KR100525759B1 - Surface - expression method for peptides P5 and Anal3 using pgs A - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미생물 표면에 외래 단백질을 효율적으로 발현시킬 수 있는 표면 발현 모체로서 바실러스 속 균주에서 유래한 폴리 감마 글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA)를 이용하여 항균, 항진균, 항암활성을 나타내는 양친화성구조의 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 세포표면에 발현시킨 미생물, 그들의 제조방법 및 그의 용도를 제공함에 관한 것이다.The present invention provides antimicrobial, antifungal and anticancer activity by using a gene of the extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in polygamma glutamic acid synthesis derived from Bacillus sp. As a surface expression matrix capable of efficiently expressing foreign proteins on the surface of microorganisms. The present invention relates to a microorganism expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 having an amphiphilic structure expressed on the cell surface, a method of preparing them, and a use thereof.

Description

바실러스 속 균주 유래의 폴리 감마 글루탐산 합성유전자를 이용한 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3의 표면 발현 방법 및 그의 용도 {Surface - expression method for peptides P5 and Anal3 using pgs A} Surface expression method of peptide antibiotics P5 and AN3 using polygamma glutamic acid synthetic gene derived from Bacillus sp. Strain and use thereof {Surface-expression method for peptides P5 and Anal3 using pgs A}

본 발명은 바실러스 속 균주 유래의 폴리 감마 글루탐산의 합성에 관여하는 세포외막 단백질(pgsBCA)을 이용하여 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3 각각을 미생물의 표면에 발현시키는 방법 및 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3 각각이 표면에 발현된 유산균주의 제조방법 및 그의 용도에 관한 것이다.The present invention provides a method for expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 on the surface of a microorganism by using an extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in the synthesis of polygamma glutamic acid from a Bacillus strain, and the peptide antibiotics P5 and Anal3 respectively. It relates to a method for producing a lactic acid strain expressed in and a use thereof.

최근 항생제의 남용으로 인한 세균의 항생제 저항성(resistance)이 야기되어 큰 문제로 대두되고있다. 실제로, 세균이 새로운 항생제에 대해 저항성을 나타내는 속도는 새로운 항생제의 유사체가 개발되는 속도보다 훨씬 더 빨리 일어난다. 세균이 항생제에 대해 저항성을 갖는 것의 선행조건으로 항생제에 대해 내성을 갖는 것이다. 항생제에 대해 내성을 보이는 세균은 통상적인 농도의 항생제 존재 하에서는 성장을 멈추지만 결과적으로 죽지는 않는다. 내성은 항생제가 세포벽 합성 효소를 저해할 때 오토라이신 (autolysin) 등과 같은 세균의 자가분해(autolytic) 효소의 활성이 일어나지 않기 때문에 생기는데, 이러한 사실은 페니실린이 내인성 가수분해 효소(endogenous hydrolytic enzyme)를 활성화시킴으로써 세균을 죽이며 세균은 또한 이들의 활성을 억제해서 항생제 치료 시에도 생존하는 결과를 나타내게 된다. 실제적으로 모든 저항성을 보이는 세균들은 내성도 가지고 있는 것으로 알려져 있으므로 (Liu and Tomasz, J. Infect. Dis., 152, 365-372, 1985) 이러한 항생제 저항성을 가지는 세균을 죽일 수 있는 신규한 항생제의 개발이 필요하고 그러한 새로운 항생제를 세균의 감염과 염증치료에 효과적으로 치료하기 위한 약제적 조성물을 제공하는 것이 필요하다.Recently, the antibiotic resistance of bacteria caused by the abuse of antibiotics has caused a big problem. Indeed, the rate at which bacteria are resistant to new antibiotics occurs much faster than the rate at which analogues of new antibiotics are developed. As a precondition for bacteria to be resistant to antibiotics, they are resistant to antibiotics. Bacteria that are resistant to antibiotics stop growing in the presence of antibiotics at the usual concentration but do not die as a result. Resistance is due to the fact that when antibiotics inhibit cell wall synthase, the activity of bacterial autolytic enzymes, such as autolysin, does not occur, which is why penicillin activates endogenous hydrolytic enzymes. By killing bacteria, bacteria also inhibit their activity, resulting in survival during antibiotic treatment. Virtually all resistant bacteria are known to have resistance (Liu and Tomasz, J. Infect. Dis. , 152, 365-372, 1985). Development of novel antibiotics that can kill these antibiotic resistant bacteria There is a need and a need to provide pharmaceutical compositions for the effective treatment of such new antibiotics for the treatment of infection and inflammation of bacteria.

이에, 세균에 대한 새로운 항생제를 개발하려는 시도는 많은 연구자들에 의해서 시도되어지고 있다. 그 중에서 항균활성을 나타내는 펩타이드들의 개발이 두드러진다. 자연계에서 세균은 펩타이드나 작은 유기물 분자들을 합성해서 이웃하는 세균을 죽일 수 있는데, 이러한 박테리오신(bacteriocin)들은 구조적으로 세부류로 분류된다. 첫 번째는 란티바이오틱스 (lantibiotics)이며, 두 번째는 비란티바이오틱스 (non- lantibiotics)이고, 세 번째는 신호 펩타이드(signal peptide)에 의해 분비되는 것들이다(Cintas et al., J. Bad., 180, 1988-1994, 1998). 곤충을 포함하는 동물들 역시 자연적으로 생성되는 펩타이드 항생제를 생산한다(Bevins et al., Ann. Rev. Biochem., 59, 395-414, 1990). 상기의 펩타이드 항생제는 구조적으로 세 개의 그룹으로 나누어진다. 첫 번째는 시스테인이 풍부한(cysteine-rich) -쉬트(sheet) 펩타이드이고, 두 번째는 -회전형 (helical)의 양친화성 분자이며, 세 번째는 프롤린이 풍부한 (proline-rich) 펩타이드이다(Mayasaki et al., Int. J. Antimicrob. Agents, 9, 269-280, 1998). 이들 항균 펩타이드들은 숙주방어 및 선천적 면역계에 있어서 중요한 역할을 담당하는 것으로 알려져 있다(Boman, H. G., Cell, 65:205, 1991; Boman, H. G., Annu. Rev. Microbiol., 13:61, 1995). 이러한 항균 펩타이드들은 아미노산 서열에 따라 다양한 구조를 갖는데, 이들 구조 중 가장 많은 것은 곤충에서 발견된 항균 펩타이드인 세크로핀(cecropin)과 같이 시스테인(cysteine) 잔기가 없고 양친화성 알파 나선형을 형성하는 구조이다. 양친화성 펩타이드의 항균활성에 대한 연구가 많이 이루어졌고, 지금까지 보고된 양친화성 펩타이드는 마가이닌 2(magainin 2, MA), 세크로핀 A(cecropin A, CA) 및 멜리틴(melittin, ME) 펩타이드 등이 있다.Thus, attempts to develop new antibiotics against bacteria have been attempted by many researchers. Among them, development of peptides showing antimicrobial activity is prominent. In nature, bacteria can synthesize peptides or small organic molecules to kill neighboring bacteria. These bacteriocins are structurally subdivided. The first is lantibiotics, the second is nonlantibiotics, and the third is secreted by signal peptides (Cintas et al., J. Bad. , 180, 1988-1994, 1998). Animals, including insects, also produce naturally occurring peptide antibiotics (Bevins et al., Ann. Rev. Biochem. , 59, 395-414, 1990). The peptide antibiotics are structurally divided into three groups. The first is a cysteine-rich sheet peptide, the second is a helical amphiphilic molecule, and the third is a proline-rich peptide (Mayasaki et. al., Int. J. Antimicrob.Agents , 9, 269-280, 1998). These antimicrobial peptides are known to play important roles in host defense and the innate immune system (Boman, HG, Cell , 65: 205, 1991; Boman, HG, Annu. Rev. Microbiol. , 13:61, 1995). These antimicrobial peptides have a variety of structures depending on the amino acid sequence, the most of these structures are free of cysteine residues such as cecropin, an antimicrobial peptide found in insects, and form an amphiphilic alpha helical. . There have been many studies on the antimicrobial activity of amphiphilic peptides, and the amphiphilic peptides reported so far are magainin 2 (MA), cecropin A (CA) and melittin (ME). Peptides and the like.

이러한 펩타이드들의 일부 서열을 재조합시킨 접합 펩타이드 (conjugation peptde)를 제조하여 항균, 항진균 또는 항암 활성이 탁월한 새로운 합성 펩타이드를 제조할 수 있음이 알려졌고(Chan, H.C., et al.. FEBS Lett., 1989, 259, 103; Wade, D., et al., Int. J. Pept. Res. 1992, 40, 429), 발명자들은 양친화성을 갖는 세크로핀 A(cecropin A, CA)와 마가이닌 2(magainin 2, MA)을 접합한 펩타이드(CA-MA)를 주형으로 하여 새로운 펩타이드 항생물질 P5를 합성하여 P5의 항균, 항진균 및 항암활성을 확인하였다 (출원번호 10-2001-0057837, 출원인 학교법인조선대학교).It has been known that conjugation peptides can be prepared by recombining some sequences of these peptides to produce new synthetic peptides with excellent antibacterial, antifungal or anticancer activity (Chan, HC, et al. FEBS Lett., 1989, 259, 103; Wade, D., et al., Int. J. Pept. Res. 1992, 40, 429), the inventors have found that the affinity of the apocalypse, cecropin A, CA and magainin 2 2, MA) conjugated peptide (CA-MA) as a template to synthesize a new peptide antibiotic P5 confirmed the antimicrobial, antifungal and anticancer activity of P5 (Application No. 10-2001-0057837, Applicant School Chosun University ).

또한 양친화성의 펩타이드들중 그람음성의 혐기성세균인 헬리코박터 파일로리균 유래의 RPL1이라는 단백질내 아미노말단 부위는 완벽한 양친화성 나선모양 구조를 가지는데(Putsep, K. et al., Nature, 398, 671-672, 1999), 이러한 양친화성 펩타이드는 세포막의 지질 성분과 유사한 구조를 지니므로 미생물의 세포막 지질과 결합함으로써 미생물의 세포막을 파괴하거나, 세포막의 전위에 영향을 주어 이를 변화시킴으로써 미생물을 파괴한다는 작용 기작이 보고되어 있다. 이에 발명자들은 양친화성을 갖는 헬리코박터 파일로리균의 RPL1 단백질의 아미노말단 부위 중 특정 부위 서열과 상기 서열 중 일부를 다른 아미노산으로 치환시킴으로써 소수성 부위를 증가시키는 양친화성 구조로 펩타이드 유도체를 설계하고 합성하여 Anal3라는 합성펩타이드를 만들었고, Anal3가 항균, 항진균 및 항암활성을 확인하여 상기 펩타이드 유도체가 항생제 및 항암제로 이용될 수 있는 항생 펩타이드임을 밝힌바 있다(출원번호 10-2000-0078615, 출원인 함경수).In addition, the amino terminal region of RPL1 derived from the Gram-negative anaerobic bacterium, Helicobacter pylori, has a perfect amphiphilic helix structure (Putsep, K. et al., Nature , 398, 671-). 672, 1999), since these amphiphilic peptides have a structure similar to the lipid component of cell membranes, the mechanism of action that destroys microorganisms by binding to cell membrane lipids of microorganisms or by altering them by affecting the potential of cell membranes. Is reported. Accordingly, the inventors designed and synthesized peptide derivatives with an affinity structure that increases the hydrophobic region by substituting a specific site sequence among the amino terminal sites of the RPL1 protein of Helicobacter pylori having an affinity with another amino acid, Synthetic peptides were prepared, Anal3 confirmed that the antimicrobial, antifungal and anticancer activity has revealed that the peptide derivative is an antibiotic peptide that can be used as antibiotics and anticancer agents (Application No. 10-2000-0078615, Applicant Ham Kyung-soo).

이러한 새로운 항생제는 종래의 항생제들과는 다른 활성 기작에 의해 항균활성을 나타내므로, 내성을 유발할 가능성이 적다는 장점을 가지고 있다. 따라서, 펩타이드 항생물질은 제약식품 분야 등에서의 산업적 응용 가능성이 매우 높다. 그러나 전술한 펩타이드 항생물질의 산업적 이용에 가장 큰 장애요인은 지금까지의 방법으로는 이들을 값싸게 대량으로 제공할 수 없다는 점에 있다. 예를 들면, 화학합성으로 펩타이드 항생물질을 생산하는 경우에는 경제성이 낮다는 문제가 있으며, 미생물을 이용한 유전공학적 기법으로 펩타이드 항생물질을 생산하고자 하는 시도가 있으나, 펩타이드 항생물질의 발현율이 매우 낮아 정제가 어렵다는 문제점과 펩타이드를 발현하는 숙주가 발현되는 펩타이드에 의해 죽는다는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하고자 펩타이드의 숙주내 독성을 중화시키는 유전자를 이용한 펩타이드 발현, 정제 및 생산 시도가 있으나 이 또한 정제 및 경제적 어려움을 갖고있다. These new antibiotics exhibit antimicrobial activity by a different mechanism of action than conventional antibiotics, and thus have the advantage of less resistance. Therefore, peptide antibiotics have a high possibility of industrial application in the field of pharmaceutical food. However, the biggest obstacle to the industrial use of the above-mentioned peptide antibiotics is that they cannot provide these inexpensively and in large quantities by the methods so far. For example, the production of peptide antibiotics by chemical synthesis has a problem of low economic feasibility, and there is an attempt to produce peptide antibiotics by genetic engineering techniques using microorganisms, but the expression rate of peptide antibiotics is very low and purified. There is a problem that is difficult and the host expressing the peptide is killed by the expressed peptide. In order to solve this problem, there are attempts to express, purify and produce peptides using genes that neutralize the toxicity of the peptides in the host, but they also have purification and economic difficulties.

따라서, 보다 간편한 방법으로 펩타이드성 물질을 대량생산할 수 있으며, 정제가 간단하거나 불필요하여 펩타이드성 물질을 산업적으로 이용할 수 있는 방법이 절실하게 요구되고 있다.Accordingly, there is an urgent need for a method for mass-producing a peptide substance by a simpler method, and since the purification is simple or unnecessary, a method for industrially using the peptide substance is required.

