KR100507665B1 - Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector - Google Patents

Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector Download PDF

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Abstract

본 발명은 진핵세포로부터 유래된 페리틴 H 서브유닛 유전자 및 L 서브유닛 유전자를 효모균주에서 작동하는 소정의 단일 프로모터 또는/및 프로모터들의 조합과 함께 기능적으로 결합시켜 재조합 페리틴 H/L 서브유닛 이형체를 형성하도록 제작된 효모를 숙주로 하는 발현벡터 및 이로부터 형질전환된 재조합 효모를 제공한다. 상기 구성에 의한 재조합 효모는 페리틴 이형집합체를 발현시켜 철 이온을 세포내에 다량 축적할 수 있으므로 의학적인 용도는 물론, 식품산업 및 동물의 사료조성물의 철분 급여원으로 제공될 수 있다.The present invention provides a recombinant ferritin H / L subunit isoform by functionally binding a ferritin H subunit gene and an L subunit gene derived from a eukaryotic cell with a combination of a predetermined single promoter or / and promoter that operates in the yeast strain. An expression vector having a yeast designed to form as a host and a recombinant yeast transformed therefrom are provided. Recombinant yeast according to the above configuration can express ferritin heterozygotes and accumulate iron ions in a large amount of cells, and thus, may be provided as a source of iron for food use and food industry as well as for medical use.

Description

페리틴 이형집합체를 효모 내에서 발현시키기 위한 벡터 및 상기 발현벡터로 형질전환시킨 재조합 효모{Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector} Vector for expression of ferritin heterozygotes in yeast and recombinant yeast transformed with the expression vector {Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector}

본 발명은 효모의 세포내 철 이온 함량을 증가시킬 수 있도록 제작된 발현벡터 및 이에 의해 형질전환된 재조합 효모에 관한 것이다. 보다 상세하게는 페리틴 이형집합체를 효모 내에서 발현시키는 벡터를 제조하고, 상기 발현벡터를 이용하여 형질전환시켜 페리틴 이형복합체를 다량 함유할 수 있는 재조합 효모를 제공하는데 있다.The present invention relates to an expression vector designed to increase the intracellular iron ion content of yeast and recombinant yeast transformed thereby. More specifically, to prepare a vector expressing the ferritin heterozygotes in yeast, and transformed using the expression vector to provide a recombinant yeast that can contain a large amount of ferritin heterozygotes.

페리틴(ferritin)은 세포 내에서 대표적인 철 저장 단백질이다. 이 단백질은 단백질 외피(protein shell)와 내공(core)으로 구성되어 있는데, 단백질 외피는 24개의 서브유닛이 조합되어 구형을 이루고 이렇게 해서 생긴 내공(직경 약 8 nm)에는 분자 당 최대 4,500개의 철원자까지 축적할 수 있다. 페리틴은 내공에 철을 Fe(III) 상태로 보유함으로써 유리된 철에 의한 세포 내 독성으로부터 세포를 보호할 수 있고 또한, 철을 필요로 할 때는 Fe(II) 상태로 환원시켜 공급한다.Ferritin is a representative iron storage protein in cells. The protein consists of a protein shell and a core, which is a globular form of a combination of 24 subunits. The resulting pores (about 8 nm in diameter) have up to 4,500 iron atoms per molecule. Can accumulate. Ferritin protects the cells from intracellular toxicity caused by free iron by retaining iron in the Fe (III) state. When ferritin is required, ferritin is reduced and supplied to Fe (II) state.

페리틴은 거의 모든 생물 종에 존재하며 지금까지 인간을 포함해서 동물, 식물 및 미생물 등 여러 생물체로부터 분리되었다(Harrison, P. M. and Arosio, P. (1996) The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation, Biochim. Biophys. Acta 1275, 161-203. 및 Theil, E. C. (1987) Ferritin; structure, gene, regulation and cellular function in animals, plants and microorganism, Ann. Rev. Biochem. 56, 289-315.). 그 중에서도 인간 페리틴의 경우, 페리틴은 2 종류의 서브유닛 즉, H(heart; heavy)형 과 L(liver; light)형으로 이루어져 있는데, 조직에 따라서 그 조성 비율이 달라 여러 이소페리틴이 존재한다. 그리하여, 심장과 뇌에 존재하는 이소페리틴(H-rich ferritin)은 H 서브유닛의 조성 비율이 높고 비교적 적은 철 함량을 보인다. 반면에, 간이나 비장에 있는 이소페리틴(L-rich ferritin)은 L 서브유닛의 함량이 높고 비교적 높은 철 함량을 보인다(Harrison, P. M. and Arosio, P. (1996) The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation, Biochim. Biophys. Acta 1275, 161-203.). 각 조직에 존재하는 이소페리틴의 기능상의 차이는 서브유닛의 조성 비율의 차이와 무관하지 않은 것으로 보인다. 특히, H-rich 페리틴은 철 저장의 기능 외에 골수세포형성의 조절(Broxmeyer, H. E., Bognacki, J., Dorner, M. H., deSousa, M. and Lu, L. (1981) Acidic isoferritins as feedback regulators in normal and leukemic myelopoiesis, Hamatol. Bluttransfus. 26, 243-245)이나 세포내 철 운반(Harrison, P. M., Andrews, S. C., Artymiuk, P. J., Ford, G. C., Lawson, D. M., Smith, J. M. A., Treffry, A. and White, J. L. (1990) Ferritin; in Iron Transport and Storage, Ponka, P., Schulman, H. M., Woodworth, R. C. (eds.), 82-101, CRC Press, Boca Raton, Florida.)등의 기능도 가지는 것으로 유추되었다. 조직내에서 H 또는, L 서브유닛으로만 이루어진 페리틴 동형집합체(homopolymer)는 분리된 바 없다.Ferritin is present in almost all species and has been isolated from many organisms, including humans, including animals, plants and microorganisms (Harrison, PM and Arosio, P. (1996) The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation , Biochim. Biophys.Acta 1275, 161-203. And Theil, EC (1987) Ferritin; structure, gene, regulation and cellular function in animals, plants and microorganism, Ann. Rev. Biochem . 56, 289-315.). In particular, in the case of human ferritin, ferritin is composed of two types of subunits, namely, H (heart; heavy) and L (liver; light) types. Thus, H-rich ferritin present in the heart and brain has a high compositional ratio of H subunits and a relatively low iron content. On the other hand, L-rich ferritin in the liver or spleen has a high content of L subunits and relatively high iron content (Harrison, PM and Arosio, P. (1996) The ferritins: molecular properties, iron storage function and cellular regulation, Biochim. Biophys. Acta 1275, 161-203.). The difference in function of isoperitin present in each tissue does not appear to be independent of the difference in composition ratio of the subunits. In particular, H-rich ferritin regulates bone marrow cell formation in addition to the function of iron storage (Broxmeyer, HE, Bognacki, J., Dorner, MH, deSousa, M. and Lu, L. (1981) Acidic isoferritins as feedback regulators in normal and leukemic myelopoiesis, Hamatol.Bluttransfus. 26, 243-245) or intracellular iron transport (Harrison, PM, Andrews, SC, Artymiuk, PJ, Ford, GC, Lawson, DM, Smith, JMA, Treffry, A. and White) , JL (1990) Ferritin; in Iron Transport and Storage, Ponka, P., Schulman, HM, Woodworth, RC (eds.), 82-101, CRC Press, Boca Raton, Florida.) It became. In tissues, ferritin homopolymers consisting solely of H or L subunits have not been isolated.

이전에 인간 페리틴 H-와 L-서브유닛(또는 체인) 유전자가 분리되어 대장균에서 재조합 H-서브유닛 페리틴(H-페리틴)과 L-서브유닛 페리틴(L-페리틴)이 생산되었다(Levi, S., Luzzageo, A., Cesareni, G., Cozzi, A., Franceschinelli, F., Albertini, A. and Arosio, P. (1988) Mechanisom of ferritin iron uptake: Activity of the H-chain and deletion mapping of the ferroxidase site, J. Biol. Chem. 263, 18086-18092.; Levi, S., Yewdall, S. J., Harrison, P. M., Santambrogio, P., Cozzi, A., Rovida, E., Albertini, A. and Arosio, P. (1992) Evidence that H- and L-chains have cooperative roles in the iron-uptake mechanism of human ferritin, Biochem. J. 288, 591-596.; Lee, J., Seo, H.-Y., Jeon, E.-S., Park, O. S., Lee, K.-M., Park, C.-U. and Kim, K.-S. (2001) Cooperative activity of subunits of human ferritin heteropolymers in Escherichia coli, J. Biochem. Mol. Biol. 34, 365-370.). 정제된 재조합 H-페리틴은 페록시다제 활성이 있어 L-페리틴 보다 철 흡수율(iron uptake rate)이 빠르고, L-페리틴은 H-페리틴 보다 더욱 안정하며 내공 형성에 우월함이 보고되었다. 대장균에서 H와 L 서브유닛으로 혼합된 페리틴 이형집합체(heteropolymer)를 생산하여 실험한 결과, L-페리틴은 세포 내에서 철 흡수 능력이 없었으며 재조합 페리틴에 결합된 철의 양은 페리틴 내의 H 서브유닛의 함량과 비례 관계에 있었다.Previously, human ferritin H- and L-subunit (or chain) genes were separated to produce recombinant H-subunit ferritin (H-ferritin) and L-subunit ferritin (L-ferritin) in Escherichia coli (Levi, S). ., Luzzageo, A., Cesareni, G., Cozzi, A., Franceschinelli, F., Albertini, A. and Arosio, P. (1988) Mechanisom of ferritin iron uptake: Activity of the H-chain and deletion mapping of the ferroxidase site, J. Biol. Chem . 263, 18086-18092 .; Levi, S., Yewdall, SJ, Harrison, PM, Santambrogio, P., Cozzi, A., Rovida, E., Albertini, A. and Arosio, P. (1992) Evidence that H- and L-chains have cooperative roles in the iron-uptake mechanism of human ferritin, Biochem. J. 288, 591-596 .; Lee, J., Seo, H.-Y ., Jeon, E.-S., Park, OS, Lee, K.-M., Park, C.-U. and Kim, K.-S. (2001) Cooperative activity of subunits of human ferritin heteropolymers in Escherichia coli, J. Biochem. Mol. Biol . 34, 365-370.). Purified recombinant H-ferritin has peroxidase activity, resulting in faster iron uptake rate than L-ferritin, and L-ferritin is more stable than H-ferritin and superior in pore formation. Experimental production of ferritin heteropolymer mixed with H and L subunits in E. coli showed that L-ferritin was not capable of absorbing iron in cells, and the amount of iron bound to recombinant ferritin was determined by the H subunit in ferritin. It was proportional to the content.

