연결 효소 2 Weiss 단위, T4 DNA 연결 완충 용액 1㎕를 포함한 총 20㎕ 부피의 반응 용액을 상온에서 15 분 반응 후 65℃에서 10분간 반응시켜 연결 반응을 수행하였다.In the first PCR, the PCR conditions were determined by using a thermocycler, using the DNA sequence of SEQ ID NO: 1 as a template in Vent DNA (PCR buffer solution containing 1 unit of polymerase (10 mM dNTP, 1.5 mM MgCl 2 , 20 mM Tris-Cl, 50 mM KCl). Denature the E. coli chromosomal DNA containing the wild-type mlc gene and the above primer for 5 minutes at 95 ° C, then perform 30 cycles at 95 ° C for 30 seconds, annealing temperature for 30 seconds, and 72 ° C for 1 minute. And finally reacted for 10 minutes at 72 ° C. The heating and cooling temperatures when using SEQ ID NOs: 3 and 5 , SEQ ID NOs: 4 and 7, or SEQ ID NOs: 3 and 8 as primers were 56 ° C., SEQ ID NOs: 4 and 9 The heating cooling temperature at the time of use was 57 ° C., and the heating cooling temperature was 60 ° C. when using SEQ ID NOs: 4 and 6. Agarose gel electrophoresis on the PCR product confirmed that the fragment of about 500 bp was amplified. PCR product separation key (Boehringer Mannheim. USA) was used for pure separation and kinase reaction to add phosphate groups at both ends of each PCR fragment, followed by ligation, followed by ligation reaction. A ligation reaction was carried out by reacting a total of 20 µl of the reaction solution including 5 µl each of PCR products, 2 Weiss units of T4 DNA ligation enzyme, and 1 µl of T4 DNA ligation buffer solution at room temperature for 15 minutes, followed by 10 minutes at 65 ° C. .

상기 연결 반응에서 얻어진 PCR 산물 연결체를 두 번째 PCR의 주형으로, 서열 번호 34를 프라이머로, DNA 중합효소로 벤트 DNA 중합효소를 사용하였으며, 63℃의 가열 냉각 온도에서 PCR을 수행하였다. PCR 수행 결과 얻어진 약 1kb 길이의 두 번째 PCR 산물을 제한효소 BamHI으로 절단, 정제한 후 pUC19 벡터의 BamHI 위치에 삽입하였다. 재조합 pUC19 벡터를 BamHI 제한효소로 절단하여 삽입체를 자살 벡터인 pKO3 (Harvard medical school, USA)의 상기 효소 위치에 삽입하여 재조합 벡터 pKO-L1, pKO-L2, pKO-L3을 제조하였다. 상기 재조합 벡터를 대장균 MC 4100에 형질전환함으로써 돌연변이 유도된 전사 조절 부위를 포함하는 mlc 유전자를 염색체 상에 도입하였다.The PCR product conjugate obtained in the ligation reaction was used as a template for the second PCR, SEQ ID NOs: 3 and 4 as primers, and a vent DNA polymerase as a DNA polymerase, and PCR was performed at a heat and cooling temperature of 63 ° C. The second PCR product of about 1 kb in length obtained as a result of PCR was cut and purified with restriction enzyme Bam HI and inserted into the Bam HI position of the pUC19 vector. The recombinant pUC19 vector was digested with Bam HI restriction enzyme to insert the insert at the enzyme site of the suicide vector pKO3 (Harvard medical school, USA) to prepare recombinant vectors pKO-L1, pKO-L2, pKO-L3. The recombinant vector was transformed into E. coli MC 4100 to introduce a mlc gene containing a mutation-induced transcriptional regulatory site onto the chromosome.

상기 형질전환체를 클로로암페니콜 20㎍/㎖을 포함한 배지 상에서 42℃에서 12 시간 배양하여 온도 민감성 복제 원점을 가지고 있는 재조합 자살 벡터가 단일 유사 재조합 (a single homologous recombination)에 의해 염색체 상으로 도입되도록 유도하여 염색체 상에 재조합 벡터가 도입된 트랜스-접합체 (transconjugate)를 얻었다. 상기 트랜스-접합체로부터 벡터 부분을 제거하기 위하여 자당 5%을 포함하며 클로로암페니콜을 포함하지 않은 배지상에서 30℃에서 12 시간 배양하였다. 자당 저항성과 클로로암페니콜 민감성을 나타내는 형질전환체를 서열 번호 11 12의 프라이머를 이용하여 스크리닝하여 찾아내었다. 상기 과정을 통해 선택된 형질전환체를 염기 서열 분석을 수행하여 원하는 위치에 유전자 치환이 일어났음을 확인하였다 (도 3 참조),The transformants were incubated for 12 hours at 42 ° C. on a medium containing 20 μg / ml of chloroamphenicol to introduce a recombinant suicide vector having a temperature-sensitive replication origin onto a chromosome by a single homologous recombination. It was induced to obtain a transconjugate in which a recombinant vector was introduced on a chromosome. In order to remove the vector portion from the trans-conjugate, it was incubated at 30 ° C. for 12 hours on a medium containing 5% sucrose and no chloroamphenicol. Transformants exhibiting sucrose resistance and chloroamphenicol sensitivity were found by screening using primers of SEQ ID NOs: 11 and 12 . Through the above procedure, the selected transformant was subjected to sequencing to confirm that gene substitution occurred at a desired position (see FIG. 3).