미생물의 세포표면에 원하는 단백질을 부착하여 발현시키는 기술을 세포표면발현(cell surface display) 기술이라 한다. 단백질의 분비 mechanism에 대한 지식이 증가되고 이 지식에 분자 생물학적 지식을 도입하여 이를 응용한 기술에 해당된다. 이 세포표면발현기술은 박테리아나 효모 등 미생물의 표면 단백질을 표면발현 모체(surface anchoring motif)로 사용하여 외래 단백질을 표면에 발현시키는 기술로서 재조합 생백신의 생산, 펩타이드/항체 library 제작 및 screening, whole cell absorbent, 전세포 생물 전환 촉매등 다양한 응용범위를 가지고 있는 기술이다. 즉, 이 기술은 어떤 단백질을 세포 표면에 발현시키는가에 따라 그 응용범위가 결정되며, 따라서 세포표면발현기술을 이용한 산업적 응용 잠재력은 상당하다고 할 수 있다.The technique of attaching and expressing a desired protein on the cell surface of a microorganism is called cell surface display technology. Knowledge of the secretory mechanism of proteins is increased, and this is the technology applied by applying molecular biological knowledge to this knowledge. This cell surface expression technology expresses foreign proteins on the surface by using surface proteins of microorganisms such as bacteria and yeast as surface anchoring motifs.The production of recombinant live vaccines, peptide / antibody library production and screening, whole cell It is a technology that has various application ranges such as absorbent and whole cell bioconversion catalyst. In other words, the range of application of this technology depends on which protein is expressed on the cell surface, and thus the potential for industrial application using cell surface expression technology is considerable.

성공적인 세포표면발현기술을 위해서는 표면발현모체가 가장 중요하다. 얼마나 효과적으로 외래단백질을 세포표면에 발현시킬 수 있는 모체를 선정하고 개발하느냐가 이 기술의 핵심이 된다.Surface expression mothers are the most important for successful cell surface expression techniques. The key to this technology is how to select and develop a matrix capable of expressing foreign proteins on the cell surface.

따라서 다음의 성질을 가진 표면발현모체를 선정해야 한다. 먼저 외래단백질을 세포표면까지 보내기 위해 세포내막을 통과할 수 있도록 도와주는 분비신호가 있을 것, 둘째 세포외막 표면에 안정되게 외래단백질이 부착될 수 있도록 도와주는 표적신호가 있을 것, 셋째 세포 표면에 다량으로 발현되나 세포의 성장에 거의 영향을 미치지 않을 것, 넷째 단백질의 크기에 관계없고 외래단백질의 3차원 구조 변화가 없이 안정적으로 발현될 것 등의 조건을 갖는 모체를 선정해야 한다. 하지만 위의 조건을 모두 만족시키는 표면발현 모체는 아직까지 개발되지 않은 상태이고 현재까지는 상기한 경우의 단점을 보완하는 수준이다.Therefore, the surface-expressing parent with the following properties should be selected. First, there should be a secretion signal that helps to pass through the intracellular membrane to send the foreign protein to the cell surface. Second, there should be a target signal that helps the foreign protein adhere to the surface of the extracellular membrane stably. Parents should be selected with conditions such that they are expressed in large quantities but have little effect on cell growth, and that they can be stably expressed regardless of the size of the fourth protein and without altering the three-dimensional structure of the foreign protein. However, the surface-expressing matrix that satisfies all of the above conditions has not been developed yet, and to date, the above-mentioned disadvantages are compensated for.

지금까지 알려져 사용된 표면발현모체로는 세포 외막 단백질, 지질 단백질(lipoprotein), 분비 단백질(secretory protein), 편모 단백질과 같은 표면기관 단백질 등 크게 4가지이다. Gram negative bacteria의 경우 LamB, PhoE[Charbit et al., J. Immunol., 139: 1658-1664 (1987) ; Agterberg et al., Vaccine, 8: 85-91 (1990)], OmpA 등과 같은 세포 외막에 존재하는 단백질을 주로 이용하였고, 지질단백질인 TraT[Felici et al., J. Mol. Biol., 222: 301-310 (1991)], peptidoglycan associated lipoprotein(PAL) [Fuchs et al., Bio/Technology, 9: 1369-1372(1991)] 그리고 Lpp[Francisco et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 489: 2713-2717 (1992)] 등 역시 이용되었으며, FimA나 type 1 fimbriae의 FimH adhesin과 같은 fimbriae protein[Hedegaard et al.,Gene, 85: 115-124 (1989)], PapA pilu subunit와 같은 pili protein등을 세포 표면 발현 모체로 이용하여 외래 단백질의 발현을 시도하기도 하였다. 이 외에도 빙핵활성 단백질(ice nucleation protein) [Jung et al., Nat. Biotechnol, 16: 576-560 (1998), Jung et al., Enzyme Microb. Technol, 22(5): 348-354 (1998), Lee et al., Nat. Biotechnol, 18: 645-648 (2000)], Klebsiela oxytoca의 pullulanase[Kornacker et al., Mol. Microl., 4: 1101-1109 (1990)], Neiseria의 IgA protease[Klauser et al., EMBO J., 9:1991-1999 (1990)] 등이 표면 발현 모체로 쓰이고 있다는 보고가 있다. Gram positive bacteria를 이용하는 경우에는 Staphylococcus aureus 유래의 protein A를 표면 발현 모체로 사용하여 말라리아 항원을 효과적으로 발현시킨 보고가 있으며, lactic acid bacteria의 표면 coat 단백질을 이용하여 surface display에 이용했다는 보고도 있다.There are four major surface-expressing mothers known to be used so far, such as extracellular membrane proteins, lipid proteins, secretory proteins, and surface organ proteins such as flagella proteins. For Gram negative bacteria LamB, PhoE [Charbit et al., J. Immunol., 139: 1658-1664 (1987); Agterberg et al., Vaccine, 8: 85-91 (1990)], and proteins present in the extracellular membrane, such as OmpA, were mainly used, and the lipoprotein TraT [Felici et al., J. Mol. Biol., 222: 301-310 (1991)], peptidoglycan associated lipoprotein (PAL) [Fuchs et al., Bio / Technology, 9: 1369-1372 (1991)] and Lpp [Francisco et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 489: 2713-2717 (1992), and the like, fimbriae proteins such as FimA or FimH adhesin of type 1 fimbriae [Hedegaard et al., Gene, 85: 115-124 (1989)], PapA pilu subunit The same pili protein was used as a cell surface expression matrix to try to express foreign protein. In addition, ice nucleation protein [Jung et al., Nat. Biotechnol, 16: 576-560 (1998), Jung et al., Enzyme Microb. Technol, 22 (5): 348-354 (1998), Lee et al., Nat. Biotechnol, 18: 645-648 (2000)], pullulanase of Klebsiela oxytoca [Kornacker et al., Mol. Microl., 4: 1101-1109 (1990)] and Neiseria 's IgA protease [Klauser et al., EMBO J., 9: 1991-1999 (1990)] have been reported to be used as surface expression matrix. In the case of Gram positive bacteria, there was a report that the protein A derived from Staphylococcus aureus was used as the surface expression matrix to express the malaria antigen effectively, and the surface coating protein of lactic acid bacteria was used for the surface display.

본 발명자들은 바실러스 속 균주 유래의 폴리 감마 글루탐산의 합성 유전자(pgsBCA)를 새로운 표면발현 모체로 활용하는 것에 대하여 예의 검토하고 연구한 바, pgsBCA 단백질을 이용하여, 외래단백질을 미생물의 표면에 효과적으로 발현시키는 새로운 벡터, 미생물의 표면에 외래단백질을 다량 발현시키는 방법을 개발한바 있다 (출원번호 10-2001-48373 출원인 ㈜바이오리더스). The present inventors have diligently studied and studied the use of polygamma glutamic acid synthetic gene (pgsBCA) derived from Bacillus sp. As a new surface expression matrix, and have effectively expressed foreign proteins on the surface of microorganisms using pgsBCA protein. A new vector and a method for expressing a large amount of foreign protein on the surface of a microorganism have been developed (Application No. 10-2001-48373 Applicant Bioleaders).

상기 발명에서 본 발명자들은, 폴리감마글루탐산의 합성에 관여하는 세포외막 단백질은 그의 아미노산 일차 서열 구조와 특성상 외래단백질을 세포 표면에 발현시키는 표면발현 모체로서 많은 장점이 있음이 밝힌 바 있다: 첫째, 폴리감마글루탐산의 합성에 관여하는 세포외막 단백질은 폴리감마글루탐산의 합성 및 세포외로의 분비를 위해서 세포 표면에 다량 발현될 수 있고, 둘째, 발현된 폴리감마글루탐산의 합성에 관여하는 세포외막 단백질은 세포 주기상 휴지기에서도 안정하게 유지되며, 셋째, 구조적으로 특히 pgsA의 경우 세포 표면에 돌출되어 있으며, 넷째로는 폴리감마글루탐산의 합성에 관여하는 세포외막 단백질(pgsBCA)은 그람양성 세균에서 기원한 것으로서, 다양한 그람양성 세균에서 발현될 뿐만이 아니라 그람음성 세균의 표면에서 안정되게 발현될 수 있고, 다섯째로는 폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 어느 하나만이 또는 둘 이상이 미생물 표면발현용 벡터에 포함되더라도 표면발현이 가능하다.In the present invention, the present inventors have revealed that the extracellular membrane protein involved in the synthesis of polygammaglutamic acid has many advantages as a surface expression matrix for expressing foreign proteins on the cell surface due to its amino acid primary sequence structure and characteristics: First, poly Extracellular membrane proteins involved in the synthesis of gamma glutamic acid can be expressed in large amounts on the cell surface for the synthesis and secretion of polygamma glutamic acid. Second, the extracellular membrane proteins involved in the synthesis of expressed polygamma glutamic acid are cell cycles. It remains stable even in the resting phase. Third, it is structurally particularly protruded on the cell surface in the case of pgsA. Fourth, the extracellular membrane protein (pgsBCA), which is involved in the synthesis of polygammaglutamic acid, originates from Gram-positive bacteria. Not only is expressed in Gram-positive bacteria, but also And fifth, surface expression is possible even if only one or two or more of the genes pgsB, pgsC, and pgsA encoding the polygammaglutamic acid synthase complex are included in the vector for microbial surface expression.

본 발명은 펩타이드성 항생물질을 간편하고 안전하게 대량생산할 수 있는 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a means for mass production of peptide antibiotics simply and safely.

구체적으로, 본 발명은 미생물 표면에 외래 단백질을 효율적으로 발현시킬 수 있도록 표면 발현 모체로서 바실러스 속 균주에서 유래한 폴리 감마 글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA)를 이용하여 항균, 항진균, 항암활성을 나타내는 양친화성구조의 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 세포표면에 발현 시킬 수 있는 표면 발현용 벡터를 제공하는 것을 목적으로 한다.Specifically, the present invention provides an antimicrobial, antifungal, antimicrobial, antimicrobial, and antifungal agent by using a gene of the extracellular membrane protein (pgsBCA) that is involved in the synthesis of polygamma glutamic acid derived from Bacillus sp. It is an object of the present invention to provide a surface expression vector capable of expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 having anti-cancer activity on the cell surface.

또한 본 발명은 상기 표면발현용 벡터에 의해 형질전환된 독성이 없는 미생물로부터 상기 펩타이드 항생물질을 간편하고 안전하게 대량생산하는 것이 가능하도록 하는 펩타이드의 표면발현 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a method for surface expression of a peptide which enables a simple and safe mass production of the peptide antibiotic from a non-toxic microorganism transformed by the surface expression vector.

또한 본 발명은 상기와 같은 방법으로 제조된 펩타이드 항생물질이 표면발현된 살아 있는 미생물 또는 펩타이드 항생물질이 표면발현된 미생물을 사균화하여 얻은 부유물을 항균물질 또는 항진균물질의 용도로 사용할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다. In another aspect, the present invention is to enable the use of the antimicrobial or antifungal material suspended solids obtained by the microbial surface of the microbial surface-expressing live microorganisms or peptide antibiotics prepared by the method described above The purpose.

전기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 펩타이드 항생물질을 코딩하는 유전자를 포함하는 미생물 표면발현용 벡터 및 상기 벡터에 의해 형질전환된 균주를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a microorganism surface expression vector comprising any one or two or more of the genes pgsB, pgsC and pgsA encoding a polygammaglutamic acid synthase complex, and a gene encoding a peptide antibiotic; It provides a strain transformed by the vector.

특히 본 발명은 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 pgsA와, 펩타이드 항생물질을 코딩하는 유전자를 포함하는 미생물 표면발현용 벡터 및 상기 벡터에 의해 형질전환된 균주를 제공한다.In particular, the present invention provides a vector for microbial surface expression and a strain transformed with the vector including pgsA among genes pgsB, pgsC and pgsA, and a gene encoding a peptide antibiotic.

특히 본 발명은 펩타이드 항생물질로서 P5와 Anal3가 적용된 미생물 표면발현용 벡터 및 상기 벡터에 의해 형질전환된 균주를 제공한다. 구체적으로, 본 발명은 바실러스 속 균주에서 유래한 폴리 감마 글루탐산 합성 유전자 중 pgsA를 포함하고 pgsA의 C-말단에 펩타이드 항생물질 유전자 P5 또는 Anal3의 N-말단을 연결하여 P5 또는 Anal3을 융합단백질 형태로 그람음성 및 양성세균의 표면에 발현할 수 있는 표면 발현 전환벡터 pHCE1LB:pgsA-P5 및 pHCE1LB:pgsA-Anal3, 그리고 이들에 의해 형질전환된 균주를 제공한다.In particular, the present invention provides a microorganism surface expression vector to which P5 and Anal3 are applied as a peptide antibiotic and a strain transformed by the vector. Specifically, the present invention includes pgsA in a polygamma glutamic acid synthetic gene derived from a Bacillus sp. Strain and connects the peptide antibiotic gene P5 or Anal3 to the C-terminus of pgsA to form P5 or Anal3 as a fusion protein. Surface expression conversion vectors pHCE1LB: pgsA-P5 and pHCE1LB: pgsA-Anal3, which can be expressed on the surface of Gram-negative and positive bacteria, and strains transformed by them are provided.