효모에서의 철 저장 단백질에 관한 이전의 발표(Paguzzi, F., E. Lesuisse, and R. Crichton (1988) Iron storage in Saccharomyces cerevisiae, FEBS Lett. 231, 253-258.)와는 달리 효모는 페리틴을 생산하지 않음이 밝혀졌다(Eide, D. J. (1998) The molecular biology of metal ion transport in Saccharomyces cerevisiae, Annu. Rev. Nutr. 18, 441-69.). 그러므로 인간 페리틴 이형집합체를 효모 내에서 발현시키고 철 함량이 증진된 효모를 개발하는 것은 철 결핍성 빈혈 등에 활용할 수 있는 건효모 제재 등의 의약품 원료는 물론이거니와, 철 이온의 함량이 증진된 효모를 활용함으로써 제과. 제빵이나 주류 등의 식품 산업에 사용함으로써 철 이온의 함량이 증진된 식품을 생산할 수 있어 막대한 부가가치를 창출할 수 있을 것이다.Unlike previous publications on iron storage proteins in yeast (Paguzzi, F., E. Lesuisse, and R. Crichton (1988) Iron storage in Saccharomyces cerevisiae, FEBS Lett . 231, 253-258.) (Eide, DJ (1998) The molecular biology of metal ion transport in Saccharomyces cerevisiae, Annu. Rev. Nutr . 18, 441-69.). Therefore, expression of human ferritin heterozygotes in yeast and development of yeast with increased iron content are utilized not only for pharmaceutical raw materials such as dry yeast preparations that can be used for iron-deficiency anemia, but also for use of yeast with increased iron ion content. By confectionery. By using it in the food industry, such as baking and liquor, it will be possible to produce foods with enhanced iron ions, which will create enormous added value.

본 발명은 상기 종래 기술이 지니는 한계를 극복하기 위해 안출된 것으로, 이에 따른 본 발명의 목적은 페리틴 이형집합체를 효모 내에서 발현시켜 철 이온을 세포내에 다량 축적할 수 있는 발현벡터를 제공하는데 있다.The present invention has been made to overcome the limitations of the prior art, and an object of the present invention is to provide an expression vector capable of accumulating ferritin heterozygotes in yeast to accumulate iron ions in cells.

본 발명의 다른 목적은 상기 발현벡터를 이용하여 형질전환시켜 페리틴 이형복합체를 다량 함유함이 가능한 재조합 효모를 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a recombinant yeast capable of containing a large amount of ferritin heterologous complex by transforming using the expression vector.

본 발명은 진핵세포로부터 유래된 페리틴 H 서브유닛 유전자 및 L 서브유닛 유전자를 효모균주에서 작동하는 소정의 단일 프로모터 또는/및 프로모터들의 조합과 함께 기능적으로 결합시켜 재조합 페리틴 H/L 서브유닛 이형집합체를 형성하도록 제작된 효모를 숙주로 하는 발현벡터를 제공한다.The present invention provides a functional combination of a ferritin H subunit gene and an L subunit gene derived from a eukaryotic cell with a combination of a predetermined single promoter or / and promoters that operate in a yeast strain to form a recombinant ferritin H / L subunit heterozygote. An expression vector having a yeast designed to form as a host is provided.

상기 발현벡터는 바람직하게는 효모에서 유효하게 작동하는 GAL1, GAL10 또는 GAL10/GAL1 프로모터를 이용한 발현벡터를 제공한다.The expression vector preferably provides an expression vector using a GAL1, GAL10 or GAL10 / GAL1 promoter that works effectively in yeast.

제 1측면에 의한 본 발명의 상기 발현벡터는 효모에서 발현가능한 공지의 벡터에 5'에서 3'방향으로 L 서브유닛 유전자, GAL10/GAL1 프로모터, H 서브유닛 유전자를 순차적으로 삽입시킨 발현벡터를 제공한다.The expression vector of the present invention according to the first aspect provides an expression vector in which the L subunit gene, the GAL10 / GAL1 promoter, and the H subunit gene are sequentially inserted in a 5 'to 3' direction in a known vector expressible in yeast. do.

제 2측면에 의한 본 발명의 상기 발현벡터는 효모에서 발현가능한 공지의 벡터에 5'에서 3'방향으로 H 서브유닛 유전자, GAL10/GAL1 프로모터, L 서브유닛 유전자를 순차적으로 삽입시킨 발현벡터를 제공한다.The expression vector of the present invention according to the second aspect provides an expression vector in which the H subunit gene, the GAL10 / GAL1 promoter, and the L subunit gene are sequentially inserted in a 5 'to 3' direction in a known vector expressible in yeast. do.

또한 본 발명은 상기 제 1측면 또는 제 2측면에 의한 발현벡터로 형질전환된 재조합효모를 제공한다.The present invention also provides a recombinant yeast transformed with the expression vector according to the first side or the second side.

이하 본 발명의 내용을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail.

본 발명은 철 이온 함량이 증진된 의료용, 식품산업용 또는 가축 등의 사료용 소재로서의 효모를 생산하기 위한 재조합 벡터 및 이로부터 제조되는 재조합 효모를 제공하기 위한 것이다. 따라서 인간을 포함한 동물이 이용할 수 있는 철 이온을 축적하고, 식용이 가능한 효모에서 발현될 수 있는 어떠한 페리틴 유전자도 포함한다. 위와 같은 페리틴 유전자는 진핵세포 즉, 사람, 가축(소, 말 등을 포함) 등의 동물세포는 물론, 대두 등의 식물세포로부터 유래되어 분리한 유전자로서 H 서브유닛과 L 서브유닛 DNA를 포함한다.The present invention is to provide a recombinant vector for producing yeast as a feed material for medical, food industry or livestock, etc. with enhanced iron ion content, and a recombinant yeast prepared therefrom. Therefore, it contains any ferritin gene that can be expressed in edible yeast that accumulates iron ions available to animals, including humans. The ferritin gene is derived from and isolated from eukaryotic cells, that is, animal cells such as humans and livestock (including cattle, horses, etc.), as well as plant cells such as soybean, and includes H subunit and L subunit DNA. .

본 발명의 발현벡터는 효모내에서 유효하게 발현이 가능하고, H 서브유닛과 L 서브유닛 DNA가 함께 동일 벡터내에 삽입된 구조로서 효모에서 작동하는 소정의 프로모터의 영향 하에 발현된다.The expression vector of the present invention can be effectively expressed in yeast, and is expressed under the influence of a predetermined promoter operating in yeast as a structure in which H subunit and L subunit DNA are inserted together in the same vector.

본 발명에 사용되는 효모는 진정효모 속균인 사카로마이세스 세레비지애이다.The yeast used in the present invention is Saccharomyces cerevisiae, a true yeast strain.

본 발명에 사용가능한 발현벡터는 사카로마이세스 세레비지애에서 발현가능하고, 유전자 재조합이 가능한 것인 한 특별한 한정을 요하지 아니한다. 이러한 발현벡터의 예로는 2 마이크론, pBM272, pBR322-6, pBR322-8, pCS19, pDW227, pDW229, pDW232, pEMBLYe23, pEMBLYe24, pEMBLYi21, pEMBLYi22, pEMBLYi32, pEMBLYr25, pFL2, pFL26, pFL34, pFL35, pFL36, pFL38, pFL39, pFL40, pFL44L, pFL44S, pFL45L, pFL45S, pFL46L, pFL46S, pFL59, pFL59+, pFL64-, pFL64+, pG6, pG63, pGAD10, pGAD424, pGBT9, pGKl2, pJRD171, pKD1, pNKY2003, pNKY3, pNN414, pON163, pON3, pPM668, pRAJ275, pRS200, pRS303, pRS304, pRS305, pRS306, pRS313, pRS314, pRS315, pRS316, pRS403, pRS404, pRS405, pRS406, pRS413, pRS414, pRS415, pRS416, pRS423, pRS424, pRS425, pRS426, pRSS56, pSG424, pSKS104, pSKS105, pSKS106, pSZ62, pSZ62, pUC-URA3, pUT332, pYAC2, pYAC3, pYAC4, pYAC5, pYAC55, pYACneo, pYAC-RC, pYES2, pYESHisA, pYESHisB, pYESHisC, pYEUra3, rpSE937, YCp50, YCpGAL0, YCpGAL1, YCplac111, YCplac22, YCplac33, YDp-H, YDp-K, YDp-L, YDp-U, YDp-W, YEp13, YEp213, YEp24, YEp351, YEp352, YEp353, YEp354, YEp355, YEp356, YEp356R, YEp357, YEp357R, YEp358, YEp358R, YEplac112, YEplac181, YEplac195, YIp30, YIp31, YIp351, YIp352, YIp353, YIp354, YIp355, YIp356, YIp356R, YIp357, YIp357R, YIp358, YIp358R, YIp5, YIplac128, YIplac204, YIplac211, YRp12, YRp17, YRp7, pAL19, paR3, pBG1, pDBlet, pDB248X, pEA500, pFL20, pIRT2, pIRT2U, pIRT2-CAN1, pJK148, pJK210, pON163, pNPT/ADE1-3, pSP1, pSP2, pSP3, pSP4, pUR18, pUR19, pZA57, pWH5, pART1, pCHY21, pEVP11, REP1 ,REP3, REP4, REP41, REP42, REP81, REP82, RIP, REP3X, REP4X, REP41X, REP81X, REP42X, REP82X, RIP3X/s, RIP4X/s, pYZ1N, pYZ41N, pYZ81N, pSLF101, pSLF102, pSLF104, pSM1/2, p2UG, pART1/N795, pYGT 등이다. The expression vector usable in the present invention does not require any special limitation as long as it is expressible in Saccharomyces cerevisiae and genetic recombination is possible. Examples of such expression vectors are 2 micron, pBM272, pBR322-6, pBR322-8, pCS19, pDW227, pDW229, pDW232, pEMBLYe23, pEMBLYe24, pEMBLYi21, pEMBLYi22, pEMBLYi32, pEMBLYr25, pFL2, pFL26, pFL34, pFL34, , pFL39, pFL40, pFL44L, pFL44S, pFL45L, pFL45S, pFL46L, pFL46S, pFL59, pFL59 +, pFL64-, pFL64 +, pG6, pG63, pGAD10, pGAD424, pGBT9, pGKl2, pJRD171, pKDN p3 p163 pON3, pPM668, pRAJ275, pRS200, pRS303, pRS304, pRS305, pRS306, pRS313, pRS314, pRS315, pRS316, pRS403, pRS404, pRS405, pRS406, pRS413, pRS414, pRS415, pRS416, pRS423, pRS424, pRS425, pRS426 pSG424, pSKS104, pSKS105, pSKS106, pSZ62, pSZ62, pUC-URA3, pUT332, pYAC2, pYAC3, pYAC4, pYAC5, pYAC55, pYACneo, pYAC-RC, pYES2, pYESHisA, pYESHisB, pYESHC3, pYESHC3 YCpGAL1, YCplac111, YCplac22, YCplac33, YDp-H, YDp-K, YDp-L, YDp-U, YDp-W, YEp13, YEp213, YEp24, YEp351, YEp352, YEp353, YEp354, YEp355, YEp357R, YEp358, YEp358R, YEplac112, YEplac181 , YEplac195, YIp30, YIp31, YIp351, YIp352, YIp353, YIp354, YIp355, YIp356, YIp356R, YIp357, YIp357R, YIp358, YIp358R, YIp5, YIplac128, YIplac204, YRp2204 Yp2211 , pDB248X, pEA500, pFL20, pIRT2, pIRT2U, pIRT2-CAN1, pJK148, pJK210, pON163, pNPT / ADE1-3, pSP1, pSP2, pSP3, pSP4, pUR18, pUR19, pZA57, pWH5, pART1, pPHY21 , REP3, REP4, REP41, REP42, REP81, REP82, RIP, REP3X, REP4X, REP41X, REP81X, REP42X, REP82X, RIP3X / s, RIP4X / s, pYZ1N, pYZ41N, pYZ81N, pSLFSM, pSLF104, pSLF104 , p2UG, pART1 / N795, pYGT and the like.