본 발명에서는 PCR을 이용한 돌연변이 유도에 의해 mlc 유전자의 전사 조절 부위에 돌연변이가 일어난 3 종류의 돌연변이체를 얻었다. 도 3에 나타났이 SR752 균주는 개시코돈에, SR753 균주는 Mlc 결합 부위와 개시코돈에, SR754 균주는 -10 부위, Mlc 결합 부위, SD 서열 및 개시코돈에 각각 돌연변이가 일어났음을 염기 서열 분석을 통해 확인할 수 있었다.In the present invention, three kinds of mutants were obtained in which mutations were made in the transcriptional regulatory region of the mlc gene by mutation induction using PCR. As shown in FIG. 3, the sequencing of the SR752 strain at the start codon, the SR753 strain at the Mlc binding site and the start codon, and the SR754 strain at the -10 site, the Mlc binding site, the SD sequence, and the start codon were performed. I could check through.

<실시예 2> <Example 2> mlcmlc 돌연변이 균주의 Mlc 과발현으로 인한 생장량의 증가 Increase in growth due to Mlc overexpression of mutant strains

mlc 돌연변이 균주에서 Mlc 단백질이 과발현되는지를 확인하기 위하여 웨스턴 블럿 분석을 수행하였다. 야생형 균주 (MC4100)와 돌연변이 균주 (SR752, SR753, SR754)에서 추출한 단백질 샘플과 양성 대조군으로 정제된 Mlc 단백질, mlc 구조 유전자가 발현 벡터 pUC19에 도입된 재조합 벡터 pOH106으로 형질 전환된 균주에서 추출된 단백질 샘플을 전기 영동한 후, 니트로셀룰로스 (nitrocellulose) 막으로 전이하였다. 상기 단백질의 전이는 블럿전이 셀 키트 (Amersham Pharmacia Biotech)를 이용하여, 4℃가 유지되는 저온실에서 전이 완충액 (20% 메탄올, 0.05% SDS, 25mM Tris-Cl, 192mM 글리신)을 이용하여 100 볼트 (Vt)로 1 시간 동안 수행하였다. 이후 1% 탈지유 (skim milk)가 포함된 인산 완충액 (phosphate buffered saline; PBS)으로 상온에서 1 시간 동안 반응시키고, PBST 용액 (1% Triton x-100 in PBS)으로 3 회 세척하였다. 1 차 항체로서 항 Mlc 항체 (서울대학교 미생물학과 미생물 생리학 실험실)를 PBS 용액으로 100 배 희석하여 막에 결합된 단백질과 반응시켰다. 반응이 끝난 막을 상온에서 PBS 용액으로 3회 세적한 후, 2 차 항체(ECL. USA)로서 항 마우스 항체 (anti-mouse-antibody)를 희석하여 반응시켰다. 반응에 참가하지 않은 여분의 항체를 세척한 후 ECL 화학발광 감지 시약을 이용하여 감지하고 막은 15초 내지 1 분 동안 X-ray 필름에 감광시켰다. 상기의 방법과 같은 웨스턴 블럿을 통해 Mlc 단백질의 과발현 여부를 관찰하였다 (도 7). 그 결과 돌연변이체 SR752, SR753, SR754 중에서 -10 부위, Mlc 결합 부위 및 개시코돈에 돌연변이가 일어난 SR754 돌연변이체만이 야생형에 비해 Mlc 단백질이 과발현되고 있으며 Mlc 결합 부위 또는 개시코돈이 돌연변이된 SR752, SR753 돌연변이체는 야생형 균주와 비슷한 정도의 발현 양상을 나타내고 있음을 확인하였다. 이 같은 결과는 -10 부위의 염기 서열의 변화가 mlc 유전자의 전사를 활성화하여 Mlc 단백질의 과발현을 유도하는 데 중요하다는 것을 암시한다.Western blot analysis was performed to determine whether the Mlc protein was overexpressed in the mlc mutant strain. The protein extracted from the wild type strain (MC4100) and mutant strain (SR752, SR753, SR754) protein samples and the Mlc protein, mlc structural gene purified by the positive control transfection with a recombinant vector pOH106 introduced into the expression vector pUC19 conversion strains derived from Samples were electrophoresed and then transferred to nitrocellulose membranes. The transfer of the protein was performed using a blot transition cell kit (Amersham Pharmacia Biotech), 100 volts using a transition buffer (20% methanol, 0.05% SDS, 25 mM Tris-Cl, 192 mM glycine) in a cold room maintained at 4 ° C. Vt) for 1 hour. Then, the mixture was reacted with phosphate buffered saline (PBS) containing 1% skim milk at room temperature for 1 hour and washed three times with PBST solution (1% Triton x-100 in PBS). As the primary antibody, the anti-Mlc antibody (Seoul National University Microbiology and Microbial Physiology Laboratory) was diluted 100-fold with PBS solution and reacted with the protein bound to the membrane. After completion of the reaction, the membrane was washed three times with PBS solution at room temperature, and then reacted by diluting an anti-mouse antibody as a secondary antibody (ECL. USA). The excess antibody that did not participate in the reaction was washed and then detected using ECL chemiluminescence detection reagent and the membrane was photosensed on X-ray film for 15 seconds to 1 minute. It was observed whether the overexpression of Mlc protein through Western blot as described above (Fig. 7). As a result, only SR754 mutants mutated to -10 site, Mlc binding site, and initiation codon among mutants SR752, SR753, SR754 overexpressed Mlc protein compared to wild type, and SR752, SR753 where Mlc binding site or initiation codon was mutated. It was confirmed that the mutant showed a similar degree of expression as the wild type strain. These results suggest that changes in the nucleotide sequence at the -10 site are important for activating the transcription of the mlc gene and inducing overexpression of the Mlc protein.