또한 본 발명은, 전기한 목적을 달성하기 위하여, 상기 미생물 표면발현용 벡터에 의해 형질전환된 균주를 배양하고, 펩타이드 항생물질이 표면발현된 미생물 또는 펩타이드 항생물질이 포함된 균 부유물을 항균물질, 항진균물질 또는 항암물질의 용도로 사용하는 방법을 제공한다. 구체적으로, 본 발명은, 상기 미생물 표면발현용 벡터를 이용하여 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면에 발현시킨 형질전환균주, 또는 발현된 펩타이드가 포함된 세균 부유물을 유효성분으로 함유하는 항균, 항진균 및 항암용 약학 조성물을 제공한다. 즉, 본 발명은 상기의 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3을 표면 발현하는 미생물 또는 펩타이드 항생물질이 포함된 세균 부유물을 항균, 항진균 및 항암용으로 사용하는 용도를 제공한다.In addition, the present invention, in order to achieve the above object, culturing the strain transformed by the microorganism surface expression vector, and the antimicrobial suspended solids containing the microbial or peptide antibiotics surface-expressing peptide antibiotics, Provided are methods for use as antifungal or anticancer agents. Specifically, the present invention, the antimicrobial, antifungal and the like containing a transformed strain, or a bacterial suspension containing the expressed peptide or peptide antibiotic P5 and Anal3 on the surface using the microorganism surface expression vector and It provides a pharmaceutical composition for anticancer. That is, the present invention provides a use of a bacterial suspension containing microorganisms or peptide antibiotics expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 for antibacterial, antifungal and anticancer activity.

본 발명에서 상기 유전자 pgsB, pgsC, pgsA는 각각 서열 1, 서열 2, 서열 3에 기재된 염기서열로 이루어져 있다.In the present invention, the genes pgsB, pgsC, and pgsA each consist of the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, and SEQ ID NO: 3.

본 발명에서는, 그람음성균 및 그람양성균 모두에서 복제 및 선별이 가능하도록 기본벡터로는 pHCE1LB 플라즈미드를 이용하였다. 상기의 발현 벡터 pHCE1LB는 항시적 고발현의 HCE promoter를 갖고 있고, 그 뒤로 다양한 제한 효소 부위를 갖는 cloning 부위가 있으며 그람음성균에서 복제가 가능하도록 해주는 origin 및 암피실린 항생제 마커를 갖고 있다. 또한 pHCE1LB는 그람양성균에서 복제가 가능하도록 해주는 lactobacillus 유래의 origin 및 클로람페니콜 항생제 마커를 갖고 있다. 상기 발현벡터의 활용에 관하여는 본 발명의 출원인의 선행 대한민국특허출원 제10-2001-48373호에 상세히 기술되어 있다.In the present invention, the pHCE1LB plasmid was used as the base vector to enable replication and selection in both Gram-negative bacteria and Gram-positive bacteria. The expression vector pHCE1LB has a high-expression HCE promoter at all times, followed by a cloning site with various restriction enzyme sites, and an origin and ampicillin antibiotic marker that allows replication in Gram-negative bacteria. PHCE1LB also has a marker of origin and chloramphenicol antibiotics derived from lactobacillus that allows replication in Gram-positive bacteria. The use of the expression vector is described in detail in Korean Patent Application No. 10-2001-48373 of the applicant of the present invention.

본 발명에 의하여 펩타이드 항생물질를 표면 발현하는 유산균은 병원성 진균, 예를들면 캔디다 알비칸스(Candida albicans), 트리코스포론 베이겔라이(Trichosporon beigelii) 및 사카로마이세스 세르비지애(Saccharomyces cerevisiae) 그리고 트리코파이톤 루부럼(Trichophyton rubrum)에 대하여 상당히 강한 항진균 활성을 나타낸다. 아울러, 본 발명의 펩타이드 항생물질를 표면 발현하는 유산균은 다른 유산균에 대하여 항균 작용을 나타내지 않는다.Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotics by the present invention are pathogenic fungi, for example Candida albicans , Trichosporon beigelii and Saccharomyces cerevisiae and Tricot It exhibits a fairly strong antifungal activity against Trichophyton rubrum . In addition, the lactic acid bacteria surface-expressing the peptide antibiotic of the present invention does not exhibit an antimicrobial action against other lactic acid bacteria.

한편, 종래문헌에 의하면 펩타이드 항생물질 P5 및 Anal3이 항균, 항진균 및 항암활성이 탁월함을 밝히고 있기 때문에, 본 발명에 의해 배양된, 상기 펩타이드 항생물질이 표면발현된 미생물 또는 이로부터 정제된 펩타이드 항생물질 역시 우수한 항균, 항진균 및 항암활성을 보임을 예측할 수 있다: (P5에 관한 문헌 : Chan, H.C., et al.. FEBS Lett., 1989, 259, 103; Wade, D., et al., Int. J. Pept. Res. 1992, 40, 429; 대한민국 특허출원 제10-2001-0057837호, 출원인 학교법인조선대학교), (Anal3에 관한 문헌 : 대한민국 특허출원 제10-2000-0078615호, 함경수).On the other hand, according to the conventional literature, since the peptide antibiotics P5 and Anal3 revealed excellent antibacterial, antifungal and anticancer activity, the peptide antibiotics cultured by the present invention or the peptide antibiotics purified therefrom. It can also be predicted to show good antibacterial, antifungal and anticancer activity: (P5: Chan, HC, et al .. FEBS Lett., 1989, 259, 103; Wade, D., et al., Int. J. Pept. Res. 1992, 40, 429; Korean Patent Application No. 10-2001-0057837, Applicant School Corporation Chosun University), (Anal3 literature: Korean Patent Application No. 10-2000-0078615, Ham Kyung-su).

따라서, 본 발명의 펩타이드 항생물질를 표면 발현하는 미생물(예를들면, 유산균) 또는 이로부터 정제된 펩타이드 항생물질은 탁월한 항균, 항진균 및 항암 효과를 나타낼 뿐만 아니라 세포독성이 없기 때문에 인체에 안전한 항균, 항진균 및 항암물질로 유용하게 활용될 수 있다.Thus, microorganisms (eg, lactic acid bacteria) or surface purified peptide antibiotics of the present invention exhibit excellent antibacterial, antifungal and anticancer effects as well as no cytotoxicity and are therefore safe for human body. And it can be usefully used as an anticancer substance.

이하 실시예 및 간접실시예에 의하여 더욱 본 발명을 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.The present invention will be described in more detail with reference to the following examples and indirect examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

특히 하기 실시예에서는 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 외래 펩타이드로 사용을 하였으나 여타의 특이적 활성(항균, 항바이러스, 항진균, 항염증, 항알레르기 등)을 나타내는 어떠한 펩타이드도 될 수 있을 것이다.In particular, in the following examples, peptide antibiotics P5 and Anal3 were used as foreign peptides, but any peptides showing other specific activities (antibacterial, antiviral, antifungal, anti-inflammatory, antiallergic, etc.) may be used.

또한, 하기 실시예에서는 그람양성세균인 락토바실러스를 사용하였으나, 이 세균 이외에 여하한 그람양성균 또는 그람양성균도 본 발명에 의한 방법으로 형질전환시키면 동일한 결과를 얻을 수 있다는 사실도 당업자에게는 자명할 것이다.In addition, in the following examples, although the Gram-positive bacteria Lactobacillus was used, it will be apparent to those skilled in the art that any other Gram-positive bacteria or Gram-positive bacteria can be obtained by transformation by the method according to the present invention.

또한 하기 실시예에서는 바실러스 서브틸리스 청국장(Bacillus subtilis var. chungkookjang, KCTC 0697BP)로부터 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자 pgsBCA를 획득하여 이용하였으나, 유전자는 폴리감마글루탐산을 생산하는 모든 바실러스 속 균주로부터 pgsBCA를 획득하여 제조된 벡터 또는 이 벡터를 이용한 형질전환미생물 등도 본 발명의 범위에 포함될 것이다. 예컨대, 바실러스 서브틸리스 청국장에 존재하는 pgsBCA 유전자 의 염기서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 타 균주 유래의 pgsBCA 유전자를 사용하여 벡터를 제조하거나 펩타이드 항생물질을 표면발현시키는 것도 본 발명의 범위에 포함될 것이다.In addition, in the following examples, the gene pgsBCA of the extracellular membrane protein involved in polygamma glutamic acid synthesis was obtained from Bacillus subtilis var.chungkookjang (KCTC 0697BP), but the gene was used for all Bacillus producing polygamma glutamic acid. A vector prepared by obtaining pgsBCA from the genus strain or a transformed microorganism using the vector will also be included in the scope of the present invention. For example, the preparation of a vector or the surface expression of a peptide antibiotic using a pgsBCA gene from another strain having 80% or more homology with the nucleotide sequence of the pgsBCA gene present in Bacillus subtilis Cheonggukjang is also included in the scope of the present invention. will be.

또한, 하기 실시예에서는 유전자 pgsBCA 중에서 pgsA만을 활용하여 표면 발현용 벡터를 제작하였으나, 간접실시예로부터 유추해 볼 수 있듯이, 유전자 pgsBCA의 전부 또는 일부만을 사용하여 표면 발현용 벡터를 제작하는 것도 본 발명의 범위에 포함될 것이다.In addition, in the following examples, a surface expression vector was prepared using only pgsA among genes pgsBCA, but as can be inferred from the indirect examples, it is also possible to prepare a surface expression vector using only all or part of the gene pgsBCA. It will be included in the scope of.

실시예 1 : 표면 발현용 전환 벡터 pHCE1LB:A-P5의 제조 및 pgsA와 융합된 펩타이드 P5의 표면발현Example 1 Preparation of Conversion Vector pHCE1LB: A-P5 for Surface Expression and Surface Expression of Peptide P5 Fused with pgsA

(1) 펩타이드 항생물질 P5에 대한 표면 발현용 전환 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5를 제조하였다.(1) A conversion vector pHCE1LB: pgsA-P5 for surface expression of the peptide antibiotic P5 was prepared.

바실러스 속 균주(바실러스 서브틸리스 청국장; Bacillus subtilis var. chungkookjang, KCTC 0697BP)에서 유래한 폴리 감마 글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA) 중 pgsA를, 그람음성 미생물 및 그람양성 미생물을 숙주로 하는, 상기에서 설명한 기본벡터 pHCE1LB에 삽입하여 중간벡터 pHCE1LB:pgsA를 제작하였다. 상기 중간벡터에 펩타이드 항생물질 P5를 코딩하는 유전자를 도입하기 위하여, 펩타이드 P5를 코딩하는 유전자 서열 4 및 서열 5의 염기서열을 갖는 올리고 누클레오타이드를 혼합하여 denature로 95℃ 에서 5분 동안 그리고 37℃ 에서 1시간 동안 annenaling하여 65 bp크기의 이중나선 염기를 얻었다.PgsA among the genes of the extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in polygamma glutamic acid synthesis derived from the Bacillus sp. Strain (Bacillus subtilis var.chungkookjang, KCTC 0697BP), hosts gram-negative and gram-positive microorganisms Intermediate vector pHCE1LB: pgsA was prepared by inserting into the basic vector pHCE1LB described above. In order to introduce the gene encoding peptide antibiotic P5 into the intermediate vector, oligonucleotides having the nucleotide sequence of gene sequence 4 and sequence 5 encoding the peptide P5 were mixed and denatured for 5 minutes at 95 ° C. and 37 Annenaling for 1 hour at ℃ to obtain a 65 bp double helix base.

5'- ga tcc aag tgg aag aaa ctg ctc aag aaa ccg ctg ctc aag aag ctg ctc aag aaa ctg ta - 3' 서열 4 5'- ga tcc aag tgg aag aaa ctg ctc aag aaa ccg ctg ctc aag aag ctg ctc aag aaa ctg ta-3 'sequence 4

5'- aag cta cag ttt ctt gag cag ctt ctt gag cag ccgg ttt ctt gag cag ttt ctt cca ctt g - 3' 서열 55'- aag cta cag ttt ctt gag cag ctt ctt gag cag ccgg ttt ctt gag cag ttt ctt cca ctt g-3 'sequence 5

상기 서열 4 및 서열 5가 annenaling된 이중나선 염기서열의 양 말단은 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA에 존재하는 제한효소 BamH I과 Hind III 인식부위가 존재하도록 구성되었다. 상기 annealing된 P5 유전자를, 미리 제한효소 BamH I과 Hind III로 처리된 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA와 혼합하고 연결하여 상기 P5 유전자가 세포외막 단백질 유전자 (pgsA)의 C-말단 부위에 번역코돈이 맞추어지도록(즉, ORF가 이루어지도록) 결합하였다. 이렇게 제조한 전환 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5를 도 1에 나타내었다.Both ends of the double-stranded base sequence of which the sequence 4 and the sequence 5 are annenaled are configured such that restriction sites BamH I and Hind III recognition sites present in the surface expression vector pHCE1LB: pgsA exist. The annealing P5 gene was mixed with the surface expression vectors pHCE1LB: pgsA previously treated with restriction enzymes BamH I and Hind III, and linked to each other so that the P5 gene was translated to the C-terminal region of the extracellular membrane protein gene (pgsA). Combined to match (ie, ORF). The conversion vector pHCE1LB: pgsA-P5 thus prepared is shown in FIG. 1.

제작된 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5로 대장균을 형질전환하고, 상기 대장균을 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC, 대전광역시 유성구 어은동 52 소재)에 KCTC 10350BP의 수탁번호로 기탁하였다.Escherichia coli was transformed with the prepared surface expression vector pHCE1LB: pgsA-P5, and the Escherichia coli was deposited at the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (KCTC, 52 Ueun-dong, Yuseong-gu, Daejeon) with an accession number of KCTC 10350BP.

(2) 본 발명에 의한 상기 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5를 락토바실러스 카제이에 형질전환시키고 배양하여 pgsA와 융합된 펩타이드 P5가 표면발현되는 지를 확인하였다.(2) The surface expression vector pHCE1LB: pgsA-P5 according to the present invention was transformed and cultured in Lactobacillus casei to confirm whether the peptide P5 fused with pgsA was surface-expressed.