(참조: http://genome-www2.stanford.edu/vectordb/vector.html, http://pingu.salk.edu/~forsburg/vectors.html)(See: http://genome-www2.stanford.edu/vectordb/vector.html, http://pingu.salk.edu/~forsburg/vectors.html)

이하 페리틴 이형집합체 발현을 위한 벡터 제작과정을 인간 페리틴 유전자를 이용한 본 발명의 바람직한 일 제조예로서 설명하고자 한다.Hereinafter, a vector production process for the expression of ferritin heterozygotes will be described as a preferred preparation of the present invention using the human ferritin gene.

플라즈미드 증식 및 대량 추출을 위한 숙주로는 대장균 JM 109가 이용되었으며, 인간 페리틴 유전자 발현을 위한 효모 숙주 세포로는 사카로마이세스 세레비지애 2805 (MATα pep4:: HIS3 prb1 Δcan1 GAL2 his3 ura3-52)가 이용되었다. 유전자 재조합 플라즈미드는 효모 셔틀 벡터인 YEp352가 이용되었다.E. coli JM 109 was used as a host for plasmid propagation and mass extraction, and Saccharomyces cerevisiae 2805 ( MATα pep4 :: HIS3 prb1 Δcan1 GAL2 his3 ura3-52 ) was used as a yeast host cell for human ferritin gene expression. Was used. As a recombinant plasmid, a yeast shuttle vector YEp352 was used.

인간 페리틴 H 및 L 서브유닛을 코딩하는 유전자(hfHhfL)를 얻어, 대장균에 클로닝하여 발현 벡터를 제조하였다. 효모에서 인간 hfHhfL를 고발현시키는 벡터를 제조하기 위해 유도성 프로모터인 GAL1를 이용하여 hfHhfL의 N-말단의 코돈 또는, 상위부분 유전자를 변형하여 발현 벡터 pYGL1과 pY1H10L를 제조하였다. 이들 프라이머를 이용하여 중합 연쇄 반응을 수행하였고, 얻어진 반응물을 블런팅한 후 pUC18에 삽입하여 유전자 서열을 확인하였다. 그런 다음 이 벡터로부터 BamH I과 Sal I으로 자른 hfH 단편을 얻었고, GAL1 프로모터와 GAL7 터미네이터를 포함하는 효모 발현 벡터인 pYGT에 삽입하여 pYGH2를 제조하였다. L 서브유닛의 경우에는 유전자 서열을 확인한 벡터로부터 EcoR I과 Sma I으로 자른 hfL 단편을 얻어 pYGT에 삽입하여 pYGL1를 제조하였다.Genes encoding human ferritin H and L subunits ( hfH and hfL ) were obtained and cloned into E. coli to prepare expression vectors. In order to prepare a vector expressing high human hfH and hfL in yeast, expression vectors pYGL1 and pY1H10L were prepared by modifying the N-terminal codons of the hfH and hfL or the upper genes using GAL1, an inducible promoter. Polymerization chain reaction was carried out using these primers, and the resultant was blunted and inserted into pUC18 to confirm the gene sequence. Then, hfH fragments obtained by cutting BamH I and Sal I were obtained from this vector, and pYGH2 was prepared by inserting into pYGT, a yeast expression vector including a GAL1 promoter and a GAL7 terminator. For the L subunit has obtained the hfL fragments cut by EcoR I and Sma I from the vector confirm the gene sequence was prepared by inserting the pYGL1 pYGT.

GAL1-GAL10 프로모터에 의해 발현되는 벡터를 제작하기 위해 먼저, 효모에서의 페리틴 L 서부유닛 발현 벡터인 pYGL1을 Xba I과 Shp I 으로 절단한 후, 크레노프 프레그먼트(Klenow fragment)로 처리하여 GAL7 터미네이터를 갖는 hfL DNA 단편을 얻었다. 그 후, pYGH2 플라즈미드의 GAL1-GAL10 프로모터 뒷부분을 EcoR I으로 절단하여 블런팅한 후 hfL-tGAL7을 삽입하였다. 그 결과 페리틴 이형집합체를 발현하는 tGAL7-hfL-GAL10-GAL1-hfH-tGAL7의 유전자 서열을 갖는 pY1H10L을 구축하였다. 또한, 페리틴 서브유닛의 유전자 위치가 서로 바뀐 pY1L10H 플라즈미드를 구축하기 위해 pYGH2 플라즈미드를 Xba I과 Shp I으로 절단하고 블런팅 처리하여 GAL7 터미네이터를 갖는 hfH DNA 단편을 얻었다. 그리고, pYGL1 플라즈미드의 GAL1-GAL10 프로모터의 뒷부분을 EcoR I으로 절단하여 블런팅한 후 hfH-tGAL7을 삽입하였다. 그 결과 tGAL7-hfH-GAL10-GAL1-hfL-tGAL7의 유전자 서열을 갖는 pY1L10H를 구축하였다 (도 1).To prepare a vector expressed by the GAL1-GAL10 promoter, first, a pYGL1, a ferritin L western unit expression vector in yeast, is cleaved with Xba I and Shp I, and then treated with Klenow fragment to treat GAL7. A hfL DNA fragment with terminator was obtained. The rear of the GAL1-GAL10 promoter of pYGH2 plasmid was then cut with EcoR I and bloated before hfL -tGAL7 was inserted. The results establish a pY1H10L having a gene sequence expressing ferritin release aggregate tGAL7- hfL -GAL10-GAL1- hfH -tGAL7. In addition, pYGH2 plasmid was digested with Xba I and Shp I and blunted to obtain a hfH DNA fragment with a GAL7 terminator in order to construct a pY1L10H plasmid with the gene positions of the ferritin subunit interchanged. Then, the back of the GAL1-GAL10 promoter of pYGL1 plasmid was cut with EcoR I and bloated, and then hfH- tGAL7 was inserted. The results establish pY1L10H having a gene sequence of tGAL7- hfH -GAL10-GAL1- hfL- tGAL7 (Fig. 1).

상기 발현벡터의 효모로의 형질전환 과정은 통상적인 방법(Ito, H., Y. Fukuoka, K. Murata, A. Kimura (1983) Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations, J. Bacteriol. 153, 163-168.)에 따라 실시될 수 있다. 이에 따라 인간 페리틴 H 서브유닛 및 L 서브유닛 발현을 위한 상기 플라스미드 각각은 사카로마이세스 세레비지애 2805에 형질 전환시킨 후, 우라실(uracil) 결핍 최소배지에서 형질 전환체들을 1차 선별하였다. 선별된 재조합 효모는 글래스 비드를 이용하여 DNA를 추출하였으며, 이를 대장균에 역 형질 전환시킨 후에 효소 절단하여 DNA를 확인한 후 최종 선별하였다. 이와 같이 선별된 pY1H10L과 pY1L10H로 형질 전환시킨 효모세포는 Y1H10L과 Y1L10H로 각각 명명하였으며, 이들은 서로 페리틴 유전자 위치만 바뀌었기 때문에 보다 철 함량이 높은 Y1L10H(농업생명공학연구원, 2003년 3월 24일, KACC93005)를 선택하여 기탁하였다.Transformation of the expression vector into yeast is conventional method (Ito, H., Y. Fukuoka, K. Murata, A. Kimura (1983) Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations, J. Bacteriol . 153, 163-168.). Accordingly, each of the plasmids for expression of human ferritin H subunit and L subunit is Saccharomyces cerevisiae. After transformation at 2805, transformants were first screened in uracil deficient minimal media. The selected recombinant yeast was extracted with DNA using glass beads, which was reverse transformed into E. coli, followed by enzyme cleavage to confirm DNA and finally selected. The yeast cells transformed with the selected pY1H10L and pY1L10H were named as Y1H10L and Y1L10H, respectively.They contained higher Y1L10H than the ferritin genes. KACC93005) was selected and deposited.