<실시예 3> Mlc 단백질의 과발현이 숙주 세포의 성장에 미치는 영향을 조사<Example 3> The effect of overexpression of Mlc protein on the growth of host cells

Mlc 단백질의 과발현으로 숙주 세포의 성장에 미치는 영향을 세포를 배양하면서 매 시간 별로 OD를 측정하여 성장 곡선을 측정함으로써 조사하였다. 최소 배지인 TB (trypton broth 1%, NaCl 0.8%)에 포도당을 첨가해서 배양하여 시험한 결과 포도당을 첨가하지 않은 배지에서는 야생형 균주나 과발현 돌연변이체나 별 차이가 없었으나 (도 8A), 포도당 농도가 높아질수록 야생형 균주에 비해 돌연변이체는 대수 성장기 이후에 성장 곡선에 차이가 나며 돌연변이체는 오랫동안 성장이 지속되고 있는 것을 확인할 수 있었다 (도 8B, C).The effect of overexpression of Mlc protein on the growth of host cells was investigated by measuring growth curves by measuring OD every hour while culturing cells. As a result of incubation by adding glucose to TB (trypton broth 1%, NaCl 0.8%) as a minimum medium, there was no difference between wild-type strains and overexpressing mutants in the medium without glucose (Fig. 8A). The higher the mutant compared to the wild type strain in the growth curve after the logarithmic growth period, and the mutant was confirmed that the growth continues for a long time (Fig. 8B, C).

또한 농후 배지인 L-브로스 (broth)에서 배양 실험한 결과 역시 포도당을 첨가하지 않은 배지에서는 야생형 균주나 과발현 돌연변이체나 별 차이가 없었으나 (도 9A), 포도당 농도가 높아질수록 야생형 균주에 비해 돌연변이체는 대수 성장기 이후에 성장 곡선에 차이가 나며 돌연변이체는 오랫동안 성장이 지속되고 있는 것을 확인할 수 있었다 (도 9B 내지 E).In addition, as a result of the culture experiment in L-broth (rich broth), there was no difference between wild-type strains and over-expressing mutants in medium without glucose (FIG. 9A). Was different in the growth curve after the logarithmic growth period, and the mutants were able to confirm that the growth continued for a long time (Figs. 9B to E).

<실시예 4> Mlc 과발현 돌연변이체에서 외래 유전자의 발현 증가Example 4 Increased expression of foreign genes in Mlc overexpressed mutants

Mlc 과발현 돌연변이체 숙주 세포에서 야생형 숙주 세포에 비해 외래 유전자 발현이 증가하는지를 확인하였다. 외래 유전자로는 β-갈락토시데이즈를 코딩하는 유전자와 GFPuv (green fluorescence protein 변이체)을 코딩하는 유전자를 사용하였다. 아울러 성장 곡선의 측정을 위한 OD 값과 실제 생균수의 비례 여부를 확인하기 위하여 생균수 측정을 수행하였다.It was confirmed that the expression of foreign genes in Mlc overexpressing mutant host cells increased compared to wild type host cells. As a foreign gene, a gene encoding β -galactosidase and a gene encoding GFPuv (green fluorescence protein variant) were used. In addition, the number of viable cells was measured to determine the proportion of the OD value for the growth curve and the actual number of viable cells.

4-1) Mlc 과발현체에서 외래 유전자인 4-1) Exogenous Genes in Mlc Overexpression ββ -갈락토시데이즈의 발현 정도 조사Investigation of the expression level of galactosides