형질전환된 상기 락토바실러스 균주를 항생제인 클로람페니콜 50 ㎎/L가 첨가된 200 ㎖의 MRS배지를 포함하는 500 ㎖ 플라스크에서 정체 배양 증식시키고 락토바실러스 내 pHCE1LB:pgsA-P5 플라즈미드의 존재를 확인한 후(도 2A), pgsA와 융합된 펩타이드 P5의 융합단백질 발현을 조사하였다(도 2B). 폴리 감마 글루탐산 합성에 관여하는 유전자 pgsA의 C-말단과 융합된 펩타이드 항생물질 P5의 세균 발현은 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 pgsA에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)을 수행하여 확인하였다.The transformed Lactobacillus strains were grown in a 500 ml flask containing 200 ml of MRS medium containing 50 mg / L of antibiotic chloramphenicol, followed by confirmation of the presence of pHCE1LB: pgsA-P5 plasmid in Lactobacillus (FIG. 2A), fusion protein expression of peptide P5 fused with pgsA was examined (FIG. 2B). Bacterial expression of the peptide antibiotic P5 fused with the C-terminus of the gene pgsA involved in polygamma glutamic acid synthesis was confirmed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and western blotting using an antibody against pgsA. It was.

구체적으로 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 락토바실러스 카제이를 MRS 배지(Lactobacillus MRS, Becton Dickinson and Company Sparks, USA), 37℃ 에서 증식시킴으로 표면발현을 유도하였다. 발현을 유도한 락토바실러스를 동일한 세포 농도에서 단백질을 얻은 후 이를 디네이쳐(denature)시켜 시료를 준비하고 이를 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동으로 분석한 다음 분획된 단백질들을 PVDF 멤브레인 (polyvinylidene-difluoride membranes, Bio-Rad)에 옮겼다. 단백질들이 옮겨진 PVDF 멤브레인을 블로킹 완충용액 (50 mM 트리스 염산, 5 % 스킴 밀크(skim milk), pH 8.0)에 담가 1시간 동안 교반하여 블로킹시킨 다음 pgsA에 대한 토끼 유래의 폴리클론 1차 항체를 블로킹 완충용액에 1000배 희석하여 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 멤브레인은 완충용액으로 세척하고 바이오틴이 접합된 토끼에 대한 2차 항체를 블로킹 완충용액에 1000배 희석하여 4시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 멤브레인은 완충용액으로 세척하고 아비딘-바이오틴 (avidin-biotin)시약을 1시간 동안 반응시켜 다시 세척하였다. 세척된 멤브레인에 기질과 발색시약으로 H202 와 DAB 용액을 첨가하여 발색시키고 pgsA에 대한 특이 항체와 상기 융합단백질간의 특이적인 결합을 확인하였다(도 2B). 도 2B에서 레인 1은 형질전환되지 않은 숙주세포인 락토바실러스 카제이, 레인 2는 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-P5/락토바실러스 카제이 이다. 도면에서 보는 바와 같이, pHCE1LB:pgsA-P5 플라즈미드에 의해서 약 44 KDa의 융합 단백질 밴드를 확인 할 수 있었다. pgsA가 약 41.8 KDa이고, 펩타이드 P5가 약 2.2 KDa이므로 상기 44 KDa를 나타내는 밴드는 pgsA와 펩타이드 P5가 융합된 융합단백질임을 알 수 있다.Specifically, surface expression was induced by propagating Lactobacillus casei transformed with pHCE1LB: pgsA-P5 at MRS medium (Lactobacillus MRS, Becton Dickinson and Company Sparks, USA) at 37 ° C. Expression-induced Lactobacillus protein was obtained at the same cell concentration and then denatured to prepare a sample, which was analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and the fractionated proteins were then PVDF membranes (polyvinylidene-difluoride membranes). , Bio-Rad). The PVDF membrane to which the proteins were transferred was immersed in blocking buffer (50 mM Tris hydrochloric acid, 5% skim milk, pH 8.0), stirred for 1 hour, blocked, and then blocked with a rabbit-derived polyclonal primary antibody against pgsA. Diluted 1000 times in the buffer solution and reacted for 12 hours. After completion of the reaction, the membrane was washed with a buffer solution, and the secondary antibody against the rabbit conjugated with biotin was diluted 1000-fold in blocking buffer and reacted for 4 hours. After completion of the reaction, the membrane was washed with a buffer solution and washed again by reacting the avidin-biotin reagent for 1 hour. The washed membrane was colored by adding H202 and DAB solution as a substrate and a color reagent, and confirmed specific binding between the specific antibody to pgsA and the fusion protein (FIG. 2B). In FIG. 2B, lane 1 is an untransformed host cell, Lactobacillus casei, and lane 2 is a transformed pHCE1LB: pgsA-P5 / Lactobacillus casei. As shown in the figure, the fusion protein band of about 44 KDa was confirmed by pHCE1LB: pgsA-P5 plasmid. Since pgsA is about 41.8 KDa and peptide P5 is about 2.2 KDa, it can be seen that the band representing 44 KDa is a fusion protein in which pgsA and peptide P5 are fused.

실시예 2 : 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성 측정Example 2 Measurement of Antifungal Activity of Lactobacillus Surface-expressing Peptide Antibiotic P5

(1) 상기 실시예 1에서 확인한 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성을 측정하기 위해서 먼저 병원성 진균인 캔디다 알비칸스(TIMM 1768)와 트리코스포론 베이겔라이(KCTC 7707)를 대상으로 항진균활성의 가시화실험을 수행하였다. (1) In order to measure the antifungal activity of the Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotic P5 identified in Example 1, first target the pathogenic fungi Candida albicans (TIMM 1768) and tricosporone Beiglai (KCTC 7707) Visualization experiment of antifungal activity was performed.

구체적으로, 96-웰 플레이트에 2 x 103의 각종 진균을 포함한 PDB 배지(20% 포테이토 인퓨전 프럼, 2% 박토 덱스트로즈) 50㎕씩을 분주하고 본 발명의 P5를 발현하는 락토바실러스를 포함하는 MRS배지 50㎕/웰로부터 1/2배씩 희석하여 진균이 있는 웰에 첨가한 후 37℃ 에서 16시간을 배양한 후 배양액을 PDB 아가 플레이트에 도말하여 균주를 가시화시켰다. 그 결과 트리코스포론 베이겔라이 균주와 캔디다 알비칸스 균주 자체 및 이들 균주에 야생형의 락토바실러스를 첨가한 플레이트에서는 많은 수의 콜로니를 발견할 수 있었으나(도 3A, 4A) 본 발명의 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스를 첨가한 경우에는 균의 성장이 완전히 억제되어 콜로니가 보이지 않음을 확인하였고 이러한 진균의 생존균수 비율을 그래프로 나타내었다(도 3B, 4B).Specifically, 50 μl of PDB medium (20% potato infusion frum, 2% bactodextrose) containing 2 × 10 3 various fungi was dispensed into a 96-well plate and containing Lactobacillus expressing P5 of the present invention. Dilutions were diluted 1/2 fold from 50 μl / well of MRS medium and added to the wells with fungi, followed by incubation at 37 ° C. for 16 hours, and the cultures were plated on PDB agar plates to visualize the strains. As a result, a large number of colonies could be found in the tricosporon Beiglai strain and the Candida albicans strain itself, and in the plate in which wild-type Lactobacillus was added to these strains (FIGS. 3A and 4A), the peptide antibiotic P5 of the present invention. When Lactobacillus surface-expressing was added, it was confirmed that colonies were not completely inhibited by the growth of bacteria, and the percentage of viable bacteria of these fungi was graphically represented (FIGS. 3B and 4B).

상기의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스는 탁월한 항진균 활성을 나타냄을 확인하였다.As can be seen from the above results, it was confirmed that Lactobacillus surface-expressing the peptide antibiotic P5 of the present invention shows excellent antifungal activity.

(2) 또한, 본 발명의 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성을 병원성 진균인 캔디다 알비칸스(TIMM 1768)와 트리코스포론 베이겔라이(KCTC 7707) 그리고 아스퍼질러스 플라버스를 대상으로 주사전자현미경(Scanning electron microscopy, SEM)을 통해 확인하였다. (2) In addition, the antifungal activity of Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotic P5 of the present invention was confirmed by the pathogenic fungi Candida albicans (TIMM 1768), Tricosporon Beiglai (KCTC 7707) and Aspergillus flavers. The subject was identified through a scanning electron microscopy (SEM).

구체적으로 상기의 방법으로 캔디다 알비칸스(TIMM 1768)와 트리코스포론 베이겔라이(KCTC 7707) 그리고 사카로마이세스 세르비지애(KCTC 7296)를 배양하여 야생형의 락토바실러스와 P5를 표면 발현하는 락토바실러스를 37℃ 에서 16시간동안 함께 배양한 후 일정양의 혼합 배양액에 5% 글루타르알데하이드(glutaraldehyde)를 용해시킨 0.2M 인산나트륨 완충용액을 상기 혼합배양액과 동일한 부피로 첨가하여 4℃에서 2시간동안 고정시켜 시료를 준비한다. 상기의 시료를 이소포어 필터(Isopore filters, 0.2m pore size, Millipore, Bedford. MA. USA)로 여과시킨 후 0.1M 나트륨 카코딜레이트 완충용액(Na-cacodylate buffer, pH7.4)으로 세척하고, 필터에 1% 오스뮴 터트옥사이드(Osmium tertroxide)를 처리한 후 나트륨 카코딜레이트 완충용액에 녹인 5% 슈크로즈(5% sucrose)로 세척하고 에탄올로 단계적으로 탈수시켰다. 이렇게 처리한 시료를 동결건조하고, 골드코팅하여 주사전자현미경(HITACHI S-2400, Japan)에서 관찰하였다.Specifically, Lactobacillus surface expression of wild-type Lactobacillus and P5 by culturing Candida albicans (TIMM 1768), Tricosporon Beiglai (KCTC 7707) and Saccharomyces cerbizia (KCTC 7296) by the above method After incubating the Bacillus at 37 ° C for 16 hours together, 0.2M sodium phosphate buffer solution in which 5% glutaraldehyde was dissolved in a certain amount of mixed culture medium was added to the same volume as the mixed culture solution for 2 hours at 4 ° C. Prepare the sample by fixing it for a while. The sample was filtered with an isopore filter (Isopore filters, 0.2m pore size, Millipore, Bedford. MA. USA) and washed with 0.1M sodium cacodylate buffer (Na-cacodylate buffer, pH 7.4), The filter was treated with 1% osmium tertroxide, washed with 5% sucrose (5% sucrose) dissolved in sodium cacodylate buffer, and dehydrated stepwise with ethanol. The sample thus treated was lyophilized, gold-coated and observed with a scanning electron microscope (HITACHI S-2400, Japan).

그 결과 본 발명의 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 락토바실러스를 캔디다 알비칸스(도 5A)와 아스퍼질러스 플라버스(도 5B) 그리고 트리코스포론 베이겔라이(도 5C)에 첨가한 경우에는 그렇지 않은 경우와 비교해서 진균들의 세포파괴가 더 많이 되었음을 확인하였다(도 5).As a result, when Lactobacillus surface-expressing the peptide antibiotic P5 of the present invention was added to Candida albicans (FIG. 5A), Aspergillus plabus (FIG. 5B), and tricosporone Beiglai (FIG. 5C) It was confirmed that more cell destruction of fungi compared to the case (Fig. 5).

실시예 3 : 표면 발현용 전환 벡터 pHCE1LB:A-Anal3의 제조 및 pgsA와 융합된 펩타이드 Anal3의 표면발현Example 3 Preparation of Conversion Vector pHCE1LB: A-Anal3 for Surface Expression and Surface Expression of Peptide Anal3 Fused with pgsA

(1) 상기 실시예 1의 (1)에 기재된 것과 동일한 방법으로 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면발현 할 수 있는 전환벡터 pHCE1LB:A-Anal3를 제조하였다. (1) A conversion vector pHCE1LB: A-Anal3 capable of surface expressing the peptide antibiotic Anal3 was prepared by the same method as described in (1) of Example 1.

중간벡터 pHCE1LB:pgsA에 펩타이드 항생물질 Anal3를 코딩하는 유전자를 도입하기 위하여, 펩타이드 Anal3를 코딩하는 유전자 서열 6 및 서열 7의 염기서열을 실시예 1에서와 동일한 방법으로 annenaling하여 62 bp크기의 이중나선 서열을 얻었다. In order to introduce the gene encoding the peptide antibiotic Anal3 into the intermediate vector pHCE1LB: pgsA, the nucleotide sequences of the gene sequences 6 and 7 encoding the peptide Anal3 were annenaled in the same manner as in Example 1 to obtain a 62 bp double helix. The sequence was obtained.

5'- ga tcc gcg aag aag gtg ttc aaa cgc ctg gag aag ctg ttt agc aaa atc tgg aac tgg aag ta - 3' 서열 65'- ga tcc gcg aag aag gtg ttc aaa cgc ctg gag aag ctg ttt agc aaa atc tgg aac tgg aag ta-3 'sequence 6

5'- aag cta ctt cca gtt cca gat ttt gct aaa cag ctt ctc cag gcg ttt gaa cac ctt ctt cgc g - 3' 서열 75'- aag cta ctt cca gtt cca gat ttt gct aaa cag ctt ctc cag gcg ttt gaa cac ctt ctt cgc g-3 'sequence 7

상기 서열 6 및 서열 7에 의해 형성된 이중나선 염기서열의 양단은, 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA에 존재하는 제한효소 BamH I과 Hind III 인식부위가 존재하도록 구성되었다. 상기 annealing된 Anal3 유전자를 미리 BamH I과 Hind III로 처리한 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA의 세포외막 단백질 유전자 (pgsA)의 C-말단 부위에 번역코돈을 맞추어 연결하였다. 이렇게 제조한 전환 벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3를 도 6에 나타내었다.Both ends of the double-stranded nucleotide sequence formed by SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 was configured such that restriction sites BamH I and Hind III recognition sites present in the surface expression vector pHCE1LB: pgsA exist. The annealing Anal3 gene was previously linked to the C-terminal region of the extracellular membrane protein gene (pgsA) of the surface expression vector pHCE1LB: pgsA treated with BamH I and Hind III. The conversion vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 thus prepared is shown in FIG. 6.

