KR100545563B1 - A novel saccaromyces cerevisiae strain with enhanced recombinant protein production capability - Google Patents

A novel saccaromyces cerevisiae strain with enhanced recombinant protein production capability Download PDF

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Abstract

본 발명은 재조합 단백질 생산 능력이 향상된 사카로마이세스 세레비지애 균주에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 우수한 재조합 단백질 생산 효율을 갖는 gal1△hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74를 제공한다. 본 발명의 상기 균주들은 갈락토즈를 탄소원으로 이용하지 않으므로, GAL 프로로터를 사용한 재조합 단백질 발현시 갈락토즈를 발현유도물질로만 사용하고 탄소원으로 포도당을 사용하므로써, 경제적이고 간편한 재조합 단백질 생산시스템에 유용한 숙주로 사용가능하다. The present invention relates to a Saccharomyces cerevisiae strain with improved recombinant protein production capacity, and more particularly, provides gal1Δhxk2 Δ strain and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 having excellent recombinant protein production efficiency. Since the strains of the present invention do not use galactose as a carbon source, by using only galactose as an expression inducer and using glucose as a carbon source when expressing a recombinant protein using a GAL pro rotor, a useful host for an economical and convenient recombinant protein production system. Can be used as

사카로마이세스 세레비지애, 재조합 단백질, 단백질 분비, GAL 프로모터 Saccharomyces cerevisiae, recombinant protein, protein secretion, GAL promoter

Description

재조합 단백질 생산 능력이 향상된 사카로마이세스 세레비지애 변이주{A NOVEL SACCAROMYCES CEREVISIAE STRAIN WITH ENHANCED RECOMBINANT PROTEIN PRODUCTION CAPABILITY}Saccharomyces cerevisiae mutant with improved recombinant protein production ability {A NOVEL SACCAROMYCES CEREVISIAE STRAIN WITH ENHANCED RECOMBINANT PROTEIN PRODUCTION CAPABILITY}

도 1은 GAL1 유전자 또는 HXK2 유전자 파쇄용 팝-아웃 카세트 및 상동 재조합 기작을 나타낸 것이다.Figure 1 shows the pop-out cassette and homologous recombination mechanism for GAL1 gene or HXK2 gene disruption.

도 2a 내지 c는 야생형 GAL 균주, gal1△ 변이주 및 gal1hxk2△ 변이주의 재조합 알부민 생산율을 나타낸 그래프이다.Figure 2a to c is a graph showing the recombinant albumin production rate of wild type GAL strain, gal1 Δ mutant and gal1 Δ hxk2 Δ mutant.

도 3a 내지 3c는 각각 야생형 GAL 균주, gal1△ 변이주 및 gal1hxk2△ 변이주의 재조합 알부민-팀프-2 단백질 생산율을 나타낸 그래프이다.3A to 3C are graphs showing the yield of recombinant albumin- Timf -2 protein of wild type GAL strain, gal1 Δ mutant and gal1 Δ hxk2 Δ mutants, respectively.

도 4는 pEU-Amyl 벡터의 벡터지도를 나타낸 것이다.4 shows a vector map of the pEU-Amyl vector.

도 5는 Y28G1H2UV74 균주에서 발현 및 분비되는 아밀라제의 활성을 나타낸 그래프이다.5 is a graph showing the activity of amylase expressed and secreted in the Y28G1H2UV74 strain.

도 6은 Y28G1H2UV74 변이주의 생장속도, 생장특성 및 알부민-팀프-2 융합단백질 생산율을 나타낸 그래프이다.Figure 6 is a graph showing the growth rate, growth characteristics and albumin-Timf-2 fusion protein production rate of Y28G1H2UV74 mutants.

[발명이 속하는 기술분야][TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION]

본 발명은 재조합 단백질 생산 능력이 향상된 사카로마이세스 세레비지애 변이주에 관한 것으로, 보다 상세하게는 야생형에 비해 재조합 단백질 생산 효율이 높은 사카로마이세스 세레비지애 변이주에 관한 것이다.The present invention relates to Saccharomyces cerevisiae mutants with improved recombinant protein production ability, and more particularly, to Saccharomyces cerevisiae mutants having higher recombinant protein production efficiency than wild type.