외래 유전자로 β-갈락토시데이즈를 코딩하는 유전자를 사용하였을 때 발현 정도를 조사하기 위해 β-갈락토시데이즈를 발현하는 플라스미드인 pGAL을 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체에 각각 형질전환하여 세포 배양하였다. pGAL 플라스미드는 pRS415안의 lacZ 유전자를 pUC19 벡터의 lac 프로모터 하류에 기능적으로 연결되도록 도입하여 제조하였다. 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체 SR754에 상기 pGAL 플라스미드를 형질 전환하여 37℃, 230rpm, L-브로스에 포도당 0.3%를 첨가하여 배양하였다. 숙주세포로부터 플라스미드 결실을 방지하기 위하여 배지에 50㎍/㎖의 항생제 엠피실린을 첨가하였으며 β-갈락토시데이즈의 유도를 위해 시간을 달리하여 IPTG 1mM을 첨가하였다. 그 결과 유도 시간별로 측정된 균의 성장과 β-갈락토시데이즈 유전자의 발현을 도 10에 나타내었다. 균체 성장 면에서 야생형은 배양 후 4 시간 후에 정체기에 접어드는 반면 Mlc 과발현 돌연변이체의 생장은 배양 후 14 시간까지 지속적으로 계속되고 있으며 세포 농도도 Mlc 과발현 돌연변이체가 야생형보다 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 야생형을 β-갈락토시데이즈 유전자의 숙주 세포로 하였을 경우보다 Mlc 과발현체 돌연변이체를 숙주 세포로 하였을 경우 효소 활성이 5-9 배정도 높은 것을 확인할 수 있었다. 한편 유도기에 따른 균주 성장과 외래 유전자 발현 정도를 비교했을 때 대수 성장기 초기보다 말기에 유도시킬 때 더 높은 발현 양을 얻을 수 있는 것을 확인하였다.In order to investigate the expression level when a gene encoding β -galactosidase was used as a foreign gene, pGAL, a plasmid expressing β -galactosidase, was transformed into a wild-type strain and an Mlc overexpressing mutant, respectively. It was. The pGAL plasmid was prepared by introducing the lacZ gene in pRS415 to be functionally linked downstream of the lac promoter of the pUC19 vector. The pGAL plasmid was transformed into the wild type strain and Mlc overexpressing mutant SR754, and cultured by adding 0.3% glucose to 37 ° C, 230 rpm, and L-broth. To prevent plasmid deletion from host cells, 50 μg / ml of antibiotics empicillin was added to the medium, and IPTG 1 mM was added at different times to induce β -galactosidase. As a result, the growth of the bacteria and the expression of β -galactosidase gene measured by induction time are shown in FIG. 10. In terms of cell growth, the wild type enters the plateau during 4 hours after incubation, while the growth of Mlc overexpressing mutants continues continuously until 14 hours after incubation, and the cell concentration was higher than that of the wild type. In addition, it was confirmed that the enzyme activity was 5 to 9 times higher when the Mlc overexpression mutant was used as the host cell than when the wild type was used as the host cell of the β -galactosidase gene. On the other hand, when comparing the degree of the growth of foreign genes with the strain growth according to the induction period, it was confirmed that a higher expression amount can be obtained when induced at the end of the logarithmic growth stage.

4-2) 생균수의 측정4-2) Measurement of Viable Cell Number

야생형 균주와 돌연변이체 SR754의 성장시 OD 값과 실제 생균수와의 차이를 확인해 보기 위해 시간차를 두어 샘플링 (sampling)을 하여 측정하는 방법으로 생균수를 측정하였고, 그 결과는 도 11에 나타내었다. 생균수 측정 (viable count)에서 야생형 균주와 돌연변이체 SR754는 배양 후 5 시간까지는 비슷하게 성장이 일어나나 5 시간 이후 야생형 균주는 성장이 급격하게 감소되는 것을 확인할 수 있었다. 반면에 돌연변이체 SR754는 배양 5시간 경과 후에도 지속적으로 성장이 일어나고 배양 후 8시간 경에 정체기에 접어드는 것을 확인할 수 있었다. 이 같은 결과는 Mlc 과발현 돌연변이체에서 총균체 수 증가가 생균수 증가에 의한 것임을 확인시켜준다.In order to check the difference between the OD value and the actual number of live cells when the wild-type strain and the mutant SR754 were grown, the viable cell number was measured by measuring the sampling time with time difference, and the results are shown in FIG. 11. In viable count, the wild type strain and the mutant SR754 grew similarly up to 5 hours after incubation, but after 5 hours, the wild type strains showed a sharp decrease in growth. On the other hand, the mutant SR754 continued to grow after 5 hours of culture and was found to enter the plateau at about 8 hours after the culture. These results confirm that the increase in the total number of cells in Mlc overexpressing mutants is due to the increase in the number of living cells.

4-3) Mlc 과발현체에서 외래 유전자인 4-3) Exogenous Genes in Mlc Overexpression gfpuvgfpuv 의 발현 정도 조사Of expression level

외래 유전자로 GFPuv를 코딩하는 유전자를 사용하였을 때 발현 정도를 조사하기 위해 GFPuv를 발현하는 플라스미드인 pGFPuv를 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체에 각각 형질전환하여 세포 배양하였다. pGFPuv 플라스미드는 gfpuv 유전자를 pUC19 벡터의 lac 프로모터 하류에 기능적으로 연결되도록 도입하여 제조하였다 (clontech. USA). 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체 SR754에 상기 pGFPuv플라스미드를 형질 전환하여 실시예 4-1)과 동일한 조건에서 배양하였다. 숙주세포로부터 플라스미드 결실을 방지하기 위하여 배지에 50㎍/㎖의 항생제 엠피실린을 첨가하였으며 gfpuv 유전자의 유도를 위해 대수 성장기 중기에 IPTG 1mM을 첨가하였다. 그 결과 시간별로 측정된 균의 성장과 gfpuv 유전자의 발현을 도 12에 나타내었다. β-갈락토시데이즈 유전자 발현과 유사하게 Mlc 과발현 돌연변이체가 세포 성장이나 효소 활성에서 야생형보다 높은 값을 갖는 것을 확인할 수 있었다.When the gene encoding GFPuv was used as a foreign gene, pGFPuv, a plasmid expressing GFPuv, was transformed into a wild-type strain and an Mlc overexpressing mutant, respectively, to examine the expression level. The pGFPuv plasmid was prepared by introducing the gfpuv gene to be functionally linked downstream of the lac promoter of the pUC19 vector (clontech. USA). The pGFPuv plasmid was transformed into the wild type strain and Mlc overexpressing mutant SR754 and cultured under the same conditions as in Example 4-1). To prevent plasmid deletion from host cells, 50 μg / ml of antibiotics empicillin was added to the medium, and IPTG 1 mM was added during the logarithmic growth phase to induce gfpuv gene. As a result, the growth of bacteria and the expression of gfpuv gene measured by time are shown in FIG. 12. Similar to β -galactosidase gene expression, Mlc overexpressing mutants were found to have higher values than wild type in cell growth or enzyme activity.