본 표면 발현용 벡터로 대장균을 형질전환하고, pHCE1LB:pgsA-Anal3를 함유하는 대장균을 한국생명공학연구원 유전자은행(KCTC, 대전광역시 유성구 어은동 52 소재)에 KCTC 10348BP의 수탁번호로 기탁하였다.Escherichia coli was transformed with the surface expression vector, and Escherichia coli containing pHCE1LB: pgsA-Anal3 was deposited in the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank (KCTC, 52 Ueun-dong, Yuseong-gu, Daejeon) as an accession number of KCTC 10348BP.

(2) 본 발명은 상기 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3를 락토바실러스에 형질전환시킨 후 락토바실러스 내 pHCE1LB:pgsA-Anal3 플라즈미드의 존재를 확인하였고(도 7A), pgsA와 융합된 항생 펩타이드 Anal3의 융합단백질 발현을 조사하였다 (도 7B). (2) The present invention transformed the surface expression vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 into Lactobacillus and confirmed the presence of pHCE1LB: pgsA-Anal3 plasmid in Lactobacillus (FIG. 7A), and the antibiotic peptide Anal3 fused with pgsA Expression of the fusion protein was investigated (FIG. 7B).

이를 위해 상기 발현벡터를 락토바실러스에 형질 전환시키고 실시예 1에서와 동일한 과정으로 발현을 유도한 후 폴리 감마 글루탐산을 합성하는 유전자 pgsA의 C-말단과 융합된 항생 펩타이드 Anal3의 락토바실러스 발현을 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 pgsA에 대한 특이 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)을 수행하여 확인하였다 (도 7B). 도 2B에서 레인 1은 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-Anal3/락토바실러스 카제이, 레인 2는 형질전환되지 않은 락토바실러스 카제이이다. 도면에서 보는 바와 같이, pHCE1LB:pgsA-Anal3 플라즈미드에 의해서 약 44 KDa의 융합 단백질 밴드를 확인 할 수 있었다. pgsA가 약 41.8 KDa이고, 펩타이드 Anal3가 약 2.2 KDa이므로 상기 44 KDa를 나타내는 밴드는 pgsA와 펩타이드 P5가 융합된 융합단백질임을 알 수 있다.To this end, LDS expression of the antibiotic peptide Anal3 fused with the C-terminus of the gene pgsA, which transforms the expression vector to Lactobacillus and induces expression in the same manner as in Example 1, synthesizes polygamma glutamic acid. Polyacrylamide gel electrophoresis and western blotting (western immunoblotting) with specific antibodies to pgsA were confirmed (FIG. 7B). In FIG. 2B, lane 1 is transformed pHCE1LB: pgsA-Anal3 / Lactobacillus case, and lane 2 is untransformed Lactobacillus case. As shown in the figure, the fusion protein band of about 44 KDa was confirmed by pHCE1LB: pgsA-Anal3 plasmid. Since pgsA is about 41.8 KDa and peptide Anal3 is about 2.2 KDa, it can be seen that the band representing 44 KDa is a fusion protein in which pgsA and peptide P5 are fused.

실시예 4 : 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성 측정Example 4: Determination of antifungal activity of Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotic Anal3

(1) 상기 실시예 3에서 확인한 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성을 측정하기 위해서 먼저 병원성 진균인 캔디다 알비칸스(TIMM 1768)를 대상으로 항진균활성의 가시화실험을, 상기 실시예 2에서와 동일한 과정으로 수행하였다. 그 결과 캔디다 알비칸스 균주 자체 및 이들 균주에 야생형의 락토바실러스를 첨가한 플레이트에서는 많은 수의 콜로니를 발견할 수 있었으나(도 8의 A) 본 발명의 항생 펩타이드 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스를 첨가한 경우에는 균의 성장이 완전히 억제되어 콜로니가 보이지 않음을 확인하였고 이러한 진균의 생존균수를 그래프로 그 %를 학인하였다(도 8의 B). (1) In order to measure the antifungal activity of the Lactobacillus surface-expressing the peptide antibiotic substance Anal3 identified in Example 3, first to visualize the antifungal activity of the pathogenic fungi Candida albicans (TIMM 1768), Example The same procedure as in 2 was carried out. As a result, a large number of colonies were found in the Candida albicans strain itself and the plate to which the wild type Lactobacillus was added to these strains (FIG. 8A), but the Lactobacillus surface-expressing antibiotic peptide Anal3 of the present invention was added. In this case, the growth of the fungi was completely suppressed, so it was confirmed that colonies were not seen, and the percentage of the viable bacteria of these fungi was confirmed by the graph (FIG. 8B).

상기의 결과로부터, 본 발명의 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스는 탁월한 항진균 활성을 나타냄을 확인하였다.From the above results, it was confirmed that Lactobacillus surface-expressing the peptide antibiotic Anal3 of the present invention shows excellent antifungal activity.

(2) 또한, 본 발명의 항생 펩타이드 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 항진균활성을 병원성 진균인 캔디다 알비칸스(TIMM 1768)와 아스퍼질러스 플라버스 그리고 트리코스포론 베이겔라이(KCTC 7707) 및 트리코파이톤 루부럼을 대상으로 실시예 2에서와 동일한 과정으로 주사전자현미경(Scanning electron microscopy, SEM)을 통해 확인하였다. (2) In addition, the antifungal activity of Lactobacillus surface-expressing antibiotic peptide Anal3 of the present invention can be found in the pathogenic fungi Candida albicans (TIMM 1768), Aspergillus plavers and Tricosporon Beigella (KCTC 7707) and Tricot The python ruburum was identified by scanning electron microscopy (SEM) in the same process as in Example 2.

그 결과 본 발명의 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스를 캔디다 알비칸스(도 9A)와 아스퍼질러스 플라버스 (도 9B) 그리고 트리코스포론 베이겔라이(도 9C) 및 트리코파이톤 루부럼(도 9D)에 첨가한 경우에는 그렇지 않은 경우와 비교해서 진균들의 세포파괴가 더 많이 되었음을 확인하였다(도 9).As a result, Lactobacillus surface-expressing the peptide antibiotic Anal3 of the present invention was Candida albicans (FIG. 9A), Aspergillus plabus (FIG. 9B), Tricosporone Beiglai (FIG. 9C) and Tricopython luburum ( When added to Figure 9D) it was confirmed that more cell destruction of the fungi compared to the other case (Fig. 9).

실시예 5 : 펩타이드 항생물질 P5과 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 다른 유산균에 대한 항균활성 측정Example 5 Measurement of Antimicrobial Activity against Lactic Acid Bacteria of Lactobacillus Surface-Expressing Peptide Antibiotics P5 and Anal3

상기의 실시예 에서 확인한 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 다른 유산균에 대한 항균활성을 측정하기 위해서 비피도 박테리움 롱검(Bifidobacterium longum), 엔터로코커스 훼칼리스 (Enterococcus faecalis), 락토코커스 락티스 (Lactococcus lactis), 락토바실러스 에시도필러스 (Lactobacillus acidophilus), 락토바실러스 아밀로보러스 (Lactobacillus amylovorus), 스트렙토코커스 써머필러스 (Streptococcus thermophilus)를 대상으로 항균활성의 paper disc법으로 가시화실험을 수행하였다.Bifidobacterium longum, Enterococcus faecalis, Lactobacillus for measuring the antimicrobial activity against other lactic acid bacteria of Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotics P5 and Anal3 identified in the above examples Visualization test of Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus amylovorus, Streptococcus thermophilus with antibacterial paper disc method Was performed.

구체적으로, MRS배지에서 배양한 상기 각각의 균주를 1 x 103 씩 MRS 아가 플레이트에 도말을 하고, 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스 카제이 각각을 1/2씩 희석하여 paper disc에 적신 후 이 paper disc (ADVANTEC,Toyo Roshi Kaisha, Japan)를 도말한 상기의 유산균를 도말한 MRS 아가 플레이트 위에 놓고 37℃에서 16시간을 배양한 후 paper disc주위에 생성된 환을 관찰하였다.Specifically, each of the strains incubated in MRS medium was plated on an MRS agar plate by 1 x 10 3 , and diluted 1/2 of each Lactobacillus casei expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 by paper disc. After soaking in the above paper disc (ADVANTEC, Toyo Roshi Kaisha, Japan) was smeared on the lactic acid bacteria plated MRS agar plate was incubated for 16 hours at 37 ℃ and observed the ring formed around the paper disc.

그 결과 도 10에서 보는 바처럼 비피도 박테리움 롱검(A), 엔터로코커스 훼칼리스 (B), 락토코커스 락티스 (C), 락토바실러스 에시도필러스 (D), 락토바실러스 아밀로보러스 (E), 스트렙토코커스 써머필러스 (F)등 실험한 모든 유산균에 대해서 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스 카제이가 항균활성을 나타내는 균주는 없었다. 도 10에서 1은 형질전환되지 않은 락토바실러스 카제이, 2, 3은 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-P5/ 락토바실러스 카제이, 레인 4, 5는 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-Anal3/락토바실러스 카제이이다.  As a result, Bifidobacterium longgum (A), Enterococcus pecalis (B), Lactococcus lactis (C), Lactobacillus ecidophilus (D), and Lactobacillus amyloborus as shown in FIG. E) and Streptococcus thermophilus (F) did not exhibit any antimicrobial activity against Lactobacillus casei expressing peptide antibiotics P5 and Anal3. In Figure 10, 1 is an untransformed Lactobacillus casei, 2, 3 is a transformed pHCE1LB: pgsA-P5 / lactobacillus casei, lanes 4, 5 are transformed pHCE1LB: pgsA-Anal3 / Lactobacillus casei to be.

즉, 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스 카제이는 다른 효과를 가지는 유산균과 혼합조성으로 사용할 수 있다.That is, Lactobacillus casei expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 can be used in combination with lactic acid bacteria having different effects.

실시예 6 : 발현된 펩타이드 항생물질과 플라스미드의 열처리에 의한 유전자 조작 시 발생되는 부작용 방지 확인 실험Example 6: Experiment to prevent side effects generated during genetic manipulation by heat treatment of expressed peptide antibiotic and plasmid

유전자 조작식품 등(GMO)의 활발한 개발과 이용이 증가함에 따라, 조작된 유전자(DNA)의 다른 미생물 내지 동식물로의 유출 및 암 등 각종 질병유발을 우려하는 목소리가 높아지고 있다.As the development and use of genetically modified foods (GMO) has increased, voices are concerned about the incidence of various diseases, such as the leakage of engineered genes (DNA) to other microorganisms or plants and animals, and cancer.

이에 본 실시예에서는, 본 발명에 의한 형질전환된 미생물을 열처리하는 경우, 항생물질로서의 기능은 그대로 유지되면서, 유전자 조작된 DNA(즉 플라스미드)가 손상됨으로써 GMO의 문제점을 해소할 수 있음을 밝히고자 하였다.Therefore, in the present embodiment, when heat-treated the transformed microorganism according to the present invention, while maintaining the function as an antibiotic, while genetically engineered DNA (that is, plasmid) is damaged to solve the problem of GMO It was.

(1) 먼저 상기 각각의 펩타이드 항생물질을 열처리해도 분해되지 않고 유지되는 지를 확인하였다.(1) First, it was confirmed whether the respective peptide antibiotics were maintained without being degraded even after heat treatment.

전술한 실시예에서, 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5와 pHCE1LB:pgsA-Anal3로 각각 형질전환된 락토바실러스가 각각 pgsA와 융합된 항생 펩타이드 P5 및 pgsA와 융합된 Anal3의 융합단백질을 발현시킴을 확인하였다.In the above-described embodiment, the lactobacillus transformed with the surface expression vectors pHCE1LB: pgsA-P5 and pHCE1LB: pgsA-Anal3, respectively, expresses the fusion protein of Anal3 fused with antibiotic peptides P5 and pgsA fused with pgsA, respectively. Confirmed.

전기 실시예 1에서와 동일한 방법에 따라 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)으로 융합단백질의 발현을 확인한 락토바실러스를 110℃ 20분의 조건에서 열처리를 시킨 후, 열처리된 락토바실러스에서의 pgsA와 융합된 펩타이드 항생물질 P5 및 pgsA와 Anal3의 융합단백질의 상태를 알아보기 위해 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 pgsA에 대한 특이 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)을 수행하여 확인하였다(도 11에서 A): 도에서 레인 1은 형질전환되지 않은 생균 락토바실러스 카제이, 레인 2는 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-P5/생균 락토바실러스 카제이, 레인 3, 4는 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-Anal3/생균 락토바실러스 카제이, 레인 5는 형질전환되지 않은 사균(열처리) 락토바실러스 카제이, 레인 6는 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-P5/사균(열처리) 락토바실러스 카제이, 레인 7은 형질전환된 pHCE1LB:pgsA-Anal3/사균(열처리) 락토바실러스 카제이이다. Peptide fused with pgsA in lactobacillus after heat-treating Lactobacillus confirmed the expression of the fusion protein by Western blotting according to the same method as in Example 1 at 110 ° C. for 20 minutes. In order to determine the state of the fusion protein of antibiotics P5 and pgsA and Anal3, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and Western blotting using specific antibodies against pgsA were performed (A in FIG. 11). In the figure, lane 1 is untransformed live Lactobacillus casei, lane 2 is transformed pHCE1LB: pgsA-P5 / transfected Lactobacillus casei, lanes 3 and 4 are transformed pHCE1LB: pgsA-Anal3 / live Lactobacillus Bacillus casei, lane 5 shows untransformed dead bacterium (heat treated) Lactobacillus casei, lane 6 transformed pHCE1LB: pgsA-P5 / bacterial (heat treated) Lactobacillus casei, le 7 is a transformant pHCE1LB: pgsA-Anal3 / dead cells (heat treatment) is Lactobacillus casei.