상기 과정으로 제조된 형질전환 효모는 페리틴 이형집합체를 효모 내에서 발현시켜 철 이온을 세포내에 다량 축적할 수 있으므로 의학적인 용도는 물론, 식품산업 및 동물의 사료조성물의 철분 급여원으로 제공될 수 있다.The transformed yeast prepared by the above process can express ferritin heterozygotes in yeast and accumulate a large amount of iron ions in the cells, and thus can be provided as a source of iron for food use as well as for food industry and animal feed compositions. .

본 발명에 따라 생산되는 인간 페리틴은 효모 배양액으로부터 순수 분리하여 이용될 수도 있으나, 보다 바람직하게는 배양된 효모 자체 또는 그 건조 분말과 같은 형태로 첨가될 수도 있으며, 이 경우 특별한 정제 과정을 거치지 않고도 즉시 이용될 수 있는 장점이 있다. 상기 철분 공급 제제는 철분 공급을 위한 기능성 식품 첨가물 또는 철분 부족 증상의 치료를 위한 빈혈 치료제의 목적으로 이용될 수 있으며, 경구 또는 비경구 투여를 위한 일반적인 약학 제제의 제조 방법에 따라 제형화 될 수도 있다.The human ferritin produced according to the present invention may be used as a pure separation from the yeast culture, but more preferably may be added in the form of the cultured yeast itself or dry powder thereof, in this case immediately without a special purification process There is an advantage that can be used. The iron supply preparation may be used for the purpose of functional food additives for iron supply or for the treatment of anemia for the treatment of iron deficiency symptoms, and may be formulated according to the preparation of general pharmaceutical preparations for oral or parenteral administration. .

경구투여를 위한 고형제제로는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 경구를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조제제, 좌제가 포함된다.Solid preparations for oral administration include tablets, pills, powders, granules, capsules, etc., and liquid preparations for oral use include suspensions, solvents, emulsions, and syrups. Water is a simple diluent commonly used. In addition to liquid paraffin, various excipients may be included such as wetting agents, sweetening agents, fragrances, preservatives and the like. Formulations for parenteral administration include sterile aqueous solutions, non-aqueous solvents, suspensions, emulsions, lyophilized preparations, suppositories.

본 발명의 인간 페리틴을 유효 성분으로 하는 철분 공급 제제에 있어, 유효성분인 인간 페리틴 또는 상기 인간 페리틴을 생산하는 효모의 철 함유량은 2000ppm 이상이므로, 이를 감안하여 일반적인 철분 공급량인 10~50 mg/일을 충족시키기 위해 공지의 방법에 따라 적정량을 제제화하여 투여할 수 있다. 이때 구체적인 투여량은 공지의 철분 제제 사용량을 기준하여 결정하되, 환자의 상태에 따라 구체적으로 변경 조절이 가능하다.In the iron supply formulation containing the human ferritin of the present invention as an active ingredient, the iron content of the human ferritin or the yeast producing the human ferritin as an active ingredient is 2000 ppm. In view of this, in order to meet the general iron supply amount of 10 to 50 mg / day can be administered by formulating the appropriate amount according to a known method. At this time, the specific dosage is determined based on the known amount of iron formulation, it can be specifically modified and adjusted according to the condition of the patient.

이하 본 발명의 내용을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명하기로 한다. 다만 이들 실시예는 본 발명의 내용을 이해하기 위해 제시되는 것일 뿐 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 아니된다.Hereinafter, the content of the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are only presented to understand the content of the present invention, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to these embodiments.

<실시예><Example>

사용 균주 및 플라즈미드Strains and Plasmids Used

플라즈미드의 증식 및 대량 추출을 위한 숙주로는 대장균 JM 109를 사용하였다. 사람 페리틴 유전자 발현을 위한 효모 숙주 세포로는 S. cerevisiae 2805 (MATα pep4:: HIS3 prb1 Δcan1 GAL2 his3 ura3-52)를 사용하였다. 유전자 재조합 플라즈미드는 효모 셔틀 벡터인 YEp352를 사용하였다.Escherichia coli JM 109 was used as a host for propagation and mass extraction of plasmids. S. cerevisiae 2805 ( MATα pep4 :: HIS3 prb1 Δcan1 GAL2 his3 ura3-52 ) was used as a yeast host cell for human ferritin gene expression. The recombinant plasmid was used as a yeast shuttle vector YEp352.

배지 및 배양 방법Medium and culture method

효모 숙주 세포와 재조합 효모의 배양을 위한 일반 배지로 복합 영양 배지인YEPD (1% 효모추출물, 2% 박토-펩톤, 2% 덱스트로스)를 사용하였고 효모의 형질 전환체를 선별하기 위한 선별 배지로는 우라실 결핍 최소 배지 (0.67% 아미노산 결핍 효모 질소베이스(YNB), 0.5% 카사미노산, 2% 글루코스, 0.03 g/L 아데닌 및 트립토판)를 사용하였으며, 발현 유도 배지에 페리틴 유전자 발현을 위해 2%의 갈락토스를 첨가하였다. 재조합 효모 균주는 300 mL 플라스크(working volume; 40 mL)로 30℃, 200 rpm에서 3일간 배양하였다. 효모 세포의 균체 증식은 300 mL 플라스크에 옮긴 후 24 시간마다 채취한 배양액을 적당한 비율(10-100배)로 희석하여 UV/Vis 스펙트로포토미터 (Ultrospec 3000, Pharmacia Biotech.)를 이용하여 600 nm에서 흡광도를 측정하였다. 세포 수는 일정 시간마다 채취한 배양액을 적당한 비율로 희석하여 계수기(헤모사이토미터)를 이용하여 측정하였다. 기초 실험을 위한 전 배양과 플라스크 배양 조건은 Lee 등의 방법(Lee, D. H., Seo, J. H., Sohn, J. H., Choi, E. S. and Rhee, S. K. (1994) Optimization of environmental conditions for hirudin production form recombinant Saccharomyces cerevisiae, Korean J. Biotechnol. Bioeng. 9, 8-15.)을 따랐다. 효모 내 단백질 양은 브래드포드법(Bradford, M. M. (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye bindin, Anal. Biochem. 72, 248-254.)에 의해 분석하였다. 플라스미드 안정성은 하루 간격으로 채취한 배양액을 적당히 희석(100-200배)하여 복합 영양 평판배지에 도말 후 자란 100개의 콜로니를 우라실 결핍 평판배지로 투스피킹(toothpicking)한 다음 형성된 콜로니 수의 비(백분율)로 측정하였다.As a general medium for the cultivation of yeast host cells and recombinant yeast, a complex nutrient medium (YEPD (1% yeast extract, 2% bacto-peptone, 2% dextrose)) was used as a selection medium for selecting the transformants of yeast Uracil deficient minimal medium (0.67% amino acid deficient yeast nitrogen base (YNB), 0.5% casamino acid, 2% glucose, 0.03 g / L adenine and tryptophan) was used and 2% of the ferritin gene was expressed in the expression inducing medium. Galactose was added. Recombinant yeast strain was incubated for 3 days at 30 ℃, 200 rpm in a 300 mL flask (working volume; 40 mL). Cell growth of yeast cells was transferred to a 300 mL flask, and the culture solution collected every 24 hours was diluted at an appropriate ratio (10-100 times) at 600 nm using a UV / Vis spectrophotometer (Ultrospec 3000, Pharmacia Biotech.). Absorbance was measured. The number of cells was measured by using a counter (hemocytometer) by diluting the culture solution collected at regular intervals at an appropriate ratio. Pre-culture and flask culture conditions for basic experiments are described by Lee et al. (Lee, DH, Seo, JH, Sohn, JH, Choi, ES and Rhee, SK (1994) Optimization of environmental conditions for hirudin production form recombinant Saccharomyces cerevisiae, Korean J. Biotechnol. Bioeng. 9 , 8-15.). The amount of protein in yeast is Bradford, MM (1976) A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye bindin, Anal. Biochem. 72 , 248-254.). Plasmid stability was determined by properly diluting (100-200 times) the cultures taken at daily intervals, then smearing 100 colonies grown on complex nutrient plates to toothpicking with uracil-deficient plates, followed by the ratio of the number of colonies formed (percentage). Was measured.

<실시예 1> 페리틴 발현 재조합 플라즈미드 구축Example 1 Ferritin Expression Recombinant Plasmid Construction