[종래기술][Private Technology]

단세포 진핵생물인 효모는 고등 생물과 매우 유사한 유전자 전사 및 번역 시스템과 단백질 분비기관을 갖추고 있어, 번역 후 수식(post-translational modification)을 통해 활성화된 단백질을 분비시킬 수 있는 장점이 있다. 또한 효모는 평상시 세포 밖으로 분비되는 단백질 양이 매우 적기 때문에 효모로부터 분비되는 재조합 단백질은 쉽게 회수되고 정제될 수 있다(Romanos 등, Yeast, 8:423-488, 1992). 최근에는 전통적으로 사용되어 오던 제빵효모 사카로마이세스 세레비지애 외에도 한세눌라 속, 피키아 속, 클루베로마이세스 속 및 야로이아 속 등 특이한 성질을 갖는 희귀 효모 균주를 숙주세포로 이용한 재조합 단백질 생산기술의 개발이 활발히 추진되고 있는 실정이다.Yeast, a unicellular eukaryote, has a gene transcription and translation system and protein secretory that are very similar to higher organisms, which has the advantage of releasing activated proteins through post-translational modification. In addition, since yeast has a very small amount of protein normally secreted out of cells, recombinant proteins secreted from yeast can be easily recovered and purified (Romanos et al., Yeast, 8: 423-488, 1992). In addition to baker's yeast Saccharomyces cerevisiae, which has been used recently, Genus, Pichia Genus, cleveromyces Genus and Yarois The development of recombinant protein production technology using a rare yeast strain having specific properties such as genus as a host cell is being actively promoted.

사카로마이세스 세레비지애는 특히 인체에 대해 병원성이 없고 내독소를 생산하지 않는 안정한(GRAS: Generally Recognized As Safe) 미생물이며, 현재 여러 효모 시스템 중에서 숙주-벡터 시스템이 가장 잘 확립되어 있어, 이 효모를 숙주로 하여 분비 발현율이 우수한 재조합 단백질 발현 시스템을 개발하는 노력이 활발히 진행되고 있다. 사카로마이세스 세레비지애에서 유전자 발현에 이용되는 프로모터 중 재조합 단백질 발현에 널리 사용되는 GAL1, GAL2, GAL7GAL10 프로모터는 갈락토즈 대사에 관여하는 유전자들의 프로모터이다. 상기 프로모터들은 배지 내에 포도당이 존재하면 발현이 억제되나 포도당이 존재하지 않을 때에는 갈락토즈에 의하여 그 발현이 1000배 이상 증가한다(Carlson, 1987, J. Bacteriol. 169:4873-4877). 그러나, GAL 프로모터의 유도물질로 사용되는 갈락토즈는 탄소원으로서도 소모되므로 지속적인 유전자 발현을 유도하려면 갈락토즈를 계속 공급해 주어야 하는데, 갈락토즈는 포도당보다 약 30배나 더 비싼 기질로 대량 배양 시에 경제성이 문제가 된다. 또한 실제적으로 갈락토즈를 지속적으로 공급할 경우, 탄소원에 비한 질소원의 결핍으로 세포의 대사과정이 변화하면서 단백질 분해 효소들의 활성이 촉진되어 분비 발현된 단백질이 분해되는 등의 문제가 있어, 재조합 단백질 발현 시 갈락토즈의 최적 농도를 결정하는 경우에도 어려움이 있다(Hovland 등, 1989, Gene, 83:57-64). Saccharomyces cerevisiae are generally Recognized As Safe (GRAS) microorganisms that are not pathogenic to the human body and do not produce endotoxins, and among the various yeast systems, the host-vector system is currently well established. Efforts have been actively made to develop a recombinant protein expression system having excellent secretion expression rate using yeast as a host. Among the promoters used for gene expression in Saccharomyces cerevisiae, the GAL1, GAL2, GAL7 and GAL10 promoters , which are widely used for recombinant protein expression, are promoters of genes involved in galactose metabolism. The promoters are inhibited when glucose is present in the medium, but the expression is increased more than 1000 times by galactose when glucose is not present (Carlson, 1987, J. Bacteriol. 169: 4873-4877). However, galactose, which is used as an inducer of the GAL promoter, is also consumed as a carbon source, so galactose must be continuously supplied to induce continuous gene expression. Galactose is a substrate that is about 30 times more expensive than glucose, which is economical in mass culture. Becomes In addition, when galactose is continuously supplied, there is a problem that the protein metabolism is changed due to the lack of nitrogen source compared to the carbon source, thereby promoting the activity of proteolytic enzymes and degrading the secreted and expressed protein. There is also difficulty in determining the optimal concentration of galactose (Hovland et al., 1989, Gene, 83: 57-64).