도 11의 B에서 보는 바와 같이, pgsA와 펩타이드 항생물질인 P5와 Anal3가 융합된 단백질형태로 열처리 전과 동일하게 존재함을 알 수 있다.As shown in FIG. 11B, it can be seen that pgsA, peptide antibiotic P5, and Anal3 are present in the same fusion protein form as before the heat treatment.

(2) 열처리로 사균화시킨 락토바실러스 내 플라즈미드의 활성유지 여부를 확인하였다.(2) The activity of plasmid in Lactobacillus sterilized by heat treatment was confirmed.

전술한 실시예에처럼, 각각 pgsA와 융합된 항생 펩타이드 P5 및 pgsA와 융합된 Anal3의 융합단백질을 발현시키는 것으로 확인된, 표면 발현용 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5와 pHCE1LB:pgsA-Anal3로 각각 형질전환된 락토바실러스를 이용하였다. 상기 형질전환된 락토바실러스를 110℃ 20분의 조건에서 열처리한 다음, 열처리된 락토바실러스 내의 플라즈미드를 확인하였다(도 11에서 B): 도에서 레인 1은 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 생균 락토바실러스 카제이, 레인 2는 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 열처리 락토바실러스 카제이, 레인 3은 pHCE1LB:pgsA-Anal3로 형질전환된 생균 락토바실러스 카제이, 레인 4는 pHCE1LB:pgsA-Anal3로 형질전환된 사균(열처리) 락토바실러스 카제이이다. As in the above-described example, transformation with the surface expression vectors pHCE1LB: pgsA-P5 and pHCE1LB: pgsA-Anal3, respectively, which were found to express fusion proteins of antibiotic peptide P5 fused with pgsA and Anal3 fused with pgsA, respectively Lactobacillus was used. The transformed lactobacillus was heat-treated at 110 ° C. for 20 minutes, and then plasmids in the heat-treated lactobacillus were confirmed (B in FIG. 11): in FIG. 1, lane 1 was a live cell lactose transformed with pHCE1LB: pgsA-P5. Bacillus casei, lane 2 is heat-treated Lactobacillus casei transformed with pHCE1LB: pgsA-P5, lane 3 is live bacterium Lactobacillus casei transformed with pHCE1LB: pgsA-Anal3, lane 4 is transformed with pHCE1LB: pgsA-Anal3 Converted bacterium (heat treated) Lactobacillus casei.

도에서 볼 수 있듯이, 열처리에 의해 플라즈미드가 모두 변성, 변질(degradation or denaturation)되었음을 알 수 있다.As can be seen in the figure, it can be seen that all of the plasmids were denatured or denatured by heat treatment.

별도의 데이터로 나타내지는 않았으나, 상기와 같은 방식으로 열처리한 후 추출한 플라스미드를 대장균에 형질전환시켰을 경우 어떠한 형질전환된 대장균도 나타나지 않았다. 따라서, 본 발명에 의한 형질전환 미생물은 적절한 열처리에 의해 플라스미드를 통한 유전자의 이종 또는 생물간의 이동이 방지됨을 확인할 수 있었다.Although not shown as separate data, when transformed to E. coli plasmid extracted after the heat treatment in the same manner as above did not show any transformed E. coli. Therefore, the transformed microorganism according to the present invention was confirmed that the proper heat treatment can prevent the heterogeneity of genes or movement between organisms through the plasmid.

간접실시예 : pgsB, pgsC 및 pgs A의 조합이 삽입된 벡터의 제작 및 이를 이용한 외래 단백질 표면발현 실험 Indirect Example: Construction of a vector inserted with a combination of pgsB, pgsC and pgs A and foreign protein surface expression experiment using the same

폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 본 발명에 의한 펩타이드 항생물질은 아니지만, 외래 단백질을 코딩하는 유전자가 포함된 표면발현용 벡터를 제작이 가능하며, 이들 벡터를 미생물에 형질전환함으로써 외래 단백질이 미생물의 표면에 발현됨을 확인하였다. One or two or more of the genes pgsB, pgsC, and pgsA encoding the polygammaglutamic acid synthase complex and the peptide antibiotics according to the present invention can be prepared, but the surface expression vector containing the gene encoding the foreign protein can be prepared. In addition, by transforming these vectors into microorganisms, it was confirmed that foreign proteins were expressed on the surface of the microorganisms.

이에 의해 폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 본 발명에 의한 항균, 항진균, 항암활성을 갖는 양친화성의 펩타이드 항생물질을 코딩하는 유전자를 포함하는 항생물질 표면발현용 벡터를 제작할 수 있으며, 이를 표면발현의 용도로 활용할 수 있음을 간접적으로 확인한 것이다.Thereby, any one or two or more of the genes pgsB, pgsC and pgsA encoding the polygammaglutamic acid synthase complex, and the gene encoding the amphiphilic peptide antibiotic having antibacterial, antifungal and anticancer activity according to the present invention It is indirectly confirmed that antibiotic surface expression vectors can be produced and used for surface expression.

간접실시예에서 플라스미드 pGNBCA, pGNCA는 각각 본 발명에서의 플라스미드 pGNpgsBCA, pGNpgsCA와 동일한 것이다.In an indirect embodiment, the plasmids pGNBCA and pGNCA are identical to the plasmids pGNpgsBCA and pGNpgsCA in the present invention, respectively.

(간접실시예 1) 표면 발현용 전환 벡터 pGNBCA-HB168의 제조 및 S 항원의 중화항체 형성 항원기의 표면발현(Indirect Example 1) Preparation of Conversion Vector pGNBCA-HB168 for Surface Expression and Surface Expression of Neutralizing Antibody-forming Antigen Group of S Antigen

바실러스 속 균주에서 유래한 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA)를 이용하여 그람음성 미생물을 숙주로 하여 B형 간염 바이러스 S 항원의 중화항체 형성 항원기를 표면 발현할 수 있는 전환 벡터 pGNBCA-HB168을 제조하였다. Conversion vector capable of surface expression of neutralizing antibody-forming antigenic group of hepatitis B virus S antigen using Gram-negative microorganism as a host by using gene of extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in polygammaglutamic acid synthesis derived from Bacillus sp. pGNBCA-HB168 was prepared.

그람음성 미생물을 숙주로 하는 표면 발현용 벡터 pGNBCA에 B형 간염 바이러스 S 항원 유전자를 도입하기 위하여, 범용 클로닝 벡터인 pUC8에 클론되어 있는 약 1.4 kb의 B형 간염 바이러스 유전자를 주형으로 사용하고, 서열 8(5-ctg gga tcc caa ggt atg ttg ccc gtt tg-3) 및 서열 9(5-tga agc tta tta gga cga tgg gat ggg aat-3)의 염기서열을 갖는 올리고 누클레오타이드를 프라이머로 이용한 중합효소 연쇄반응을 수행하여 S항원 유전자를 증폭하였다. 이때 증폭된 유전자 부위는 168 bp크기였다. In order to introduce the hepatitis B virus S antigen gene into the surface expression vector pGNBCA which is a Gram-negative microorganism host, about 1.4 kb of hepatitis B virus gene cloned in the general cloning vector pUC8 is used as a template, Polymerization using an oligonucleotide having the nucleotide sequence of 8 (5-ctg gga tcc caa ggt atg ttg ccc gtt tg-3) and SEQ ID NO: 9 (5-tga agc tta tta gga cga tgg gat ggg aat-3) as a primer Enzyme chain reaction was performed to amplify the S antigen gene. The amplified gene region was 168 bp in size.

상기 서열 8 및 서열 9의 프라이머는 표면 발현용 벡터 pGNBCA에 존재하는 제한효소 BamH I과 Hind III 인식부위가 존재하도록 구성되었다. 상기 증폭된 B형 간염 바이러스 S 항원 유전자를 제한효소 BamH I, Hind III로 절단하여 미리 준비된 표면 발현용 벡터 pGNBCA의 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자의 C-말단 부위에 번역코돈을 맞추어 연결하였다. 이렇게 제조한 전환 벡터 pGNBCA-HB168를 도 12에 나타내었다. The primers of SEQ ID NO: 8 and SEQ ID NO: 9 were constructed such that restriction sites BamH I and Hind III recognition sites present in the surface expression vector pGNBCA were present. Translation codon is applied to the C-terminal region of the gene of the extracellular membrane protein involved in polygammaglutamic acid synthesis of the surface expression vector pGNBCA prepared in advance by cutting the amplified hepatitis B virus S antigen gene with restriction enzymes BamH I and Hind III. Connected accordingly. The conversion vector pGNBCA-HB168 thus prepared is shown in FIG. 12.

상기 표면 발현용 벡터 pGNBCA-HB168를 이용하여 대장균에서 B형 간염 바이러스 S 항원의 중화항체 형성 항원기의 표면발현을 조사하였다.The surface expression of the neutralizing antibody-forming antigenic group of hepatitis B virus S antigen in Escherichia coli was investigated using the surface expression vector pGNBCA-HB168.

실시예 2에서 제작된 발현 벡터를 대장균에 형질전환시킨 다음 항생제(암피실린) 100 ㎎/L이 첨가된 50 ㎖의 엘비배지 (효모엑기스 5 g/L, 트립톤 10 g/L, 소금 5 g/L, pH 7.0)를 포함한 500 ㎖ 플라스크에서 증식시킴으로 표면 발현을 유도하였다. E. coli was transformed into the expression vector prepared in Example 2, and then 50 ml of Elbi medium (5 g / L yeast extract, 10 g / L tryptone, 5 g / salt) to which 100 mg / L of antibiotic (ampicillin) was added. Surface expression was induced by growth in a 500 ml flask containing L, pH 7.0).

폴리감마글루탐산을 합성하는 유전자의 C-말단과 융합된 S 항원의 중화항체 형성 항원기의 세균 발현은 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 S 항원에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)을 수행하여 확인하였다. 구체적으로 동일한 세포 농도에서 얻은 단백질을 디네이쳐(denature)시켜 시료를 준비하여 이를 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동으로 분석한 다음 분획된 단백질들을 PVDF 멤브레인에 옮겼다. 단백질들이 옮겨진 PVDF 멤브레인을 블로킹 완충용액 (50 mM 트리스 염산, 5 % 스킴 밀크(skim milk), pH 8.0)에서 1시간 동안 흔들어 블로킹시킨 다음 S 항원에 대한 양 유래의 폴리클론 1차 항체를 블로킹 완충용액에 1000배 희석하여 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 멤브레인은 완충용액으로 세척하고 바이오틴이 접합된, 양에 대한 2차 항체를 블로킹 완충용액에 1000배 희석하여 4시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 멤브레인은 완충용액으로 세척하고 아비딘-바이오틴 (avidin-biotin) 시약을 1시간 동안 반응시켜 다시 세척하였다. 세척된 멤브레인에 기질과 발색시약으로 H202 와 DAB 용액을 첨가하여 발색시키고 S 항원에 대한 특이 항체와 상기 융합단백질간의 특이적인 결합을 확인하였다(도 13A). 도 13A에서 레인 1은 형질전환되지 않은 숙주세포인 JM109, 레인 2는 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109이다. 도면에서 보는 바와 같이, pGNBCA-HB168 플라즈미드에 의해서 약 48 KDa의 융합 단백질 밴드를 확인 할 수 있었다.Bacterial expression of the neutralizing antibody-forming antigenic group of the S antigen fused with the C-terminus of the gene synthesizing polygammaglutamic acid was performed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and western blotting using antibodies against the S antigen. It was confirmed by performing. Specifically, samples were prepared by denatured proteins obtained at the same cell concentration, analyzed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, and the fractionated proteins were transferred to PVDF membranes. The PVDF membrane to which the proteins were transferred was blocked by blocking for 1 hour in blocking buffer (50 mM Tris hydrochloric acid, 5% skim milk, pH 8.0), and then the polyclonal primary antibody derived from sheep against S antigen was blocked. The solution was diluted 1000-fold and reacted for 12 hours. After completion of the reaction, the membrane was washed with a buffer solution, and the biotin-conjugated secondary antibody was diluted 1000-fold in the blocking buffer and reacted for 4 hours. After completion of the reaction, the membrane was washed with a buffer solution and washed again by reacting avidin-biotin reagent for 1 hour. The washed membrane was colored by adding H 2 O 2 and DAB solution as a substrate and a color developing reagent, and confirmed specific binding between the specific antibody to the S antigen and the fusion protein (FIG. 13A). In FIG. 13A, lane 1 is untransformed host cell JM109, and lane 2 is transformed pGNBCA-HB168 / JM109. As shown in the figure, the fusion protein band of about 48 KDa was confirmed by pGNBCA-HB168 plasmid.