본 발명의 Mlc 과발현 돌연변이체는 포도당 대사가 억제되어 포도당 대사의 독성 부산물인 아세테이트 축적과 방출이 감소하여 야생형 균주에 비해 성장이 오래 지속되어 균체 생산량이 증가하며 외래 유전자를 도입하였을 경우 단백질의 생산량이 증대되므로 기존의 유전자 발현용 숙주 세포에 비해 생산성과 효율이 높은 숙주 세포로 이용될 수 있다.The Mlc overexpressing mutants of the present invention are inhibited from glucose metabolism, and the accumulation and release of acetate, a toxic byproduct of glucose metabolism, is reduced, resulting in long-lasting growth compared to wild-type strains, resulting in increased cell production and protein production when foreign genes are introduced. As a result, it can be used as a host cell having higher productivity and efficiency than a host cell for gene expression.

도 1은 대장균 MC4100 균주에서 mlc (making large colonies)의 전사 조절 부위를 나타낸 것이며, Figure 1 shows the transcriptional regulation site of mlc (making large colonies) in E. coli MC4100 strain,

도 2는 PCR을 이용하여 mlc 유전자의 돌연변이체를 제작하기 위한 돌연변이 서열을 가진 PCR 프라이머의 위치를 나타낸 모식도이며, 2 is a schematic diagram showing the position of a PCR primer having a mutant sequence for producing a mutant of mlc gene using PCR,

도 3은 대장균 야생형 균주 (MC 4100)와 mlc 돌연변이체 (SR752, SR753, SR754)의 염색체에서 유전자 전사 조절 부위의 야생형 염기 서열과 돌연변이된 염기 서열을 나타낸 것이며, Figure 3 shows the wild-type and mutated base sequence of the gene transcription control site in the chromosome of E. coli wild type strain (MC 4100) and mlc mutants (SR752, SR753, SR754),

CRP (cyclic AMP receptor protein) 자리 : CRP 결합 위치CRP (cyclic AMP receptor protein) site: CRP binding site

Mlc 자리 : Mlc 단백질 결합 위치Mlc spot: Mlc protein binding position

SD (Shine-Dalgarno) 서열 : 리보솜 결합 부위SD (Shine-Dalgarno) sequence: ribosomal binding site

도 4a는 돌연변이 서열을 갖는 전사 조절 부위를 포함하는 mlc 유전자가 도입된 자살벡터 (suicide vector)의 벡터 구성을 나타내는 개열 지도이고, 4A is a cleavage map showing a vector configuration of a suicide vector to which a mlc gene containing a transcriptional regulatory region having a mutant sequence has been introduced,

4b는 상기 자살 벡터를 이응한 상동 재조합 (homologous recombination)에 의해 숙주 세포의 염색체 상에서 돌연변이를 유도하는 과정을 개략적으로 나타낸 것이며, 4b schematically shows a process of inducing mutations on a chromosome of a host cell by homologous recombination in response to the suicide vector,

도 5는 돌연변이 서열을 가진 PCR 프라이머를 사용하여 PCR을 수행한 결과이고, 5 is a result of PCR using a PCR primer having a mutant sequence,

M : 크기 표지M: size cover

레인 1 : 야생형의 Mlc 결합 부위 좌측 PCR 산물Lane 1: wild-type Mlc binding site left PCR product

레인 2 : 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위 우측 PCR 산물Lane 2: PCR product of the right Mlc binding site mutated start codon

레인 3 : Mlc 결합 부위와 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위 우측 PCR 산물Lane 3: PCR product of the Mlc binding site right mutated Mlc binding site and the start codon

레인 4 : -10 부위가 돌연변이된 Mlc 결합 부위 좌측 PCR 산물Lane 4: Mlc binding site left PCR product with the -10 site mutated

레인 5 : Mlc 결합 부위, SD 서열 및 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위우측 PCR 산물Lane 5: Mlc binding site right PCR product mutated Mlc binding site, SD sequence and initiation codon

도 6은 첫 번째 PCR의 Mlc 결합 부위 좌측 산물과 우측 산물의 연결체(ligate)를 주형으로 PCR 수행한 결과이고, FIG. 6 shows the results of PCR using a template of the conjugate of the left product and the right product of the Mlc binding site of the first PCR,

M : 크기 표지M: size cover

레인 1 : 야생형의 Mlc 결합 부위 좌측 PCR 산물과 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위 우측 PCR 산물의 연결체를 주형으로 PCR 수행한 결과Lane 1: PCR was performed using a concatenation of the left PCR product of the wild type Mlc binding site and the right PCR product of the Mlc binding site mutated with the start codon.