상기한 문제점을 해결하기 위한 한 가지 방법으로, 갈락토즈를 대사하지 못하는 돌연변이 균주(gal1)에 reg1-501 돌연변이를 도입하여 갈락토즈를 이용하지 못하면서 GAL 프로모터에 대한 포도당의 발현억제가 감소된 사카로마이세스 세레비지애 334 균주(MATα pep4-3 prb1-1122 ura3-52 leu2-3112 gal1, reg1-501)가 제조된 바 있다(Hovland 등, 1989, Gene, 83:57-64). 갈락토즈를 상시적 발현유도물질(gratuitous inducer)로 사용할 수 있는 이 균주에서는 0.02 %의 낮은 갈락토즈 농도에서도 GAL 프로모터의 발현이 1500배 유도됨이 보고된 바 있다. 하지만 이 사카로마이세스 세레비지애 334 균주는 점 돌연변이(point mutation)에 의해 제조되었으므로 역변이 (reversion)가 일어날 수 있는 가능성이 있고, reg1 돌연변이로 인해 성장이 야생형 균주보다 매우 느리며, 특히 고농도 세포배양이 잘 되지 않는다는 단점이 있다.With the introduction of the 501 mutation in galactose inhibit expression of glucose to the GAL promoter mothamyeonseo not use lactose are reduced saccharide - as a way for solving the above problems, the galactose mutant strains (gal1) can not metabolize lactose reg1 there are prepared three bars My process Levy jiae 334 strain (MATα pep4-3 prb1-1122 ura3-52 leu2-3112 gal1, reg1-501) (Hovland , etc., 1989, Gene, 83: 57-64 ). In this strain, which can use galactose as a gratuitous inducer, it has been reported that the expression of the GAL promoter is 1500-fold at a low galactose concentration of 0.02%. However, this Saccharomyces cerevisiae 334 strain was produced by a point mutation, so there is a possibility of reversion, and regl mutation causes growth to be much slower than wild type strains, especially high concentration cells. The disadvantage is that the culture is not good.

따라서, 갈락토즈를 대사하지 않아 GAL 프로모터를 사용한 재조합 단백질을 대량으로 생산할 수 있으면서도, 세포 성장 속도가 개선된 균주의 개발이 요구되고 있다. Therefore, while developing a large amount of recombinant protein using a GAL promoter without metabolizing galactose, development of a strain with improved cell growth rate is required.

따라서, 본 발명은 재조합 단백질을 효율적으로 생산 및 분비할 수 있는 사카로마이세스 세레비지애 변이주를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a Saccharomyces cerevisiae mutant strain capable of efficiently producing and secreting recombinant proteins.

또한 본 발명은 탄소원으로 포도당이 제공된 조건에서 재조합 단백질 발현이 포도당에 의해 억제되지 않는 사카로마이세스 세레비지애 변이주를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a Saccharomyces cerevisiae mutant strain wherein recombinant protein expression is not inhibited by glucose under conditions provided with glucose as a carbon source.

또한 본 발명은 야생형 균주와는 달리 많은 양의 포도당 존재 하에서도 에탄올 생성을 거의 하지 않는 생리적 특성을 갖는 사카로마이세스 세레비지애 변이주를 제공하는 것을 목적으로 한다. It is another object of the present invention to provide a Saccharomyces cerevisiae mutant strain having a physiological characteristic that produces little ethanol even in the presence of a large amount of glucose unlike wild-type strains.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 GAL1 유전자 및 HXK2 유전자가 파괴된 사카로마이세스 세레비지애 변이주를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a Saccharomyces cerevisiae mutant strain in which the GAL1 gene and the HXK2 gene are destroyed.

또한 본 발명은 KCTC 10568BP로 기탁된 사카로마이세스 세레비지애 변이주를 제공한다. The present invention also provides Saccharomyces cerevisiae mutants deposited with KCTC 10568BP.

또한 본 발명은 (a) GAL1, GAL2, GAL7,GAL10 프로모터로 이루어진 군으 로부터 선택된 프로모터하에 발현이 조절되는 유전자를 포함하는 벡터를 제 1항 또는 제 2항에 따른 사카로마이세스 세레비지애에 형질전환하고; 및The present invention also provides a vector comprising a gene whose expression is regulated under a promoter selected from the group consisting of GAL1, GAL2, GAL7, and GAL10 promoters, according to claim 1 or 2 according to Saccharomyces cerevisiae Transform; And

(b) 상기 형질전환주를 갈락토즈 존재하에 배양하여 재조합 단백질을 생산하는 것을 포함하는 재조합 단백질 생산방법을 제공한다.(b) providing a recombinant protein production method comprising culturing the transformant in the presence of galactose to produce a recombinant protein.