또한 S 항원의 중화항체 형성 항원기가 대장균의 표면에 위치 발현됨을 직접 확인하기 위하여 outeremembrane fractionation방법으로 발현을 유도한 대장균의 soluble, innermembrane, outermembrane 등 각각을 분리한 후 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 S 항원에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅 (western immunoblotting)을 수행하여 확인하였다. 구체적으로 상기의 방법으로 융합단백질의 표면 발현이 유도된 대장균을 형질전환되지 않은 대장균과 동일한 세포 농도가 되도록 수확하고 세포를 완충용액 (10mM HEPES buffer, pH 7.4)으로 여러 번 세척한 다음, 10 ㎍/㎖ lysozyme, 1 mM PMSF 그리고 1 mM EDTA가 포함이 된 완충용액으로 부유시키고 4℃ 에서 10분 동안 반응시킨 후, DNase (0.5 mg/㎖) 와 RNase (0.5 mg/㎖)을 첨가 후 sonication으로 세포를 파괴 후 Intact 대장균과 cellular debris이 4℃ , 20분 동안의 10,000 X g 원심분리에 의해서 분리가 되고 분리된 대장균의 cellular debris이 4℃ , 2시간 동안의 15,000 X g 원심분리에 의해서 대장균의 periplasm 과 cytoplasm의 단백질을 포함하는 분획을 얻을 수 있었다. 그리고 얻은 pellet은 1% Sarcosyl (N-lauryl sarcosinate, sodium salt)을 포함하는 완충용액 (PBS, pH 7.4)으로 부유시킨 후 4℃, 2시간 동안의 15,000 X g 원심분리에 의해서 상층액은 대장균의 inner membrane으로, pellet은 대장균의 outer membrane의 단백질로 그 분획을 얻은 후 각각의 분획을 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 S 항원에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅을 수행하여 각각의 대장균 분획 중 S 항원의 중화항체 형성 항원기가 outer membrane에 위치함을 확인하였다(도 13 A; 대장균 membrane 분획 웨스턴 블럿 결과). 도 13A에서 레인 1은 형질전환되지 않은 JM109, 레인 2는 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109의 whole cell, 레인 3은 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109의 soluble 분획, 레인 4는 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109의 innermembrane 분획, 레인 5는 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109의 outermembrane 분획을 나타낸다.In addition, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and separation of the soluble, innermembrane, outermembrane, etc. of E. coli induced expression by the outeremembrane fractionation method to directly confirm that the antigen-forming antigen group of the S antigen is expressed on the surface of E. coli. Western blotting using antibodies against the S antigen was performed. Specifically, E. coli, the surface expression of the fusion protein induced by the method described above, was harvested to the same cell concentration as E. coli untransformed, and the cells were washed several times with a buffer solution (10 mM HEPES buffer, pH 7.4), / Ml lysozyme, 1 mM PMSF and 1 mM EDTA and suspended in a buffer solution and reacted for 10 minutes at 4 ℃, then added DNase (0.5 mg / ㎖) and RNase (0.5 mg / ㎖) by sonication After cell destruction, Intact Escherichia coli and cellular debris were separated by 10,000 X g centrifugation at 4 ° C. for 20 minutes, and the isolated E. coli cellular debris were separated by 15,000 X g centrifugation at 4 ° C. for 2 hours. Fractions containing proteins of periplasm and cytoplasm were obtained. The obtained pellet was suspended in a buffer solution containing 1% Sarcosyl (N-lauryl sarcosinate, sodium salt) (PBS, pH 7.4), and then the supernatant was separated by 15,000 X g centrifugation at 4 ° C for 2 hours. As an inner membrane, pellets were obtained from the proteins of the outer membrane of Escherichia coli, and each fraction was subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis and Western blotting using an antibody against the S antigen. It was confirmed that the neutralizing antibody-forming antigen group of the antigen is located on the outer membrane ( FIG. 13A ; E. coli membrane fraction Western blot result). In FIG. 13A, lane 1 is untransformed JM109, lane 2 is a whole cell of transformed pGNBCA-HB168 / JM109, lane 3 is a soluble fraction of transformed pGNBCA-HB168 / JM109, and lane 4 is transformed pGNBCA- Innermembrane fraction of HB168 / JM109, lane 5 shows the outermembrane fraction of transformed pGNBCA-HB168 / JM109.

S 항원의 중화항체 형성 항원기의 발현이 폴리감마글루탐산 합성 단백질의 C-말단에 의해 대장균의 표면에 발현됨을 형광-활성 세포 선별 측정방법 (Fluorescence-activating cell sorting (FACS) flow cytometry)으로 확인하였다. 면역 형광(immunofluorescence) 염색을 위하여 발현을 유도시킨 대장균을 동일한 세포 농도가 되도록 수확하고 세포를 완충용액 (PBS buffer, pH 7.4)으로 여러 번 세척한 다음, 1 % 소혈청 알부민을 함유하는 완충용액 1 ㎖에 부유시키고 S 항원에 대한 양 유래의 폴리클론 1차 항체를 1000배 희석하여 4℃에서 12시간 동안 반응시켰다. 반응이 끝난 세포들은 완충용액으로 여러 번 세척하고 1 % 소혈청 알부민을 함유하는 완충용액 1 ㎖ 에 부유시킨 다음 바이오틴이 결합되어 있는 2차 항체를 1000배 희석하여 4℃에서 3시간 동안 반응시켰다. 다시 반응이 끝난 세포는 완충용액으로 여러 번 세척하고 1 % 소혈청 알부민이 들어있는 완충용액 0.1 ㎖ 에 부유시킨 다음 바이오틴에 특이적인 스트렙토아비딘-R-피코에리트린 (streptavidin-R-phycoerythrin) 염색시약을 1000배 희석하여 결합시켰다. Fluorescence-activating cell sorting (FACS) flow cytometry confirmed that the expression of the neutralizing antibody-forming antigenic group of S antigen was expressed on the surface of E. coli by the C-terminus of polygammaglutamic acid synthesis protein. . For immunofluorescence staining, E. coli, which induced expression, was harvested to the same cell concentration, and the cells were washed several times with buffer solution (PBS buffer, pH 7.4), and then buffered solution containing 1% bovine albumin 1 The cells were suspended in mL and diluted 1000-fold from the polyclonal primary antibody derived from sheep against S antigen, and reacted at 4 ° C for 12 hours. After completion of the reaction, the cells were washed several times with a buffer solution, suspended in 1 ml of a buffer solution containing 1% bovine serum albumin, and the biotin-bound secondary antibody was diluted 1000-fold and reacted at 4 ° C. for 3 hours. The cells were then washed several times with buffer, suspended in 0.1 ml of buffer containing 1% bovine serum albumin, and then streptoavidin-R-phycoerythrin staining reagent specific for biotin. Was bound by diluting 1000 fold.

반응이 끝난 대장균을 여러 번 세척하고 형광-활성 세포 선별 측정방법으로 측정한 결과, 형질전환되지 않은 대장균과 비교되는 S 항원의 중화항체 형성 항원기 단백질이 표면에 발현됨을 확인하였다(도 13B). 도 13B에서 흰색은 형질전환되지 않은 JM109, 검은색은 형질전환된 pGNBCA-HB168/JM109에서 유래된 것을 나타낸다. 도면에서 보는 바와 같이, 형질전환되지 않은 대장균에서는 S 항원 중화항체 형성기가 발현되지 않았으나, 표면 발현용 벡터에 의해 형질전환이 된 대장균의 S 항원 중화항체 형성기의 표면 발현이 명확히 확인되었다.E. coli was washed several times after the reaction and measured by fluorescence-activated cell screening method, it was confirmed that the neutralizing antibody-forming antigen-based protein of the S antigen compared to the non-transformed E. coli is expressed on the surface (Fig. 13B). In FIG. 13B, white indicates untransformed JM109 and black indicates derived from transformed pGNBCA-HB168 / JM109. As shown in the figure, the S antigen neutralizing antibody former was not expressed in E. coli that was not transformed, but the surface expression of the S antigen neutralizing antibody former of E. coli transformed by the surface expression vector was clearly confirmed.

(간접실시예 2) 표면 발현용 전환 벡터 pGNCA-HB168의 제조 및 B형 간염 바이러스 S 항원의 중화항체 형성 항원기 표면 발현(Indirect Example 2) Preparation of Switching Vector pGNCA-HB168 for Surface Expression and Formation of Neutralizing Antibody-forming Antigen Group of Hepatitis B Virus S Antigen

바실러스 속 균주에서 유래한 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA) 중 pgsC와 pgsA를 이용한 그람음성 미생물을 숙주로 하는 표면 발현용 벡터를 제조하였다.A vector for surface expression using a gram-negative microorganism using pgsC and pgsA among genes of the extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in polygammaglutamic acid synthesis derived from a Bacillus strain was prepared.

폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질중 pgsC와 pgsA의 N-말단과 C-말단을 암호화하는 유전자를 얻기 위하여, 상기 총염색체를 주형으로 사용하고 N-말단에는 서열 10 (5-gca cat atg ttc gga tca gat tta tac atc-3), C-말단에는 서열 11 (5-ctc gga tcc ttt aga ttt tag ttt gtc act-3)의 염기서열을 갖는 올리고 누클레오타이드를 프라이머로 이용한 중합 효소 연쇄반응을 수행하였다.To obtain genes encoding the N-terminus and C-terminus of pgsC and pgsA among the extracellular membrane proteins involved in polygammaglutamic acid synthesis, the total chromosome was used as a template and sequence 10 (5-gca cat atg) was used at the N-terminus. ttc gga tca gat tta tac atc-3), polymerase chain reaction using an oligonucleotide having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 11 (5-ctc gga tcc ttt aga ttt tag ttt gtc act-3) as a primer Was performed.

N-말단에 대한 프라이머인 서열 10에는 발현벡터 pHCE 19T(II)에 존재하는 제한효소 Nde I 인식부위가 존재하도록 구성하였다. 이때 증폭한 유전자 부위는 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질 유전자인 pgsC의 N-말단부위부터 pgsA의 C-말단부위까지 약 1.6 kb의 크기였다. In SEQ ID NO: 10, the primer for the N-terminus, the restriction enzyme Nde I recognition site present in the expression vector pHCE 19T (II) was present. The amplified gene region was about 1.6 kb in size from the N-terminal region of pgsC, the extracellular membrane protein gene involved in polygammaglutamic acid synthesis, to the C-terminal region of pgsA.

중합 효소 연쇄반응에 의하여 증폭된 유전자를 제한효소 Nde I과 BamH I으로 절단하고 이미 Nde I과 BamH I으로 절단된 항시적 고발현 벡터인 pHCE 19T(II)에 삽입하여 폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자에 번역 끝 코돈이 없고 새로운 제한효소 인식부위가 첨가된 새로운 약 5.3 kb 크기의 벡터를 제조하고 이를 pGNCA로 명명하였다.Genes amplified by the polymerase chain reaction were digested with restriction enzymes Nde I and BamH I and inserted into pHCE 19T (II), a constant high-expression vector already digested with Nde I and BamH I, to participate in polygamma glutamic acid synthesis. A new approximately 5.3 kb vector was prepared with no translation end codon added to the gene of the extracellular membrane protein and a new restriction enzyme recognition site, and named pGNCA.

폴리감마글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA) 중 pgsC와 pgsA를 이용하여 그람음성 미생물을 숙주로 하여 B형 간염 바이러스 S 항원의 중화항체 형성 항원기를 표면 발현할 수 있는 전환 벡터 pGNCA-HB168을, 전기 실시예 2에서와 동일한 방법으로 제조하였다. 이렇게 제조한 전환 벡터 pGNCA-HB168를 도 14에 나타내었다. PgsC and pgsA of genes of the extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in polygamma glutamic acid synthesis using pgsC and pgsA to convert gram-negative microorganisms into the host vector pGNCA- HB168 was produced in the same manner as in the previous Example 2. The conversion vector pGNCA-HB168 thus prepared is shown in FIG. 14.

상기 표면 발현용 벡터 pGNCA-HB168를 이용하여 대장균에서 B형 간염 바이러스 S 항원의 중화항체 형성 항원기의 발현을 조사하였다. Expression of the neutralizing antibody-forming antigenic group of hepatitis B virus S antigen in E. coli was investigated using the surface expression vector pGNCA-HB168.

이를 위해 상기 발현 벡터를 대장균에 형질전환시키고 전기 실시예 3에서와 동일한 과정으로 발현을 유도한 다음 세포외막 단백질 pgsCA와 융합된 S 항원의 중화항체 항원기가 대장균에서 발현되었음을 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동 및 S 항원에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅을 수행하여 확인하였다.To this end, the expression vector was transformed into Escherichia coli and the expression was induced in the same manner as in Example 3, followed by SDS-polyacrylamide gel electrophoresis that the neutralizing antibody antigen group of the S antigen fused with the extracellular membrane protein pgsCA was expressed in E. coli. Confirmation was performed by Western blotting with antibodies to the S and antigens.

도 15A에서 레인 1은 형질전환되지 않은 숙주세포인 JM109, 레인 2는 형질전환된 pGNCA-HB168/JM109이다. 도면에서 보는 바와 같이, pGNCA-HB168 플라즈미드에 의해서 약 48 KDa의 융합 단백질 밴드를 확인 할 수 있었다.In FIG. 15A, lane 1 is untransformed host cell JM109, and lane 2 is transformed pGNCA-HB168 / JM109. As shown in the figure, the fusion protein band of about 48 KDa was identified by pGNCA-HB168 plasmid.

이상에서 상세히 설명하고 입증하였듯이, 본 발명은 미생물 표면에 외래 단백질을 효율적으로 발현시킬 수 있도록 표면 발현 모체로서 바실러스 속 균주에서 유래한 폴리 감마 글루탐산 합성에 관여하는 세포외막 단백질의 유전자(pgsBCA)의 전부 또는 일부를 이용하여 항균, 항진균, 항암활성을 나타내는 양친화성구조의 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 세포표면에 발현 시킬 수 있는 표면 발현용 벡터를 제공한다.As described and demonstrated in detail above, the present invention provides all of the genes of the extracellular membrane protein (pgsBCA) involved in the synthesis of poly-gamma glutamic acid derived from Bacillus sp. As a surface-expressing matrix to efficiently express foreign proteins on the surface of microorganisms. Alternatively, the present invention provides a surface expression vector capable of expressing the peptide antibiotics P5 and Anal3 on the cell surface with an affinity structure that exhibits antimicrobial, antifungal and anticancer activity.

본 발명에 의하면, 상기 표면 발현용 벡터로 형질전환된 다양한 형질전환체에서 펩타이드 항생물질을 효율적으로 형질전환체의 표면에 발현시키는 방법 및 펩타이드 항생물질을 표면발현하는 형질전환체의 효과적 사용이 가능하게 된다.According to the present invention, a method for efficiently expressing the peptide antibiotic on the surface of the transformant in various transformants transformed with the surface expression vector and the effective use of the transformant for surface expression of the peptide antibiotic are possible. Done.

본 발명의 펩타이드 항생물질 표면발현은 펩타이드 항생물질인 P5와 Anal3의 정제과정이 필요 없이, 안전하고 제약 및 식품 분야에서 효과가 증명된 유산균 자체를 이용함으로써 펩타이드 항생물질의 생산을 값싸게 대량으로 제공할 수 있어 산업적 응용 가능성이 매우 높다. 또한, 본 기술을 통해서 펩타이드 항생물질인 P5와 Anal3 이외의 다른 펩타이드 항생물질도 적용이 가능하다. Peptide antibiotic surface expression of the present invention provides a large amount of peptide antibiotics inexpensively by using lactic acid bacteria, which have been proven safe and effective in the pharmaceutical and food fields, without the purification process of peptide antibiotics P5 and Anal3. The possibility of industrial application is very high. In addition, other peptide antibiotics other than peptide antibiotics P5 and Anal3 can be applied through the present technology.