인간 페리틴 H 및 L 서브유팃을 코딩하는 유전자(hfH and hfL)를 얻기 위해 인간의 간 cDNA 라이브러리에서 중합연쇄반응 방법으로 증폭한 후 먼저, 대장균에 클로닝하여 발현 벡터를 제조하였다. 그리고, 효모에서 인간 hfHhfL를 고발현시키는 벡터를 제조하기 위해 유도성 프로모터인 GAL1를 이용하여 hfHhfL의 N-말단의 코돈 또는, 상위부분 유전자를 변형하여 발현 벡터 pYGH2와 pYGL1을 제조하였다. 이를 위해 페리틴 H 서브유닛의 상위 프라이머는 개시코돈 앞의 GAATTC를 TTTAAA로 치환하여, 서열번호 1의 5'-AGCTTTGTTTAAA ATGACGACCGCGTCC-3'로 제조하였다. 또한 하위 프라이머는 서열번호 2의 5'-CGCAAGCTTTTAGCTTTCATTATCACTGTCTC-3'로 제조하였다. L 서브유닛의 경우 상위 프라이머는 개시 코돈 다음의 코돈인 AGC(Ser)를 TCT(Ser)로 치환하여, 서열번호 3의 5'-CGAATTCATG TCTTCCCAGATTCGTCAG-3'로 제조하였으며, 하위 프라이머는 서열번호 4의 5'-TCCCCCGGGTTAGTCGTGCTTGAGAGT-3'로 제조하였다. 이들 상하위 프라이머를 이용하여 중합 연쇄 반응을 다음과 같이 수행하였다. H 서브유닛의 경우 94℃ 1분, 43℃ 30초, 72℃ 1분의 연속 반응을 35회 반복하여 DNA를 증폭한 후에 72℃에서 7분간 처리하여 반응을 마무리하였다. L 서브유닛의 경우는 어닐링 온도를 52℃로 하는 것을 제외하고는 위 중합 연쇄 반응 방법과 동일하다. 그리하여 얻어진 반응물을 블런팅한 후 pUC18에 삽입하여 유전자 서열을 확인하였다. 그런 다음 이 벡터로부터 BamH I과 Sal I으로 자른 hfH 단편을 얻었고, GAL1 프로모터와 GAL7 터미네이터를 포함하는 효모 발현 벡터인 pYGT를 같은 제한효소로 잘라 삽입하여 pYGH2를 제조하였다. L 서브유닛의 경우에는 유전자 서열을 확인한 벡터로부터 EcoR I과 Sma I으로 자른 hfL 단편을 얻어 SalI으로 자른 pYGT에 삽입하여 pYGL1를 제조하였다.In order to obtain genes encoding human ferritin H and L subunits ( hfH and hfL ), amplified by a polymerase chain reaction method in human liver cDNA library, and then cloned into Escherichia coli, an expression vector was prepared. In order to prepare a vector expressing high human hfH and hfL in yeast, expression vectors pYGH2 and pYGL1 were prepared by modifying the N-terminal codons of the hfH and hfL or the upper genes using GAL1 as an inducible promoter. . To this end, the upper primer of the ferritin H subunit was substituted with TTTAAA in the GAATTC before the start codon to prepare 5′-AGCTTTG TTTAAA ATG ACGACCGCGTCC-3 ′ of SEQ ID NO: 1. In addition, the lower primer was prepared by 5'-CGCAAGCTTTTAGCTTTCATTATCACTGTCTC-3 'of SEQ ID NO. For the L subunit, the upper primer was prepared by substituting the codon AGC (Ser) after the start codon with TCT (Ser) to prepare 5′-CGAATTC ATG TCT TCCCAGATTCGTCAG-3 ′ of SEQ ID NO: 3, and the lower primer was SEQ ID NO: 4 'of 5'-TCCCCCGGGTTAGTCGTGCTTGAGAGT-3'. Polymerization chain reaction was performed using these upper and lower primers as follows. In the case of the H subunit, the reaction was repeated 35 times at 94 ° C. for 1 minute, 43 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute to amplify DNA, followed by treatment at 72 ° C. for 7 minutes to complete the reaction. In the case of the L subunit, it is the same as the polymerization chain reaction method except that the annealing temperature is set to 52 ° C. The resulting reaction was blunted and then inserted into pUC18 to confirm the gene sequence. Then, hfH fragments obtained by BamH I and Sal I were obtained from this vector, and pYGH2 was prepared by cutting and inserting pYGT, a yeast expression vector including a GAL1 promoter and a GAL7 terminator, using the same restriction enzyme. In the case of the L subunit, a hfL fragment cut with EcoR I and Sma I was obtained from a vector confirming the gene sequence, and inserted into pYGT cut with SalI to prepare pYGL1.

GAL1-GAL10 프로모터에 의해 발현되는 벡터를 제작하기 위하여 먼저, 효모에서의 페리틴 L 서브유닛 발현 벡터인 pYGL1을 Xba I과 Shp I 으로 절단한 후, 클레노프 프레그먼트로 처리하여 GAL7 터미네이터를 갖는 hfL DNA 단편을 얻었다. 그 후, pYGH2 플라즈미드의 GAL1-GAL10 프로모터 뒷부분을 EcoR I으로 절단하여 블런팅한 후 hfL-tGAL7을 삽입하였다. 그 결과 페리틴 이종복합체를 발현시킬 수 있는 tGAL7-hfL-GAL10-GAL1-hfH-tGAL7의 유전자 서열을 갖는 pY1H10L을 구축하였다. 또한, 페리틴 서브유닛의 유전자의 위치가 서로 바뀐 pY1L10H 플라즈미드를 구축하기 위해 pYGH2 플라즈미드를 Xba I과 Shp I으로 절단하고 블런팅 처리하여 GAL7 터미네이터를 갖는 hfH DNA 단편을 얻었다. 그리고, pYGL1 플라즈미드의 GAL1-GAL10 프로모터의 뒷부분을 EcoR I으로 절단하여 블런팅한 후 hfH-tGAL7을 삽입하였다. 그 결과 tGAL7-hfH-GAL10-GAL1-hfL-tGAL7의 유전자 서열을 갖는 pY1L10H를 구축하였다.GAL1-GAL10 first to produce a vector to be expressed by the promoter, by cutting the ferritin L subunit expression vector pYGL1 in yeast with Xba I and Shp I and then, by treatment with Klee Smirnoff fragment hfL having GAL7 terminator DNA fragments were obtained. The rear of the GAL1-GAL10 promoter of pYGH2 plasmid was then cut with EcoR I and bloated before hfL -tGAL7 was inserted. The results establish a pY1H10L having a gene sequence of tGAL7- hfL -GAL10-GAL1- hfH -tGAL7 capable of expressing the two kinds of ferritin complex. In addition, pYGH2 plasmid was cleaved with Xba I and Shp I and blunted to obtain a hfH DNA fragment with a GAL7 terminator in order to construct pY1L10H plasmid in which the genes of ferritin subunits were interchanged. Then, the back of the GAL1-GAL10 promoter of pYGL1 plasmid was cut with EcoR I and bloated, and then hfH- tGAL7 was inserted. As a result tGAL7- hfH -GAL10-GAL1- hfL- tGAL7 the pY1L10H having the gene sequence was constructed of.

<실시예 2> 효모 형질 전환체의 제조, 선별과 페리틴의 세포내 발현 효율Example 2 Preparation, Selection, and Intracellular Expression Efficiency of Yeast Transformant

효모 형질 전환체의 제조 및 선별Preparation and Screening of Yeast Transformants

도 1에서 구축된 플라즈미드 각각을 Ito 등의 방법(Ito, H., Y. Fukuoka, K. Murata, A. Kimura (1983) Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations, J. Bacteriol. 153, 163-168.)으로 S. cerevisiae 2805 에 형질 전환시킨 후, 우라실 결핍 최소배지에서 형질 전환체들을 1차 선별하였다. 선별된 재조합 효모는 글래스 비드를 이용하여 DNA를 추출하였으며, 이를 대장균에 역 형질 전환시킨 후에 효소 절단하여 DNA를 확인한 후 최종적으로 Y1H10L과 Y1L10H 형질전환체를 최종 선별하였다.Each of the plasmids constructed in FIG. 1 was analyzed by Ito et al. (Ito, H., Y. Fukuoka, K. Murata, A. Kimura (1983) Transformation of intact yeast cells treated with alkali cations, J. Bacteriol . 153, 163- 168.) was transformed into S. cerevisiae 2805, and then transformants were first screened in uracil deficient minimal media. Selected recombinant yeast extracted DNA using glass beads, reverse transformation of E. coli and enzyme digestion to confirm DNA, and finally Y1H10L and Y1L10H transformants were finally selected.

상기 형질전환체를 이용하여 우라실 결핍 최소배지와 복합 영양배지에서의 균체 증식, 페리틴 발현양 및 플라즈미드 안정성을 조사하였으며, 페리틴의 세포 내 발현 효율을 확인하기 위해 SDS-폴리아크릴아마이드 젤 전기영동 후 덴시토미트리(Molecular Dynamics PC-120, USA)로 전체 발현된 단백질 중 페리틴의 함양을 분석하였다. The transformants were used to examine cell growth, ferritin expression and plasmid stability in uracil-deficient minimal media and complex nutrient media, and to determine the intracellular expression efficiency of ferritin after SDS-polyacrylamide gel electrophoresis. The content of ferritin in the total protein expressed by Tomica (Molecular Dynamics PC-120, USA) was analyzed.

균체 증식과 플라즈미드 안정성Cell growth and plasmid stability

유전자 산물의 생산성은 플라즈미드 안정성, 재조합 효모의 배양조건 등을 포함한 여러 인자들에 의해 좌우되므로(Romanos, M. A., Scorer, C. A. and Clare, J. J. (1992), Foreign gene expression in yeasts, Yeast 8, 423-488) 위에서 제조한 재조합 플라즈미드들을 이용하여 플라즈미드 안정성과 배양조건에 따른 성장속도를 조사하였다. 두 균주 모두 배양 말기까지 균체 증식이 점차적으로 증가하였으며, Y1H10L의 경우 복합 영양 배지에서 최종 균체 농도가 36-38 O.D600에 도달하였고, Y1L10H의 경우 35-36 O.D600에 도달하였다. 우라실 결핍 최소배지에서 키운 대부분의 균체는 복합 영양 배지에서보다 낮은 균체 증식을 보이며 3-4일경에 최고치에 도달하였고 그 이후에는 감소하는 경향을 보였다. 특히, YEP 배지에 1% 글루코스/ 3% 갈락토스를 첨가한 경우에 있어서 균체 성장 곡선이 가장 증가하였다. 균주 Y1L10H의 경우에도 Y1H10L의 경우와 유사하게 나타났다. 플라즈미드 안정성에 있어서는 Y1H10L나 Y1L10H 균주 모두 배양 3일까지 약 80%이상으로 플러즈미드가 비교적 안정하게 유지되었다.Productivity of gene products depends on several factors including plasmid stability, culture conditions of recombinant yeast (Romanos, MA, Scorer, CA and Clare, JJ (1992), Foreign gene expression in yeasts, Yeast 8 , 423- 488) Using the recombinant plasmids prepared above, the plasmid stability and growth rate according to the culture conditions were investigated. Both strains gradually increased the cell growth until the end of the culture, the final cell concentration in the complex nutrient medium reached 36-38 OD 600 for Y1H10L, 35-36 OD 600 for Y1L10H. Most of the cells grown in the uracil deficient medium showed lower cell proliferation than those in the combined nutrient medium, reaching peak levels around 3-4 days, and decreasing thereafter. In particular, when 1% glucose / 3% galactose was added to the YEP medium, the cell growth curve was most increased. The strain Y1L10H also appeared similarly to the case of Y1H10L. In plasmid stability, the plasmids remained relatively stable at about 80% or more until the 3rd day of culture for both Y1H10L and Y1L10H strains.