레인 2 : 야생형의 Mlc 결합 부위 좌측 PCR 산물과 Mlc 결합 부위와 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위 우측 PCR 산물의 연결체를 주형으로 PCR 수행한 결과Lane 2: PCR of the left PCR product of the wild type Mlc binding site and the linkage of the Mlc binding site right PCR product mutated with the start codon

레인 3 : -10 부위가 돌연변이된 Mlc 결합 부위 좌측 PCR 산물과 Mlc 결합 부위, SD 서열 및 개시코돈이 돌연변이된 Mlc 결합 부위 우측 PCR 산물의 연결체를 주형으로 PCR 수행한 결과Lane 3: PCR was performed using a concatenation of the PCR product on the left side of the Mlc binding site where the -10 site was mutated and the PCR product on the right side of the Mlc binding site, the SD sequence and the right side of the Mlc binding site where the start codon was mutated.

도 7은 대장균 야생형 균주와 mlc 돌연변이체에서 Mlc 단백질의 과발현 여부를 웨스턴 블럿으로 분석한 결과이고, 7 is a result of Western blot analysis for overexpression of Mlc protein in E. coli wild type strain and mlc mutant.

레인 1 : 정제된 Mlc 단백질 125ngLane 1: 125ng of purified Mlc protein

레인 2 : 야생형 균주에서 Mlc 발현 샘플Lane 2: sample of Mlc expression in wild type strain

레인 3 : 돌연변이체 SR752에서 Mlc 발현 샘플Lane 3: sample of Mlc expression in mutant SR752

레인 4 : 돌연변이체 SR753에서 Mlc 발현 샘플Lane 4: sample of Mlc expression in mutant SR753

레인 5 : 돌연변이체 SR754에서 Mlc 발현 샘플Lane 5: Mlc expression sample in mutant SR754

레인 6 : mlc 구조 유전자가 도입된 재조합 벡터 pOH106로 형질전환된 야생형 균주에서 Mlc 발현 샘플Lane 6: Mlc expression sample from wild type strain transformed with recombinant vector pOH106 into which mlc structural gene was introduced

도 8은 Mlc 과발현의 숙주 세포 성장에 대한 영향을 포도당을 첨가한 최소 배지에서의 성장 곡선을 측정함으로써 확인한 결과이고, 8 shows the effect of Mlc overexpression on host cell growth by measuring growth curves in minimal medium supplemented with glucose,

(A)는 포도당을 첨가하지 않은 배지에서의 성장곡선, (B), (C)는 각각 0.1%, 1.0% 포도당 첨가한 배지에서의 성장곡선(A) shows growth curve in medium without glucose, (B), (C) shows growth curve in medium with 0.1% and 1.0% glucose, respectively

도 9는 Mlc 과발현의 숙주 세포 성장에 대한 영향을 농후배지에서의 성장 곡선을 측정함으로써 확인한 결과이고, 9 is a result confirming the effect of Mlc overexpression on the growth of host cells by measuring the growth curve in the rich medium,

(A)는 포도당을 첨가하지 않은 배지에서의 성장 곡선, (B), (C), (D)는 각각 0.3%, 0.5%, 1% 포도당 첨가한 배지에서의 성장 곡선(A) is a growth curve in the medium without glucose, (B), (C), (D) is a growth curve in the medium added with 0.3%, 0.5%, 1% glucose, respectively

도 10 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체에서 외래 유전자의 발현에 차이가 있는지를 각각의 균주에 β-갈락토시데이즈 (galactosidase) 유전자가 도입된 재조합 벡터를 형질전환 후 발현을 유도한 것으로, (A), (B), (C)는 각각 대수 성장기 초기 (OD600값 0.5), 중기 (OD600값 2.3), 말기 (OD600값 4.3)에서 IPTG를 첨가하여 발현을 유도했을 때의 결과이고, FIG. 10 shows that there is a difference in the expression of foreign genes in wild-type strains and Mlc overexpressing mutants, which are induced by transformation of a recombinant vector having a β -galactosidase gene introduced into each strain. ), (B) and (C) are the results of induction of expression by addition of IPTG at the beginning of logarithmic growth (OD 600 value 0.5), medium (OD 600 value 2.3), and late (OD 600 value 4.3), respectively,

도 11은 야생형 균주와 mlc 돌연변이체 SR754의 성장시 OD 값과 생균체(viable cell)와의 차이를 조사하기 위해 생균체 측정을 수행한 결과이고, FIG. 11 shows the results of measuring live cells to investigate the difference between OD values and viable cells in growth of wild-type strains and mlc mutant SR754.

도 12는 야생형 균주와 Mlc 과발현 돌연변이체에서 외래 유전자의 발현에 차이가 있는지의 여부를 (A) gfpuv (green fluorescent protein의 변이체) 유전자가 도입된 재조합 벡터를 제조한 후, (B) 상기 재조합 벡터를 야생형 균주와 돌연변이체에 형질전환 후 발현을 유도한 것이다. 12 shows whether there is a difference in the expression of foreign genes in wild-type strains and Mlc overexpressing mutants (A) after preparing a recombinant vector in which gfpuv (variant of green fluorescent protein) gene is introduced, (B) the recombinant vector To transform the wild-type strains and mutants to induce expression.