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

본 발명자들은 재조합 단백질을 대량으로 생산할 수 있도록 변형된 사카로마이세스 세레비지애 균주를 개발하기 위하여 연구하던 중, GAL1 유전자(GeneBank No. X76078) 및 HXK2 유전자(GeneBank No.X67787)가 모두 파괴된 변이주가 재조합 단백질 생산 효율이 우수하며, 여기에 UV로 돌연변이화시킨 균주 역시 우수한 재조합 단백질 생산 효율을 나타냄을 확인하여 이를 토대로 본 발명을 완성하였다.The present inventors were studying to develop a strain of Saccharomyces cerevisiae modified to produce a large amount of recombinant protein, and both GAL1 gene (GeneBank No. X76078) and HXK2 gene (GeneBank No.X67787) were destroyed. The mutant strain was excellent in recombinant protein production efficiency, and the strain mutated to UV also showed excellent recombinant protein production efficiency, thus completing the present invention.

본 발명의 사카로마이세스 세레비지애 변이주는, GAL1 유전자 및 HXK2 유전자가 파괴된 사카로마이세스 세레비지애 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74이다.Saccharomyces cerevisiae strains of the present invention are Saccharomyces cerevisiae strains of which the GAL1 gene and HXK2 gene are destroyed and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74.

GAL1 유전자 및 HXK2 유전자가 파괴된 사카로마이세스 세레비지애 변이주(이하 "gal1hxk2△ 변이주"라 함)는, 갈락토즈 대사에 관여하는 유전자로 갈락토즈 존재시 활성화되는 GAL1 유전자와, 포도당 인산화에 관여하는 유전자인 HXK2 유전자가 모두 파괴된 것이다. gal1hxk2△ 변이주는 야생형 사카로마이세스 세레비지애 유전체에 도 1에 기재한 방법으로 GAL1HXK2 유전자를 제거하므로써, 용이하게 제조가능하다. 본 발명에서 일실시예로 제조한 gal1hxk2△ 변이주는 유전자형 MATα pep4::HIS4 prb-△1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1::tc5 hxk2::tc5을 포함하는 사카로마이세스 세레비지애 2805 변이주이다.Saccharomyces cerevisiae strain (hereinafter referred to as “ gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain ”) in which the GAL1 gene and the HXK2 gene were destroyed is a gene involved in galactose metabolism and a GAL1 gene activated in the presence of galactose and glucose phosphorylation. HXK2 gene, a gene involved in, has been destroyed. By gal1 △ △ mutant hxk2 by the method described in Figure 1 in my process three Levy jiae dielectric with the wild-type Saccharomyces remove the GAL1 and HXK2 gene, can be easily produced. Saccharomyces cerevisiae comprising genotype MATα pep4 :: HIS4 prb-Δ1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1 :: tc5 hxk2 :: tc5 prepared as an example in the present invention Love 2805 is a variant.

사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74는, 상기 gal1hxk2△ 변이주에 UV 조사한 후, 재조합 단백질 발현효율이 우수한 균주로 선별한 것으로, 대한민국 대전시 유성구에 소재한 한국생명공학연구원 유전자은행에 2003년 12월 12일자로 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74로 명명하여 기탁하였으며, 기탁번호 KCTC 10568 BP를 부여받았다.Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 was selected as a strain having excellent recombinant protein expression efficiency after UV irradiation on the gal1hxk2 △ mutant strain, and was assigned to the Gene Bank of Korea Research Institute of Biotechnology, Daejeon, Korea. It was deposited as Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 and was assigned accession number KCTC 10568 BP.

본 발명에 따른, gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74는 통상적인 효모배양배지 예컨대, YPD 배지(yeast extract 1 %, peptone 2 %, dextrose 2 % 및 잔량의 물), YPGal 배지(yeast extract 1 %, peptone 2 %, galatose 2 % 및 잔량의 물), YPDG 복합배지(yeast extract 1 %, peptone 2 %, dextrose 2 %, galactose 2 %) 및 SC 합성배지(nitrogen base w/o amino acids 0.67 %, glucose 2 %, 필요한 amino acids 혼합물) 에서 통상의 효모배양조건, 즉 25 내지 32 ℃에서 24 내지 72 시간으로 용이하게 배양가능하다.According to the present invention, gal1 Δ hxk2 Δ strains and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 are conventional yeast cultures such as YPD medium (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2% and residual water), YPGal medium. (yeast extract 1%, peptone 2%, galatose 2% and residual water), YPDG complex medium (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose 2%) and SC synthetic medium (nitrogen base w / o amino acids 0.67%, glucose 2%, required amino acids mixture) can be easily incubated in conventional yeast culture conditions, that is 24 to 72 hours at 25 to 32 ℃.