페리틴 발현에 대한 배지의 영향Effect of Medium on Ferritin Expression

GAL 프로모터는 글루코스에 의해 강하게 억제되며 갈락토스에 의해 유도되는 프로모터이다. 갈락토스에 의해 유도되는 방법에는 비억제(non-repressing), 비유도 슈거(non-inducing sugar)에서 성장시킨 후 갈락토스에 의해 발현 유도를 빠르게 하는 방법, 글루코스가 첨가된 배지에서 성장시킨 후 원심분리 등에 의해 글루코스를 제거하고 갈락토스 배지에서 키우는 방법(이 방법은 3-5시간만에 lag phase에 이른다.), 글루코스와 갈락토스가 들어있는 배지에서 키우는 방법으로 이 경우 글루코스가 완전히 소비된 다음에 갈락토스가 이용된다. 처음 두 방법은 저규모(small-scale)에서 사용되는 방법으로 큰 규모(large-scale)에서는 사용이 불가능하다. 본 실험에서는 이 중 세 번째 방법을 이용하여 갈락토스와 글루코스 농도가 페리틴의 발현에 미치는 영향을 조사하였다. 우라실 결핍 최소배지에서 전 배양한 배양액을 1.0×107 /mL로 희석하여 2% 갈락토스, 1% 글루코스/1% 갈락토스, 1% 글루코스/ 2% 갈락토스 및 1% 글루코스/3% 갈락토스가 첨가된 YEP 배지(1% 효모 추출물, 2% 박토-펩톤)에서 배양하였다. 대조군으로서는 우라실 결핍 최소 배지에서 배양한 전 배양액을 1.0×107 /mL로 희석하여 2% 글루코스 대신에 2% 갈락토스가 첨가된 우라실 결핍 최소배지에서 배양하였다. 그리고 이들을 배양하는 동안 전체 단백질의 양 및 전체 단백질 중 발현된 페리틴의 양을 측정하였다. 균체 내의 총 단백질 양을 분석한 결과, 전체 단백질 양이 균체 성장에 비례하여 배양 4일까지 점차적으로 증가하였으며 배양 4일 이후에 감소하는 경향을 보였다. 균체 성장에서와 마찬가지로 YEP 배지에서 성장시킨 경우가 우라실 결핍 최소배지에서 보다 총 단백질 양이 많았다.The GAL promoter is a promoter that is strongly inhibited by glucose and induced by galactose. Galactose-induced methods include non-repressing and non-inducing sugar, followed by rapid expression induction by galactose, growth in glucose-added medium, and centrifugation. By removing glucose and growing in galactose medium (this method leads to a lag phase in 3-5 hours), and in a medium containing glucose and galactose, in which case glucose is consumed completely before the use of galactose. do. The first two methods are used at small-scales and are not available at large-scales. In this experiment, the third method was used to investigate the effects of galactose and glucose on ferritin expression. The cultures pre-cultured in uracil deficient minimal media were diluted to 1.0 × 10 7 / mL to add YEP with 2% galactose, 1% glucose / 1% galactose, 1% glucose / 2% galactose and 1% glucose / 3% galactose. Incubated in medium (1% yeast extract, 2% bacto-peptone). As a control, the whole culture cultured in uracil deficient minimal medium was diluted to 1.0 × 10 7 / mL and cultured in uracil deficient medium supplemented with 2% galactose instead of 2% glucose. And while culturing them, the amount of total protein and the amount of ferritin expressed in the total protein was measured. As a result of analyzing the total protein amount in the cells, the total protein amount gradually increased up to 4 days in cultivation in proportion to the growth of the cells, and decreased after 4 days in culture. As in cell growth, growth in YEP media resulted in higher total protein levels than in uracil deficient media.

전체 수용성 단백질 중 페리틴의 발현양을 측정하기 위해 재조합 효모의 추출물을 SDS 샘플로딩 버퍼와 1:1(v/v)로 섞어 100℃, 10분간 열처리한 후 12% SDS-폴리아크릴아마이드 젤을 수행하여 그 결과를 도 2에 나타내었고, 덴시토미트리를 이용하여 분석하였다. 페리틴 발현에 있어서 배지의 영향을 조사하여 본 결과, 균주 Y1H10L의 경우 2% 갈락토스를 포함하는 배지에서 H와 L 서브유닛의 총 발현양이 가장 높게 나타났다. 테스트한 모든 배지에서 이틀 간의 배양시 발현양이 가장 높았다. 그리하여 균체 성장을 고려하여 2% 갈락토스를 포함하는 YEP 배지에서 이틀간 배양했을 때 전체 수용성 단백질의 약 20%에 해당하는 H와 L 서브유닛의 총 발현양을 얻었다. 이 때 H 서브유닛의 상대적인 발현양은 22%로 분석되었다.In order to measure the expression level of ferritin in all the water-soluble proteins, the recombinant yeast extract was mixed with SDS sample loading buffer at 1: 1 (v / v) and heat-treated at 100 ° C. for 10 minutes, followed by 12% SDS-polyacrylamide gel. The results are shown in FIG. 2, and analyzed using densitomitri. As a result of investigating the effect of the medium on the expression of ferritin, the total expression amount of the H and L subunits was the highest in the medium containing 2% galactose for strain Y1H10L. Expression levels were highest during two days of culture in all media tested. Thus, the total expression of H and L subunits corresponding to about 20% of the total water-soluble protein was obtained when cultured in YEP medium containing 2% galactose for 2 days in consideration of cell growth. At this time, the relative expression amount of H subunit was analyzed as 22%.

균주 Y1L10H의 경우에는 우라실 결핍배지에서 배양 첫째 날에 페리틴의 두 서브유닛의 발현양이 18%로 가장 높았고 배양일이 지날수록 발현양이 감소함을 보였다. 배지에 따른 H와 L 서브유닛의 총 발현양은 Y1H10L의 경우에서와 같이 2% 갈락토스를 포함하는 YEP 배지에서 배양했을 때 가장 높게 나타났다. 이 경우에도 테스트한 모든 배지에서 이틀간 배양시 총 발현양이 가장 높았다. 그리하여 이 균주의 경우에도 균체 성장을 고려하여 2% 갈락토스를 포함하는 YEP 배지에서 이틀간 배양했을 때 전체 수용성 단백질의 약 15%에 해당하는 H와 L 서브유닛의 총 발현양을 얻었다. 이 때 H 서브유닛의 상대적인 발현양은 38%로 분석되었다.In the case of strain Y1L10H, the expression of the two subunits of ferritin was the highest at 18% on the first day of culture in uracil deficient medium, and the expression was decreased as the culture day passed. The total expression of H and L subunits according to the medium was the highest when cultured in YEP medium containing 2% galactose as in the case of Y1H10L. In this case, the total amount of expression was highest in two days of culture in all the tested media. Thus, even for this strain, the total amount of expression of H and L subunits corresponding to about 15% of the total water-soluble protein was obtained when cultured in YEP medium containing 2% galactose in consideration of cell growth. At this time, the relative expression amount of H subunit was analyzed to 38%.

<실시예 3> 페리틴 이형집합체의 형성 확인 및 철 이온 흡수능 측정Example 3 Formation of Ferritin Heterogeneous Assembly and Measurement of Iron Ion Absorption Capacity

전기영동Electrophoresis

재조합 플라즈미드에 의한 발현을 분석하기 위해 SDS-폴리아크릴아마이드 젤은 Laemml의 방법(Lammli, U. K. (1970), Cleavage of structural protein during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature 227, 680-685.)을 따라 수행하였다. 그리고 발현된 페리틴 H 서브유닛과 L 서브유닛이 서로 조합되어져 페리틴 이형집합체를 만드는지, 그리고 조합된 단백질이 철과 반응하는지 확인하기 위해 세포 추출물을 1 mM 황산제일철암모늄과 반응시킨 후 비변성 젤을 이용하여 전기영동을 수행하였다. 단백질 염색을 위해서는 0.25% 쿠마시 브릴런트 블루 R-250을 사용하였고, Fe(III)을 염색하기 위해서는 사용 즉시 1:1로 혼합한 2% K4Fe(CN)6와 2% HCl 용액을 사용하였다(Kim, Y. T. and Kim, K. S. (1994), Synthesis of active tadpole H-chain ferritin in Escherichia coli, Mol.. Cells 4, 125-129).SDS-polyacrylamide gels were analyzed by Laemml's method (Lammli, UK (1970), Cleavage of structural protein during the assembly of the head of bacteriophage T4, Nature 227, 680-685.) To analyze expression by recombinant plasmids. Followed. In order to confirm that the expressed ferritin H and L subunits are combined with each other to form a ferritin heterozygote and the combined protein reacts with iron, the cell extract is reacted with 1 mM ferrous ammonium sulfate and then used with an unmodified gel. Electrophoresis was performed. For protein staining, 0.25% Coomassie Brilliant Blue R-250 was used, and for staining Fe (III), 2% K 4 Fe (CN) 6 and 2% HCl solution mixed 1: 1 in use immediately. Kim, YT and Kim, KS (1994), Synthesis of active tadpole H-chain ferritin in Escherichia coli, Mol .. Cells 4, 125-129.

Y1H10L과 Y1L10H 균체에서 생산된 인간 페리틴의 서브유닛의 조성 비율을 확인하기 위하여 비변성 젤을 이용하여 전기 영동을 수행한 후, 페리틴 단백질의 단량체에 해당하는 밴드를 추출하여 다시 변성시킨 다음 SDS-PAGE를 수행하였고, 덴시토미트리로 서브유닛의 상대적인 함량을 분석하였다. In order to confirm the composition ratio of the subunits of human ferritin produced in the Y1H10L and Y1L10H cells, electrophoresis was performed using an unmodified gel, and then the band corresponding to the monomer of the ferritin protein was extracted and denatured again. Was performed, and the relative content of the subunits was analyzed by densitomitri.