<110> BIPIDO INC. <120> A method of high cell-density culture of Escherichia coli by over producing Mlc protein <130> NPF1631 <160> 12 <170> KOPATIN 1.5 <210> 1 <211> 1355 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 1 cgaaaaatgt gctgttaatc acatgcctaa gtaaaaattt gacgacacgt attgaagtgc 60 tttataatag cctacaaggc cgggcaatgt taatccgtaa ggaggagtat gcgatggttg 120 cgtaaaacca gcctgtggtt gctgaaaacc agcctgggca cattgatcaa ataaagcaga 180 ccaacgcggg cgcggtttat cgcctgattg atcagcttgg tccagtctcg cgtatcgatc 240 tttcccgtct ggcgcaactg gctcctgcca gtatcactaa aattgtccgt gagatgctcg 300 aagcacacct ggtgcaagag ctggaaatca aagaagcggg gaaccgtggc cgtccggcgg 360 tggggctggt ggttgaaact gaagcctggc actatctttc tctgcgcatt agtcgcgggg 420 agattttcct tgctctgcgc gatctgagca gcaaactggt ggtggaagag tcgcaggaac 480 tggcgttaaa agatgacttg ccattgctgg atcgtattat ttcccatatc gatcagtttt 540 ttatccgcca ccagaaaaaa cttgagcgtc taacttcgat tgccataacc ttgccgggaa 600 ttattgatac ggaaaatggt attgtacatc gcatgccgtt ctacgaggat gtaaaagaga 660 tgccgctcgg cgaggcgctg gagcagcata ccggcgttcc ggtttatatt cagcatgata 720 tcagcgcatg gacgatggca gaggccttgt ttggtgcctc acgcggggcg cgcgatgtga 780 ttcaggtggt tatcgatcac aacgtggggg cgggcgtcat taccgatggt catctgctac 840 acgcaggcag cagtagtctc gtggaaatag gccacacaca ggtcgacccg tatgggaaac 900 gctgttattg cgggaatcac ggctgcctcg aaaccatcgc cagcgtggac agtattcttg 960 agctggcaca gctgcgtctt aatcaatcca tgagctcgat gttacatgga caaccgttaa 1020 ccgtggactc attgtgtcag gcggcattgc gcggcgatct actggcaaaa gacatcatta 1080 ccggggtggg cgcgcatgtc gggcgcattc ttgccatcat ggtgaattta tttaacccac 1140 aaaaaatact gattggctca ccgttaagta aagcggcaga tatcctcttc ccggtcatct 1200 cagacagcat ccgtcagcag gcccttcctg cgtatagtca gcacatcagc gttgagagta 1260 ctcagttttc taaccagggc acgatggcag gcgctgcact ggtaaaagac gcgatgtata 1320 acggttcttt gttgattcgt ctgttgcagg gttaa 1355 <210> 2 <211> 53 <212> DNA <213> Mutated sequence between -13 region and start codon in mlc gene <400> 2 tataatagcc tacaggccgg gcaatgttaa tccgtaagga ggagtatgcg atg 53 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Upstream outer primer <400> 3 cttatggcga ggatcccgca cgatcatccc 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Down stream outer primer <400> 4 caatggatcc cggcaaggtt atggcaatcg 30 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 5 attttcgcgc tccgaaataa tctg 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 6 atagggagta tgcgatggtt gctg 24 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 7 ttatacccag cgcgggagta tgcgatggtt gctg 34 <210> 8 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 8 cattgcccgc ctgtaggcta ttataaagca cttcaa 36 <210> 9 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 9 ttaatccgta aggaggagta tgcgatggtt gctgaaa 37 <210> 10 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequencing primer <400> 10 cccgcgttgg tctgcagtat ttgatc 26 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Screening forward primer <400> 11 agggcagggt cgttaaatag c 21 <210> 12 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Screening reverse primer <400> 12 ttaatgcgcc gctacagggc g 21<110> BIPIDO INC. <120> A method of high cell-density culture of Escherichia coli by over producing Mlc protein <130> NPF1631 <160> 12 <170> KOPATIN 1.5 <210> 1 <211> 1355 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 1 cgaaaaatgt gctgttaatc acatgcctaa gtaaaaattt gacgacacgt attgaagtgc 60 tttataatag cctacaaggc cgggcaatgt taatccgtaa ggaggagtat gcgatggttg 120 cgtaaaacca gcctgtggtt gctgaaaacc agcctgggca cattgatcaa ataaagcaga 180 ccaacgcggg cgcggtttat cgcctgattg atcagcttgg tccagtctcg cgtatcgatc 240 tttcccgtct ggcgcaactg gctcctgcca gtatcactaa aattgtccgt gagatgctcg 300 aagcacacct ggtgcaagag ctggaaatca aagaagcggg gaaccgtggc cgtccggcgg 360 tggggctggt ggttgaaact gaagcctggc actatctttc tctgcgcatt agtcgcgggg 420 agattttcct tgctctgcgc gatctgagca gcaaactggt ggtggaagag tcgcaggaac 480 tggcgttaaa agatgacttg ccattgctgg atcgtattat ttcccatatc gatcagtttt 540 ttatccgcca ccagaaaaaa cttgagcgtc taacttcgat tgccataacc ttgccgggaa 600 ttattgatac ggaaaatggt attgtacatc gcatgccgtt ctacgaggat gtaaaagaga 660 tgccgctcgg cgaggcgctg gagcagcata ccggcgttcc ggtttatatt cagcatgata 720 tcagcgcatg gacgatggca gaggccttgt ttggtgcctc acgcggggcg cgcgatgtga 780 ttcaggtggt tatcgatcac aacgtggggg cgggcgtcat taccgatggt catctgctac 840 acgcaggcag cagtagtctc gtggaaatag gccacacaca ggtcgacccg tatgggaaac 900 gctgttattg cgggaatcac ggctgcctcg aaaccatcgc cagcgtggac agtattcttg 960 agctggcaca gctgcgtctt aatcaatcca tgagctcgat gttacatgga caaccgttaa 1020 ccgtggactc attgtgtcag gcggcattgc gcggcgatct actggcaaaa gacatcatta 1080 ccggggtggg cgcgcatgtc gggcgcattc ttgccatcat ggtgaattta tttaacccac 1140 aaaaaatact gattggctca ccgttaagta aagcggcaga tatcctcttc ccggtcatct 1200 cagacagcat ccgtcagcag gcccttcctg cgtatagtca gcacatcagc gttgagagta 1260 ctcagttttc taaccagggc acgatggcag gcgctgcact ggtaaaagac gcgatgtata 1320 acggttcttt gttgattcgt ctgttgcagg gttaa 1355 <210> 2 <211> 53 <212> DNA <213> Mutated sequence between -13 region and start codon in mlc gene <400> 2 tataatagcc tacaggccgg gcaatgttaa tccgtaagga ggagtatgcg atg 53 <210> 3 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> upstream outer primer <400> 3 cttatggcga ggatcccgca cgatcatccc 30 <210> 4 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Down stream outer primer <400> 4 caatggatcc cggcaaggtt atggcaatcg 30 <210> 5 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 5 attttcgcgc tccgaaataa tctg 24 <210> 6 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 6 atagggagta tgcgatggtt gctg 24 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 7 ttatacccag cgcgggagta tgcgatggtt gctg 34 <210> 8 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 8 cattgcccgc ctgtaggcta ttataaagca cttcaa 36 <210> 9 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Mlc binding site primer <400> 9 ttaatccgta aggaggagta tgcgatggtt gctgaaa 37 <210> 10 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Sequencing primer <400> 10 cccgcgttgg tctgcagtat ttgatc 26 <210> 11 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Screening forward primer <400> 11 agggcagggt cgttaaatag c 21 <210> 12 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Screening reverse primer <400> 12 ttaatgcgcc gctacagggc g 21