본 발명의 gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74는 우수한 재조합 단백질 생산 효율을 나타내므로, 이종의 단백질 생산에 적합한 숙주로 제공가능하다. Since the gal1 Δ hxk2 Δ strain and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 of the present invention exhibit excellent recombinant protein production efficiency, it can be provided as a suitable host for heterologous protein production.

상기 변이주를 숙주로 사용하기 위하여 사용될 수 있는 벡터는, 통상의 효모 발현용 벡터일 수 있으며, 바람직하기로는 이종 유전자의 발현을 조절하기 위한 프로모터가 갈락토즈에 의하여 활성화 되는 프로모터, 즉 GAL1, GAL2, GAL7 GAL10 프로모터인 것이 좋다. 또한 통상의 효모 발현용 벡터인 2 μm 플라스미드 유래의 벡터들 및 다중 삽입 벡터 (multicopy integration vector)들에 이종 유전자가 발현 가능하도록 삽입된 것일 수 있다(Lopes 등, 1989, Gene, 179:199-206; Sakai 등, 1990, Appl. Microbiol. Biotechnol. 33:302-306; Parehk 등, 1996, Biotechnol. Prog. 12:16-21). 상기 이종 유전자의 예로는 히루딘, 인간성장호르몬 및 알부민 등이 있다(Romanos 등, Yeast, 8:423-488, 1992; Kang 등, 1998, J. Microbiol. Biotechnol. 8:42-48; Kim 등, J. Biotechnol. 2001, 85:41-48).The vector that can be used to use the mutant strain as a host, may be a conventional yeast expression vector, preferably a promoter for regulating the expression of a heterologous gene is activated by galactose, that is, GAL1, GAL2, It is preferred that they are GAL7 and GAL10 promoters. In addition, a heterologous gene may be inserted into a vector derived from a 2 μm plasmid, which is a conventional yeast expression vector, and multicopy integration vectors (Lopes et al., 1989, Gene, 179: 199-206). Sakai et al., 1990, Appl.Microbiol.Biotechnol. 33: 302-306; Parehk et al., 1996, Biotechnol.Prog. 12: 16-21). Examples of the heterologous genes include hirudin, human growth hormone and albumin (Romanos et al., Yeast, 8: 423-488, 1992; Kang et al., 1998, J. Microbiol. Biotechnol. 8: 42-48; Kim et al. , J. Biotechnol. 2001, 85: 41-48).

효모에 형질전환방법은 통상의 형질전환방법이므로, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 용이하게 실시가능하다. gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74 각각에 이종 유전자를 포함하는 벡터로 형질전환된 형질전환주는, 효모 배양배지 및 배양조건으로 생육시킬 수 있으며, 특히 재조합 단백질 발현을 위하여 0.1 내지 2 (w/v)%의 효모 추출물, 0.5 내지 10 (w/v)%의 덱스트로스, 0.1 내지 3 (w/v)%의 갈락토즈 및 잔량의 물(최종 1 L)을 포함하는 배지에서, 배양온도 25 내지 30 ℃, 4.5 내지 6.5 pH 조건으로 배양할 수 있다.Since the transformation method in yeast is a conventional transformation method, those skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the method. Transformants transformed with a gal1 Δ hxk2 Δ mutant and a vector containing a heterologous gene in Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74, respectively, can be grown in yeast culture and culture conditions, in particular 0.1 to for recombinant protein expression. In a medium comprising 2 (w / v)% yeast extract, 0.5 to 10 (w / v)% dextrose, 0.1 to 3 (w / v)% galactose and residual water (final 1 L) , The culture temperature may be incubated at 25 to 30 ℃, 4.5 to 6.5 pH conditions.