재조합 단백질에 대하여 비변성 젤을 이용하여 전기영동을 수행한 결과, 효모에서 발현된 각각의 인간 페리틴 H 및 L 서브유닛이 서로 조합되어 이형집합체 형태로 이루어진 페리틴 단백질 밴드를 확인하였다. 발현된 단백질은 대장균에서 발현된 재조합 H-페리틴 또는 L-페리틴(Lee, J., Seo, H.-Y., Jeon, E.-S., Park, O. S., Lee, K.-M., Park, C.-U. and Kim, K.-S. (2001) Cooperative activity of subunits of human ferritin heteropolymers in Escherichia coli, J. Biochem. Mol. Biol. 34, 365-370.)과 마찬가지로 프루시안 블루 염색에 양성 반응을 보였다 (도 3). 상기 결과는 효모에서 생산된 재조합 페리틴 이형집합체가 in vitro에서 철을 산화시켜 내공에 축적하였음을 의미한다.As a result of electrophoresis using a non-denatured gel on the recombinant protein, each of the ferritin H and L subunits expressed in the yeast was combined with each other to identify a ferritin protein band composed of heterozygous. The expressed protein is recombinant H-ferritin or L-ferritin expressed in E. coli (Lee, J., Seo, H.-Y., Jeon, E.-S., Park, OS, Lee, K.-M., As in Park, C.-U. and Kim, K.-S. (2001) Cooperative activity of subunits of human ferritin heteropolymers in Escherichia coli, J. Biochem. Mol. Biol . 34, 365-370. Positive staining was observed (FIG. 3). The results indicate that the recombinant ferritin heterozygotes produced in yeast accumulated iron in the pores by oxidizing iron in vitro .

Y1H10L과 Y1L10H 균체에서 생산된 인간 페리틴의 서브유닛의 조성 비율을 알아보기 위해 비변성 젤을 이용하여 전기 영동을 수행 후, 페리틴 단백질의 단량체에 해당하는 밴드로부터 단백질을 추출하여 다시 변성시킨 다음 SDS-PAGE를 해 본 결과, H:L 서브유닛의 조성율이 두 균주 모두 약 3:7로 확인되어졌다 (도 4). 따라서 본 실험를 통하여 두 균체에서 생산된 재조합 인간 페리틴은 H와 L 서브유팃으로 조합된 페리틴 이형집합체임을 확인하였다. In order to determine the composition ratio of the subunits of human ferritin produced in Y1H10L and Y1L10H cells, electrophoresis was performed using non-denatured gel, and the protein was extracted from the band corresponding to the monomer of ferritin protein and denatured again. As a result of PAGE, the composition ratio of the H: L subunit was confirmed to be about 3: 7 in both strains (FIG. 4). Therefore, the present study confirmed that the recombinant human ferritin produced by the two cells was a ferritin heterozygous assembly combined with H and L subunits.

위에서 얻은 서브유닛의 상대적인 함량과 비교해 볼 때, Y1H10L 균주의 경우에는 H 서브유닛의 함량이 약간 증가하였고, Y1L10H의 경우는 약간 감소된 것으로 나왔다. 이것은 효모에서 생산된 페리틴 단백질 전체가 아니라, 페리틴 단량체의 밴드로부터 추출되어졌기 때문으로 유추된다. 이 전에 발표된 보고에 따르면 발현된 서브유닛의 상대적인 양과 생산된 재조합 단백질에 있어서의 서브유닛의 조성 비율과는 밀접한 관계에 있으며, 비교적 제한된 범위의 서브유닛 조성비를 보였다(Rucker, P., Torti, F. M. and Torti, S. V. (1997) Recombinant ferritin: modulation of subunit stoichiometry in bacterial expression systems, Protein Eng. 10, 967-973.).Compared with the relative content of the subunits obtained above, the content of the H subunit was slightly increased for the Y1H10L strain, and slightly decreased for the Y1L10H. This is inferred because it was extracted from the band of ferritin monomers, not the whole ferritin protein produced in yeast. Previous reports have shown that there is a close relationship between the relative amounts of expressed subunits and the proportion of subunits in the recombinant protein produced, and a relatively limited range of subunit compositions (Rucker, P., Torti, FM and Torti, SV (1997) Recombinant ferritin: modulation of subunit stoichiometry in bacterial expression systems, Protein Eng . 10, 967-973.).

철 이온의 흡수 및 원자 흡광 광도계Absorption and atomic absorption photometer of iron ions

재조합 미생물에 있어서 철 흡수를 유도하기 위해 우라실 결핍 최소배지에서 전배양한 효모를 YEP (2% 갈락토스 함유) 배지에서 30℃, 2일간 또는, 3일간 배양한 후, 원심 분리 (5,000×g, 5분)하여 세포들을 수확한 다음 20 mM MOPS (3-〔N-모르포리노〕프로판 설폰산) 버퍼 (pH 6.5)로 2번 세척하였다. 효모 세포들(100 mg/mL)을 5% (w/v) 글루코스를 함유한 위의 완충용액에서 30 분간 반응시킨 다음, 14.3 mM 황산철을 첨가하여 빛이 통과하지 않는 공기 중에서 2 시간 반응시켰다. 그리고, 철 이온과 반응시 0.2 mM 아스코브르산을 첨가하여 철 이온의 흡수도 비교 조사하였다. 그 후, 원심 분리하여 세포를 수확한 다음 증류수로 2회 세척하였다. 철 이온의 함량 분석을 위하여 질산과 염산(5:2, vol/vol) 용액에서 250℃, 8시간 반응시킨 다음, 원자 흡광 광도계 (SpectrAA-880, Varian)를 사용하여 철의 농도를 분석하였다.Yeasts pre-cultured in uracil deficient medium to induce iron uptake in recombinant microorganisms were incubated in YEP (containing 2% galactose) medium at 30 ° C. for 2 days or 3 days, followed by centrifugation (5,000 × g, 5 Cells were harvested and washed twice with 20 mM MOPS (3- [ N -morpholino] propane sulfonic acid) buffer (pH 6.5). Yeast cells (100 mg / mL) were reacted for 30 minutes in the above buffer containing 5% (w / v) glucose and then reacted for 2 hours in air without light by adding 14.3 mM iron sulfate. . In addition, 0.2 mM ascorbic acid was added to react with iron ions, and the absorption of iron ions was also investigated. Thereafter, the cells were harvested by centrifugation and washed twice with distilled water. In order to analyze the iron content, the reaction was carried out at 250 ° C. for 8 hours in nitric acid and hydrochloric acid (5: 2, vol / vol) solution, and then the iron concentration was analyzed using an atomic absorption spectrophotometer (SpectrAA-880, Varian).

재조합 효모로부터 페리틴 이형집합체를 분리한 다음 투과전자현미경(Jeol JEM 2010)을 이용하여 단백질을 확인하였다. 염색 시료를 위하여 2% 인텅스텐산(pH 6.0) 5 μL와 시료 2 μL를 섞어 10분간 반응시킨 다음 건조시켜 전자현미경에서 관찰하였다. The ferritin heterozygotes were isolated from the recombinant yeast, and the proteins were identified using a transmission electron microscope (Jeol JEM 2010). For staining samples, 5 μL of 2% phosphorous tungstic acid (pH 6.0) and 2 μL of the sample were mixed and reacted for 10 minutes, and then dried and observed under an electron microscope.

페리틴 이형집합체를 생산하는 재조합 효모 균주에 있어서 철 흡수 정도를 분석한 결과는 하기 표 1 및 도 5에서와 같다. The results of analyzing the iron uptake in the recombinant yeast strain producing ferritin heterozygotes are shown in Table 1 and FIG.

<표 1>TABLE 1

세포형Cell type Fe2+ (mM)Fe 2+ (mM) 아스코브르산(mM)Ascorbic Acid (mM) 수율(%)yield(%) Fe2+흡수a Fe 2+ absorption a 배양(일)Culture (days) YGTYGT 0 0 0.1    0.1 33 14.3 14.3 00 8.4±2.08.4 ± 2.0 12.0±2.9   12.0 ± 2.9 33 Y1H10LY1H10L 00 0.1    0.1 33 14.314.3 00 12.5±0.412.5 ± 0.4 17.8±0.5   17.8 ± 0.5 33 00 17.4±0.317.4 ± 0.3 24.9±0.4   24.9 ± 0.4 22 0.20.2 19.3±0.419.3 ± 0.4 27.5±0.5   27.5 ± 0.5 22 Y1L10HY1L10H 00 0.1    0.1 33 14.314.3 00 14.9±0.814.9 ± 0.8 21.3±0.8   21.3 ± 0.8 33 00 19.7±0.519.7 ± 0.5 28.2±0.3   28.2 ± 0.3 22 0.20.2 20.4±0.220.4 ± 0.2 29.1±0.2   29.1 ± 0.2 22

a 단위는 μmol/g(습세포중량). a unit is μmol / g (wet cell weight).