도 1은 본 발명에 의한 그람음성 및 양성 미생물을 숙주로 하는 표면 발현용 전환벡터 pHCE1LB:pgsA-P5의 유전자 지도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The genetic map of the conversion vector pHCE1LB: pgsA-P5 for surface expression using the Gram-negative and positive microorganisms as a host.

도 2A와 2B는 본 발명의 표면발현 전환벡터 (pHCE1LB:pgsA-P5)로 형질 전환시킨 유산균내에서 표면발현 전환벡터 플라즈미드를 분리 확인한 사진 및 pgsA와 융합된 펩타이드 항생물질 P5의 단백질 발현 양상을 특이 항체로 웨스턴 블러팅한 사진.Figures 2A and 2B are pictures showing the isolation of the surface expression conversion vector plasmid in the lactic acid bacteria transformed with the surface expression conversion vector (pHCE1LB: pgsA-P5) of the present invention and the protein expression pattern of the peptide antibiotic P5 fused with pgsA Western blotted with antibody.

도 3A와 3B는 본 발명에서 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 유산균이 진균인 Trichosporon beigelli에 대해 항진균 활성을 나타내는 플레이트 사진 및 Trichosporon beigelli의 생존률을 나타낸 그래프.3A and 3B are plate photographs showing antifungal activity against trichosporon beigelli , the fungus of which lactic acid bacteria surface-expressing peptide antibiotic P5 in the present invention, and graphs showing the survival rate of Trichosporon beigelli .

도 4A와 4B는 본 발명에서 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 유산균이 진균인 Candida albicans에 대해 항진균 활성을 나타내는 플레이트 사진 및 Candida albicans의 생존률을 나타낸 그래프.4A and 4B are plate photographs showing antifungal activity against lactic acid bacteria Lactobacillus Candida albicans surface-expressing peptide antibiotic P5 in the present invention and graphs showing the survival rate of Candida albicans .

도 5는 본 발명에서 펩타이드 항생물질 P5를 표면 발현하는 유산균이 진균인 Candida albicans (A), Aspergillus flavus (B), Trichosporon beigelli (C)에 대해 항진균 활성을 주사전자현미경으로 검증한 사진.Figure 5 is a photograph showing the antifungal activity of the antifungal activity against Lactobacillus Candida albicans (A), Aspergillus flavus (B), Trichosporon beigelli (C), the surface-expressing peptide antibiotic P5 in the present invention.

도 6은 본 발명에 의한 그람음성 및 양성 미생물을 숙주로 하는 표면 발현용 전환벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3의 유전자 지도.Figure 6 is a genetic map of the conversion vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 for surface expression in the Gram-negative and positive microorganism host according to the present invention.

도 7A와 7B는 본 발명의 표면발현 전환벡터 (pHCE1LB:pgsA-Anal3)로 형질 전환시킨 유산균내에서 표면발현 전환벡터 플라즈미드를 분리 확인한 사진 및 pgsA와 융합된 펩타이드 항생물질 Anal3의 단백질 발현 양상을 특이 항체로 웨스턴 블러팅한 사진.7A and 7B are specific images of the surface expression conversion vector plasmid isolated from lactic acid bacteria transformed with the surface expression conversion vector (pHCE1LB: pgsA-Anal3) of the present invention and the protein expression pattern of the peptide antibiotic Anal3 fused with pgsA. Western blotted with antibody.

도 8A와 8B는 본 발명에서 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 유산균이 진균인 Candida albicans에 대해 항진균 활성을 나타내는 플레이트 사진 및 Candida albicans의 생존률을 나타낸 그래프.8A and 8B are plate photographs showing antifungal activity against Candida albicans , a lactic acid bacterium that expresses the peptide antibiotic Anal3 in the present invention, and graphs showing the survival rate of Candida albicans .

도 9는 본 발명에서 펩타이드 항생물질 Anal3를 표면 발현하는 유산균이 진균인 Candida albicans (A), Aspergillus flavus (B), Trichosporon beigelli (C), Trichophyton rubrum (D)에 대해 항진균 활성을 주사전자현미경으로 검증한 사진.9 shows antifungal activity of lactic acid bacteria expressing the peptide antibiotic Anal3 in the present invention against Candida albicans (A), Aspergillus flavus (B), Trichosporon beigelli (C), and Trichophyton rubrum (D). Verified photo.

도 10은 본 발명에서 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스의 다른 유산균에 대한 항균활성을 측정하기 위해 비피도 박테리움 롱검, 엔터로코커스 훼칼리스, 락토코커스 락티스, 락토바실러스 에시도필러스, 락토바실러스 아밀로보러스, 스트렙토코커스 써머필러스를 대상으로 항균활성을 나타낸 사진.FIG. 10 shows Bifidobacterium longgum, Enterococcus faecalis, Lactococcus lactis, Lactobacillus ecido to measure the antimicrobial activity against other lactic acid bacteria of Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotics P5 and Anal3 in the present invention. Photograph showing antimicrobial activity against Philus, Lactobacillus amyloborus and Streptococcus thermophilus.

도 11은 본 발명에서 펩타이드 항생물질 P5와 Anal3를 표면 발현하는 락토바실러스를 열처리한 후의 락토바실러스내 플라즈미드의 존재를 확인한 사진 및 pgsA와 융합된 항생 펩타이드 P5와 Anal3 융합단백질의 상태를 확인한 사진.FIG. 11 is a photograph confirming the presence of plasmid in Lactobacillus after heat-treating Lactobacillus surface-expressing peptide antibiotics P5 and Anal3 in the present invention, and a picture confirming the state of the antibiotic peptide P5 and Anal3 fused protein fused with pgsA.

도 12은 본 발명에 의한 간접실시예에서, 그람음성 미생물을 숙주로 하는 표면 발현용 벡터, pGNBCA 및 전환벡터 pGNBCA-HB168의 유전자 지도.Figure 12 is a genetic map of the surface expression vector, pGNBCA and the conversion vector pGNBCA-HB168, which is a Gram-negative microorganism as a host, in an indirect embodiment according to the present invention.

도 13은 본 발명에 의한 간접실시예에서, 표면발현 전환벡터 pGNBCA-HB168로 형질 전환시킨 그람음성 미생물에서 B형 간염 바이러스의 표면항원기 단백질의 표면발현을 보여주는 웨스턴 블러팅 사진 및 형광-활성 세포 선별 측정 결과 그래프.Figure 13 is an indirect embodiment according to the present invention, Western blotting picture and fluorescence-activated cells showing the surface expression of the surface antigen group protein of hepatitis B virus in Gram-negative microorganisms transformed with surface expression conversion vector pGNBCA-HB168 Screening results graph.

도 14는 본 발명에 의한 간접실시예에서, 표면 발현용 벡터, pGNCA 및 전환벡터 pGNCA-HB168의 유전자 지도.Figure 14 is a genetic map of the surface expression vector, pGNCA and conversion vector pGNCA-HB168 in an indirect embodiment according to the present invention.

도 15은 본 발명에 의한 간접실시예에서, 표면발현 전환벡터 (pGNCA-HB168:A2, pGNA-HB168:A3 그리고 pGNHB-A:A4)로 형질전환시킨 그람음성 미생물에서 B형 간염 바이러스의 표면항원기 단백질의 표면발현을 보여주는 웨스턴 블러팅 사진 및 형광-활성 세포 선별 측정 결과 그래프.15 shows surface antigens of hepatitis B virus in Gram-negative microorganisms transformed with surface expression conversion vectors (pGNCA-HB168: A2, pGNA-HB168: A3 and pGNHB-A: A4) in an indirect embodiment according to the present invention. Western blotting photograph and fluorescence-activated cell screening measurement graph showing surface expression of GI proteins.

<110> Bioleaders <120> Surface - expression method for peptides P5 and Anal3 using pgs A <160> 7 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1182 <212> DNA <213> Bacillus subtilis <400> 1 atgggctggt tactcattat agcctgtgct gtcatactgg tcatcggaat attagaaaaa 60 cgacgacatc agaaaaacat tgatgccctc cctgttcggg tgaatattaa cggcatccgc 120 ggaaaatcga ctgtgacaag gctgacaacc ggaatattaa tagaagccgg ttacaagact 180 gttggaaaaa caacaggaac agatgcaaga atgatttact gggacacacc ggaggaaaag 240 ccgattaaac ggaaacctca ggggccgaat atcggagagc aaaaagaagt catgagagaa 300 acagtagaaa gaggggctaa cgcgattgtc agtgaatgca tggctgttaa cccagattat 360 caaatcatct ttcaggaaga acttctgcag gccaatatcg gcgtcattgt gaatgtttta 420 gaagaccata tggatgtcat ggggccgacg cttgatgaaa ttgcagaagc gtttaccgct 480 acaattcctt ataatggcca tcttgtcatt acagatagtg aatataccga gttctttaaa 540 caaaaagcaa aagaacgaaa cacaaaagtc atcattgctg ataactcaaa aattacagat 600 gagtatttac gtaattttga atacatggta ttccctgata acgcttctct ggcgctgggt 660 gtggctcaag cactcggcat tgacgaagaa acagcattta 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gcttcttgag cagccggttt cttgagcagt ttcttccact 60 tg 62 <210> 6 <211> 64 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 gatccgcgaa gaaggtgttc aaacgcctgg agaagctgtt tagcaaaatc tggaactgga 60 agta 64 <210> 7 <211> 64 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 aagctacttc cagttccaga ttttgctaaa cagcttctcc aggcgtttga acaccttctt 60 cgcg 64

Claims (16)

폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 항균, 항진균 또는 항암활성을 갖는 양친화성의 펩타이드 항생물질인 펩타이드 P5 또는 펩타이드 Anal3을 코딩하는 유전자를 포함하는 항생물질 표면발현용 벡터에 있어서, One or two or more of the genes pgsB, pgsC and pgsA encoding the polygammaglutamic acid synthase complex and a gene encoding peptide P5 or peptide Anal3, which is an affinity peptide antibiotic with antibacterial, antifungal or anticancer activity In the vector for surface expression of antibiotics, 상기 펩타이드 P5를 코딩하는 유전자는 서열번호 4와 서열번호 5의 프라이머를 이용하여 PCR로 증폭한 DNA 서열이고, 상기 펩타이드 Anal3를 코딩하는 유전자는 서열번호 6과 서열번호 7의 프라이머를 이용하여 PCR로 증폭한 DNA 서열인 것을 특징으로 하는 항생물질 표면발현용 벡터.The gene encoding the peptide P5 is a DNA sequence amplified by PCR using the primers of SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5, the gene encoding the peptide Anal3 is PCR by using the primers of SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7 Antibiotic surface expression vector, characterized in that the amplified DNA sequence. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 폴리감마글루탐산 합성효소 복합체를 코딩하는 유전자 pgsB, pgsC 및 pgsA 중 pgsA만을 포함하는 것을 특징으로 하는 항생물질 표면발현용 벡터.An antibiotic surface expression vector comprising only pgsA among the genes pgsB, pgsC and pgsA encoding the polygammaglutamic acid synthase complex. 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 벡터는 그람음성 및 양성세균의 표면에 발현할 수 있는 pHCE1LB:pgsA-P5인 것을 특징으로 하는 항생물질 표면발현용 벡터.According to claim 1, wherein the vector is an antibiotic surface expression vector, characterized in that pHCE1LB: pgsA-P5 that can be expressed on the surface of Gram-negative and positive bacteria. 제 4 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 미생물.Microorganism transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-P5 according to claim 4. 제 4 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 대장균(KCTC 10350BP).Escherichia coli transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-P5 according to claim 4 (KCTC 10350BP). 제 4 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-P5로 형질전환된 락토바실러스 카제이.Lactobacillus casei transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-P5 according to claim 4. 배양에 의하여 펩타이드 항생물질 P5가 표면발현된 제 7 항에 의한 락토바실러스 카제이를 유효성분으로 함유하는 항균, 항진균 또는 항암용 약학적 조성물.A pharmaceutical composition for antimicrobial, antifungal or anticancer containing Lactobacillus casei according to claim 7, wherein the peptide antibiotic P5 is surface-expressed by culture. 제 8 항에 있어서,  The method of claim 8, 상기 유효성분을 열처리하는 것을 특징으로 하는 항균, 항진균, 또는 항암용 약학적 조성물.  Antimicrobial, antifungal, or anticancer pharmaceutical composition, characterized in that the heat treatment of the active ingredient. 삭제delete 제 1 항에 있어서,상기 벡터는 그람음성 및 양성세균의 표면에 발현할 수 있는 pHCE1LB:pgsA-Anal3 인 것을 특징으로 하는 항생물질 표면발현용 벡터.According to claim 1, The vector is an antibiotic surface expression vector, characterized in that the pHCE1LB: pgsA-Anal3 that can be expressed on the surface of Gram-negative and positive bacteria. 제 11 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3으로 형질전환된 미생물.A microorganism transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 according to claim 11. 제 11 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3으로 형질전환된 대장균(KCTC 10348BP).Escherichia coli transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 according to claim 11 (KCTC 10348BP). 제 11 항에 의한 벡터 pHCE1LB:pgsA-Anal3으로 형질전환된 락토바실러스 카제이.Lactobacillus casei transformed with the vector pHCE1LB: pgsA-Anal3 according to claim 11. 배양에 의하여 펩타이드 항생물질 Anal3가 표면발현된 제14항에 의한 락토바실러스 카제이를 유효성분으로 함유하는 항균, 항진균 또는 항암용 약학적 조성물.A pharmaceutical composition for antibacterial, antifungal or anticancer comprising Lactobacillus cascai according to claim 14, wherein the peptide antibiotic Anal3 is surface-expressed by culturing. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 유효성분을 열처리하는 것을 특징으로 하는 항균, 항진균, 또는 항암용 약학적 조성물.Antimicrobial, antifungal, or anticancer pharmaceutical composition, characterized in that the heat treatment of the active ingredient.
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