일실시예로, 본 발명에서는 gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74 각각에 인간 알부민을 발현하는 벡터인 pYHSA5 (Kang 등, 2000, Appl. Microbiol. Biotechnol. 253:1-3) 및 알부민-팀프-2 융합단백질을 발현하는 벡터인 pHSATIMP(대한민국특허출원 10-2002-0001057)를 도입하여 형질전환체를 제조하였고, 형질전환체는 야생형 사카로마이세스 세레비지애에 도입한 경우에 비하여 재조합 단백질 발현 및 분비효율이 현저히 우수할 뿐만 아니라, 탄소원으로 포도당을 제공하는 조건에서도 세포 성장율이 높음을 확인하였다. In one embodiment, in the present invention, pYHSA5 (Kang et al., 2000, Appl. Microbiol. Biotechnol. 253: 1-3), which is a vector expressing human albumin in gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74, respectively. And a transformant was prepared by introducing pHSATIMP (Korean Patent Application No. 10-2002-0001057), which is a vector expressing an albumin-timf-2 fusion protein, and the transformant was introduced into wild-type Saccharomyces cerevisiae. Compared with the recombinant protein expression and secretion efficiency is remarkably excellent compared to the above, it was confirmed that the cell growth rate is high even under the conditions of providing glucose as a carbon source.

따라서, 본 발명의 gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74는 재조합 단백질 발현에 유용한 숙주로 사용하여, 다양한 단백질 발현시스템을 확립할 수 있다. Thus, the gal1 Δ hxk2 Δ strain and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 of the present invention can be used as a host useful for recombinant protein expression, thereby establishing various protein expression systems.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐 본 발명의 보호범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred examples are provided to aid in understanding the present invention. The following examples are provided only to more easily understand the present invention, but the protection scope of the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: gal1△ 변이주Example 1 gal1Δ Mutant

1-1. gal1△ 변이주 제조1-1. gal1 △ mutant strain manufacturing

사카로마이세스 세레비지애 2805(MATα pep4::HIS4 prb-1.6R can1 his3-20 ura3-52)균주의 GAL1 파쇄용 카세트로는 필요시 URA3 선별표지를 재사용할 수 있도록 도 1의 URA3 팝-아웃 카세트를 제작하였다. Saka access to my Celebi jiae 2805 (MATα pep4 :: HIS4 prb- 1.6R can1 his3-20 ura3-52) in GAL1 shredding cassette for the strain of even one so you can reuse the URA3 selection marker URA3 pop when needed - Out cassette was produced.

사카로마이세스 세레비지애의 유전체 DNA로부터 PCR을 통해 얻은 GAL1 유전자의 N-말단(350 bp)과 C-말단(250 bp) DNA 절편으로 둘러싸인 URA3 팝-아웃 카세트가 이중 상동 재조합에 의해 숙주의 염색체상의 GAL1 유전자 부위에 도입되면 약 1.3 kb 정도의 GAL1 유전자 내부가 제거되고 대신 URA3 팝-아웃 카세트로 대체된 형질전환체(gal1::URA3:tc5)를 수득하였다. 이를 유라실이 결여된 선택배지에서 일차적으로 선별하여 gal1::URA3:tc5 형질전환체로 명하고, 5'-플로로아세틱액시드(5'-FOA)가 첨가된 플레이트에 도말하여 살아남는 콜로니를 선별하는 방법으로 URA3 선별표지가 빠져나간 유라실 영양요구성 변이주이면서 gal1△ 돌연변이 균주 (S28G1: MATα pep4::HIS4 prb-1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1::tc5)를 제작하였다. The URA3 pop-out cassette surrounded by N-terminal (350 bp) and C-terminal (250 bp) DNA fragments of the GAL1 gene obtained by PCR from genomic DNA of Saccharomyces cerevisiae was subjected to double homologous recombination. When introduced into the GAL1 gene region on the chromosome, about 1.3 kb of GAL1 gene was removed and a transformant ( gal1 :: URA3: tc5 ) was replaced with the URA3 pop-out cassette instead. This was first screened in selection medium lacking uracil, designated as gal1 :: URA3: tc5 transformant, and screened for colonies that survived by plating on 5'-Floacetic acid (5'-FOA) -added plates. yet how the URA3 selection marker is uracil auxotrophic mutants exiting the gal1 mutant strain △: was produced (S28G1 MATα pep4 :: HIS4 prb- 1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1 :: tc5).