이에 의하면 효모 균주를 Fe2+과 반응시킨 결과 세포 내 철의 함유량이 증가하였음을 확인할 수 있었다. 배양된 효모 숙주세포를 14.3 mM Fe2+과 반응시켰을 때 철의 농도가 약 89 배 증가하였다. 효모 균주 Y1H10L과 Y1L10H를 14.3 mM Fe2+과 반응시켰을 때의 세포 내 철의 농도는 각각 17.8 μmol/g(습중량)과 21.3 μmol/g(습중량)이었고 효모 숙주세포에 있어서의 철의 농도는 12.0 μmol/g(습중량)이었다. 이 농도는 숙주세포에 비해서 철의 함량이 각각 약 1.5배와 1.8배 증가한 값이다. 효모 균주 Y1H10L과 Y1L10H를 이틀간 배양했을 때 이 값은 각각 24.9μmol/g(습중량)과 28.2 μmol/g(습중량)이었다. 이 농도는 숙주세포에 비해서 철의 함량이 각각 약 2.1배와 2.4배 증가한 값으로써 페리틴의 상대적인 발현양이 높을 때 철 이온의 흡수가 증가함을 알 수 있다. 또한, 효모 Y1L10H에서의 철의 흡수가 Y1H10L에서보다 13-20% 증가하였는데 이것은 H 서브유닛의 상대적인 발현양과 관련있는 것으로 유추된다 (도 3). Fe2+과 반응에 있어서 0.2 mM 아스코브르산을 첨가한 경우 이 값은 각각 27.5 μmol/g(습중량)과 29.1 μmol/g(습중량)으로써 철의 흡수가 약간 증가하였다. 아스코브르산은 세포 내 많은 대사 반응에 있어서 중요한 조효소로서, Hoffman 등(Hoffman, K. E., Yanelli, K. and Bridges, K. R. (1991) Ascorbic acid and iron metabolism: alterations in lysosomal function, Am. J. Clin. Nutr. 54, 1188-1192.)은 아스코브르산이 세포내 철 이온의 대사기전과 밀접한 관련이 있으며 특히, 페리틴 분해를 억제하고 철 이온을 생물학적으로 유용한 상태로 유지한다고 보고한 바 있다.As a result, it was confirmed that the iron content in the cells increased as a result of reacting the yeast strain with Fe 2+ . When the cultured yeast host cells were reacted with 14.3 mM Fe 2+ , the iron concentration increased about 89 times. The concentration of iron in the cells when the yeast strains Y1H10L and Y1L10H were reacted with 14.3 mM Fe 2+ was 17.8 μmol / g (wet weight) and 21.3 μmol / g (wet weight), respectively. Was 12.0 μmol / g (wet weight). This concentration is about 1.5 and 1.8 times higher iron content than the host cell, respectively. When yeast strains Y1H10L and Y1L10H were incubated for two days, these values were 24.9 μmol / g (wet weight) and 28.2 μmol / g (wet weight), respectively. The concentration of iron increased 2.1 times and 2.4 times, respectively, compared to the host cell, indicating that iron uptake increased when the relative expression of ferritin was high. In addition, iron uptake in yeast Y1L10H increased 13-20% than in Y1H10L, which is inferred to be related to the relative amount of expression of H subunits (FIG. 3). In case of addition of 0.2 mM ascorbic acid in the reaction with Fe 2+ , these values were 27.5 μmol / g (wet weight) and 29.1 μmol / g (wet weight), respectively, and the iron absorption was slightly increased. Ascorbic acid is an important coenzyme in many metabolic reactions in cells, Hoffman et al. (Hoffman, KE, Yanelli, K. and Bridges, KR (1991) Ascorbic acid and iron metabolism: alterations in lysosomal function, Am. J. Clin. Nutr. 54, 1188-1192.) Reported that ascorbic acid is closely related to the metabolic mechanism of iron ions in cells, in particular inhibiting ferritin degradation and keeping iron ions in a biologically useful state.

재조합 효모로부터 페리틴 이형집합체를 분리하여 전자현미경에서 관찰한 결과를 도 6에 나타냈다. 두 균주에서 분리한 페리틴 이형집합체의 이미지로부터 전자 밀도가 높은 페리틴 내공(core)을 각각 확인할 수 있었다. 이들의 염색 시료로부터 관찰한 결과, 페리틴 내공들은 전자 밀도가 낮은 단백질 띠로 둘러싸인 것을 확인할 수 있었다. 이는 효모에서 생산된 재조합 페리틴 이형집합체가 철을 저장할 수 있는 기능을 유지하고 있음을 증명한다. Fig. 6 shows the results obtained by separating the ferritin heterozygotes from the recombinant yeast under an electron microscope. From the images of ferritin heterozygotes isolated from the two strains, the ferrite cores with high electron density were identified. As a result of observation from these staining samples, it was confirmed that the ferritin pores were surrounded by a protein band having a low electron density. This demonstrates that the recombinant ferritin heterozygotes produced in yeast maintain the ability to store iron.

이상의 실험 결과를 종합해 보면, 본 실시예를 통해서 효모에서 인간 페리틴 이형집합체를 성공적으로 생산할 수 있는 시스템을 구축하였으며, 생산된 재조합 페리틴 이형집합체는 철 결합의 활성을 가지는 것으로 밝혀졌다. 그리고 인간 페리틴 유전자를 효모 균주에 발현시킴으로써 효모의 철 함량이 증진되었음을 유추할 수 있다. 페리틴은 동·식물은 물론, 인간에게 철분의 영양공급원이다. 따라서 본 발명을 통해 제조된 철 함량이 증진된 재조합 효모는 의학, 식품 및 사료 산업 등을 포함하여 산업적으로 매우 다양하게 활용될 수 있다.In summary, through the present example, a system for successfully producing a human ferritin heterozygotes in yeast was constructed, and the recombinant ferritin heterozygotes produced were found to have iron binding activity. And it can be inferred that the iron content of the yeast is enhanced by expressing the human ferritin gene in the yeast strain. Ferritin is a source of iron for both animals and plants, as well as for humans. Therefore, the recombinant yeast with improved iron content produced through the present invention can be utilized in a wide variety of industries, including medicine, food and feed industry.

본 발명에 의하면 페리틴 이형체를 효모 내에서 발현시켜 철 이온의 함량이 증진된 효모를 생산할 수 있다. 상기와 같이 얻어진 철 이온 함량 강화 효모는 철 결핍성 빈혈 등에 활용할 수 있는 건효모 제재 등의 의약품 원료, 제과. 제빵이나 주류 등의 식품 산업용 원료, 또는 가축 등에 공급되는 사료용도로서 이용이 가능하다.According to the present invention, the ferritin isomer can be expressed in yeast to produce yeast having an enhanced iron ion content. The iron ion content-enhanced yeast obtained as described above is a raw material for pharmaceuticals, such as dry yeast preparations that can be utilized for iron deficiency anemia, confectionery. It can be used as a raw material for the food industry such as baking or liquor, or for feed to livestock.

도 1은 본 발명에 따라 제작된 pY1L10H 및 pY10L1H의 개열지도 1 is a cleavage map of pY1L10H and pY10L1H prepared according to the present invention

도 2는 본 발명에 따라 제작된 재조합 효모의 추출물을 SDS 샘플로딩 버퍼와 1:1(v/v)로 섞어 100℃, 10분간 열처리한 후 12% SDS-폴리아크릴아마이드 젤을 수행한 결과Figure 2 is a mixture of the recombinant yeast produced according to the present invention with SDS sample loading buffer 1: 1 (v / v) mixed with 100 ℃, heat treatment for 10 minutes, the result of performing 12% SDS-polyacrylamide gel

도 3은 본 발명에 따른 재조합 효모에서 발현된 페리틴 이형집합체의 확인을 위하여 비변성 젤을 이용하여 수행된 전기영동 결과Figure 3 is the result of electrophoresis performed using an unmodified gel for the identification of ferritin heterozygotes expressed in recombinant yeast according to the present invention

도 4는 본 발명에 따른 재조합 효모 균체에서 생산된 인간 페리틴의 서브유닛의 조성 비율을 알아보기 위해 수행한 SDS-PAGE 결과Figure 4 is an SDS-PAGE results carried out to determine the composition ratio of the subunit of human ferritin produced in recombinant yeast cells according to the present invention

도 5는 본 발명에 따른 재조합 효모 균주를 대상으로 철 흡수 정도를 분석한 결과5 is a result of analyzing the degree of iron absorption in the recombinant yeast strain according to the present invention

도 6은 본 발명에 따른 재조합 효모로부터 페리틴 이형집합체를 분리하여 전자현미경에서 관찰한 결과6 is a result of observing on a microscope to isolate the ferritin heterozygotes from recombinant yeast according to the present invention

<110> KIM, Kyung Suk JEONG, Yong Seob <120> Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin H subunit <400> 1 agctttgttt aaaatgacga ccgcgtcc 28 <210> 2 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin H subunit <400> 2 cgcaagcttt tagctttcat tatcactgtc tc 32 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin L subunit <400> 3 cgaattcatg tcttcccaga ttcgtcag 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin L subunit <400> 4 tcccccgggt tagtcgtgct tgagagt 27<110> KIM, Kyung Suk JEONG, Yong Seob <120> Vector for Expression of Ferritin Hetropolymer within Yeast and Recombinant Yeast Transformed with The Expression Vector <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin H subunit <400> 1 agctttgttt aaaatgacga ccgcgtcc 28 <210> 2 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin H subunit <400> 2 cgcaagcttt tagctttcat tatcactgtc tc 32 <210> 3 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin L subunit <400> 3 cgaattcatg tcttcccaga ttcgtcag 28 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer for ferritin L subunit <400> 4 tcccccgggt tagtcgtgct tgagagt 27

Claims (6)

삭제delete 삭제delete 효모에서 발현가능한 공지의 발현벡터에 5'에서 3'방향으로 진핵세포로부터 유래된 페리틴 L 서브유닛 유전자, GAL10/GAL1 프로모터, 진핵세포로부터 유래된 페리틴 H 서브유닛 유전자를 순차적으로 삽입시킨 발현벡터로 형질전환시킨 재조합 페리틴 H/L 서브유닛 이형체를 발현하는 재조합 사카로마이세스 세레비지애An expression vector obtained by sequentially inserting ferritin L subunit genes derived from eukaryotic cells, GAL10 / GAL1 promoters, and ferritin H subunit genes derived from eukaryotic cells in a 5 'to 3' direction to a known expression vector expressible in yeast. Recombinant Saccharomyces cerevisiae expressing the transformed recombinant ferritin H / L subunit isoforms 효모에서 발현가능한 공지의 발현벡터에 5'에서 3'방향으로 진핵세포로부터 유래된 페리틴 H 서브유닛 유전자, GAL10/GAL1 프로모터, 진핵세포로부터 유래된 페리틴 L 서브유닛 유전자를 순차적으로 삽입시킨 발현벡터로 형질전환시킨 재조합 페리틴 H/L 서브유닛 이형체를 발현하는 재조합 사카로마이세스 세레비지애An expression vector obtained by sequentially inserting ferritin H subunit genes derived from eukaryotic cells, GAL10 / GAL1 promoters, and ferritin L subunit genes derived from eukaryotic cells in a 5 'to 3' direction to a known expression vector expressible in yeast. Recombinant Saccharomyces cerevisiae expressing the transformed recombinant ferritin H / L subunit isoforms 삭제delete 삭제delete
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