Claims (17)

도 1에 도시되어 있는 야생형 대장균의 mlc (making large colonies) 유전자의 전사 조절 부위 중 -13 위치의 염기서열부터 번역 개시 코돈까지의 염기서열을 서열번호 2로 표시되는 염기서열로 돌연변이시키는 것을 특징으로 하는 Mlc 단백질의 과발현 방법. Characterized in that the nucleotide sequence from the -13 position to the translation initiation codon in the transcription control region of the wild type E. coli mlc (making large colonies) gene shown in Figure 1 characterized in that the mutant Method of overexpressing Mlc protein. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 도 1에 도시되어 있는 야생형 대장균의 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -13 위치의 염기서열부터 번역 개시 코돈까지의 염기서열을 서열번호 2로 표시되는 염기서열로 돌연변이시키는 것을 특징으로 하는 대장균의 고농도 배양방법.High concentration culture of E. coli, characterized in that the nucleotide sequence from the -13 position to the translation initiation codon of the transcription control region of the wild type E. coli mlc gene shown in Figure 1 is mutated to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2 Way. 삭제delete 삭제delete 제8항에 있어서, 도 1에 도시되어 있는 야생형 대장균의 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -13 위치의 염기서열부터 번역 개시 코돈까지의 염기서열이 서열번호 2로 표시되는 염기서열로 돌연변이된 전사 조절 부위 및 이에 연결된 mlc 구조 유전자를 포함하는 벡터로 대장균을 형질전환하고, 동형 재조합을 통해 대장균의 염색체 내로 상기 유전자를 삽입시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 대장균의 고농도 배양방법.The transcriptional regulation according to claim 8, wherein the nucleotide sequence from the -13 position to the translation initiation codon in the transcription control region of the wild-type Escherichia coli mlc gene shown in FIG. 1 is mutated to the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 2. Transforming Escherichia coli with a vector comprising a site and a mlc structural gene linked thereto , and inserting the gene into the chromosome of Escherichia coli through homologous recombination. 도 1에 도시되어 있는 야생형 대장균의 mlc 유전자의 전사 조절 부위 중 -13 위치의 염기서열부터 번역 개시 코돈까지의 염기서열이 서열번호 2로 표시되는 염기서열로 돌연변이된 DNA 단편.DNA fragment mutated to the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2 from the base sequence at the -13 position to the translation start codon in the transcription control region of the wild-type E. coli mlc gene shown in FIG. 제 12항의 DNA 단편에 mlc 구조 유전자가 연결된 DNA.The DNA fragment of claim 12 linked to the mlc structural gene DNA. 제 13항에 있어서, 서열 번호 1로 표시되는 것을 특징으로 하는 DNA.The DNA according to claim 13, which is represented by SEQ ID NO: 1. 제14항의 DNA를 포함하는 돌연변이 균주 SR754 (기탁번호 KFCC 11244).Mutant strain SR754 comprising the DNA of claim 14 (Accession No. KFCC 11244). 제 15항의 돌연변이 균주를 숙주세포로 하여 균체 생산성을 증가시키는 방법.A method for increasing cell productivity using the mutant strain of claim 15 as a host cell. 제 15항의 돌연변이 균주를 숙주세포로 하여 Mlc 단백질을 과량 생산하는 방법.A method for overproducing Mlc protein using the mutant strain of claim 15 as a host cell.
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