염색체상에서의 GAL1 유전자 결손 여부를 확인하기 위하여, GAL1 유전자 조각을 얻을 때 사용했던 프라이머를 사용하여 제작된 변이주들의 유전체 DNA를 대상으로 PCR을 수행하였다. GAL1 균주에서는 약 1.8 kb 크기의 GAL1 DNA 절편을 얻은 반면, gal1::URA3:tc5 균주에서는 예상했던 대로 약 2.4 kb DNA 절편을, gal1△ 돌연변이(gal1::tc5) 균주는 약 0.9 kb DNA 절편을 얻어서 GAL1 유전자 파쇄가 정확하게 수행되었음을 확인하였다. In order to confirm the deletion of the GAL1 gene on the chromosome, PCR was performed on the genomic DNA of the mutant strains prepared using the primers used to obtain the GAL1 gene fragment. About 1.8 kb of GAL1 DNA fragments were obtained in the GAL1 strain, while about 2.4 kb DNA fragments were expected in the gal1 :: URA3: tc5 strain, and about 0.9 kb DNA fragments in the gal1 Δ mutant ( gal1 :: tc5 ) strain. It was confirmed that the GAL1 gene disruption was performed correctly.

1-2. gal1△ 변이주의 형질 분석1-2. Characterization of gal1 △ mutant strain

포도당 또는 갈락토즈를 탄소원으로 한 여러 배지에서 야생형 GAL1 균주와 gal1△ 변이주인 S28G1의 성장을 비교 관찰하였다. The growth of wild type GAL1 strain and gal1 Δ mutant S28G1 was observed in various media using glucose or galactose as a carbon source.

gal1△ 변이주는 2 % 포도당을 탄소원으로 한 복합배지인 YPD 배지(yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%)에서 야생형 균주와 동일한 생장 속도를 보였으나, 탄소원으로 2% 갈락토즈를 포함한 YPGal 배지(yeast extract 1%, peptone 2%, galatose 2%) 에서는 GAL1 균주에 비해 현저히 생장 속도가 감소되는 양상을 나타내었다. The gal1 △ mutant showed the same growth rate as the wild-type strain in YPD medium (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%), which had a 2% glucose-based carbon source, but YPGal containing 2% galactose as a carbon source. The growth rate was significantly decreased in the medium (yeast extract 1%, peptone 2%, galatose 2%) compared to the GAL1 strain.

YPGal 배지에는 갈락토즈 외에도 효모 추출물 등에 탄소원으로 이용할 만한 영양분들이 있기 때문에 좀 더 정교하게 갈락토즈 대사여부를 확인하기 위하여, 배지 내에 이용할 수 있는 탄소원이 유일하게 갈락토즈 뿐인 최소 배지를 제조하여 실험하였다. 유라실이 보충된 최소 합성 배지인 YNB (yeast nitrogen base w/o amino acid) + 유라실 배지에, 2 % 포도당 또는 2 % 갈락토즈를 각각 탄소원으로 함유한 배지와 이에 대한 대조구로서 탄소원을 넣지 않은 YNB + 유라실 배지에서 자란 균주들의 성장 여부를 비교하였다. 그 결과, YNB + 유라실 + 2 % 포도당 배지에서는 GAL1 균주와 gal1△ 변이주의 성장 속도가 동일하였고, 탄소원이 없는 YNB + 유라실 배지에서는 두 균주 모두 자라지 못하였다. 반면에, YNB + 유라실 + 2 % 갈락토즈 배지에서 gal1△ 변이주가 유일한 탄소원인 공급된 갈락토즈를 이용하지 못하여 전혀 자라지 못할 것이라는 예상과는 달리 GAL1 균주의 성장 속도에는 현저히 못 미치지만 어느 정도 자랄 수 있음이 관찰되었다. 99.9 % 순도의 갈락토즈로 만든 최소 배지에서도 gal1△ 변이주가 미진하지만 콜로니를 형성할 수 있을 만큼 성장함이 관찰되었다.In addition to galactose, the YPGal medium contains nutrients that can be used as a carbon source in yeast extracts. Thus, in order to confirm galactose metabolism more precisely, a minimal medium having only galactose in the medium was prepared and tested. YNB (Yeast Nitrogen Base w / o Amino Acid) + uracil medium, supplemented with uracil, contain 2% glucose or 2% galactose as the carbon source and no carbon source as a control. The growth of the strains grown in YNB + uracil medium was compared. As a result, the growth rate of the GAL1 strain and the gal1 Δ mutant strain was the same in YNB + uracil + 2% glucose medium, but both strains did not grow in YNB + uracil medium without a carbon source. On the other hand, contrary to the expected growth of the GAL1 strain, the growth rate of the GAL1 strain was significantly lower than that of the gallstrain in YNB + uracil + 2% galactose medium, which would not grow at all due to the lack of the supplied galactose, the only carbon source. It was observed that. In the minimal medium made with 99.9% purity galactose, gal1 Δ mutant strains were insignificant, but grown enough to form colonies.

실시예 2: Example 2: gal1gal1 hxk2hxk2 △ 변이주△ Variant

2-1. gal1hxk2△ 변이주 제작2-1. gal1hxk2 △ mutant strain production

gal1△ 변이주의 헥소키나제 유전자(HXK2)를 파쇄하기 하여 gal1HXK2 유전자가 모두 변이된 균주를 제조하였다. The strains of the gal1 and HXK2 genes were mutated by disrupting the hexokinase gene ( HXK2 ) of the gal1 Δ mutant strain.

도 1의 HXK2 파쇄용 카세트(hxk2::tc:URA3:tc5)를 제작한 후, 이를 gal1△ 변이주에 형질전환시켰다. 이 카세트 제작에 필요한 URA3:tc5 팝-아웃(pop-out)카세트는 pTcUR3 (Kang 등, 1998, Appl. Microbiol. Biotechnol. 50;187-192))에서 확보하였으며, 유전체 DNA로부터 N-말단부위를 증폭하기 위해 사용한 프라이머들은 HXK2-NF(X) (서열번호 1: 5'-CCCTCTAGAGAATACTGAACGCCATAG3')와 HXK2-NR(B) (서열번호 2: 5'-CCCGGATCCTAGCGTACTTATTATGTG3')이고, C-말단을 증폭하기 위해 사용한 프라이머들은 HXK2-CF(B) (서열번호 3: 5'-CCCGGATCCTGCCCTTTTTCTACTTAT3')와 HXK2-CR(E) (서열번호 4: 5'CCCGAATTCCAACATTCCGGAATCTGAA3')이다. 이 HXK2 파쇄용 카세트가 HXK2 유전자 부위에 상동 재조합 기작을 통하여 삽입되었는지 여부는 일단 Ura+ 형질전환체들에서 선별한 후 HXK2-NF(X)와 HXK2-CR(E)를 사용하여 PCR로 확인하였다. 그 다음에 URA3 선별표지 유전자를 제거하기 위해서 5-플로로아세틱액시드 플레이트에 도말하여 URA3 선별표지가 빠짐으로 인해 유라실 영양요구성을 보이는 gal1hxk2△ 돌연변이 균주(S28GH2: MATα pep4::HIS4 prb-△1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1::tc5 hxk2::tc5)를 선별하였다. URA3 선별표지가 제거되었는지에 대한 여부(pop-out)는 HXK2-NF(X)와 HXK2-CR(E)를 이용하여 PCR로 확인하였다. HXK2 fragmentation cassette ( hxk2 :: tc: URA3: tc5 ) of FIG. 1 was prepared , and then transformed into gal1 Δ mutant strains. The URA3 : tc5 pop-out cassette for this cassette was obtained from pTcUR3 (Kang et al., 1998, Appl. Microbiol. Biotechnol. 50; 187-192)), and the N-terminal portion was obtained from genomic DNA. primers are HXK2-NF (X) (SEQ ID NO: 1: 5'-CCC TCTAGA GAATACTGAACGCCATAG3 ' ) used to amplify the HXK2-NR (B) (SEQ ID NO: 2: 5'-CCC GGATCC TAGCGTACTTATTATGTG3' ) and, C- terminal primers used to amplify are HXK2-CF (B) is: ((SEQ ID NO: 3 5'CCC GGATCC TGCCCTTTTTCTACTTAT3) 5'CCC GAATTC CAACATTCCGGAATCTGAA3 SEQ ID NO: 4) and HXK2-CR (E) '. Whether the HXK2 fragmentation cassette was inserted into the HXK2 gene region through homologous recombination mechanism was confirmed by PCR using HXK2-NF (X) and HXK2-CR (E) once selected from Ura + transformants. . Then the smear on the seed plate acetoxy tikaek 5-flow in order to remove the URA3 selective marker gene URA3 selection marker is due to the uracil auxotrophic visible gal1 mutant strain △ △ hxk2 exception (S28GH2: MATα pep4 :: HIS4 prb-Δ1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1 :: tc5 hxk2 :: tc5 ) were selected. Status (pop-out) as to whether the URA3 selection marker was removed was confirmed by PCR using the HXK2-NF (X) and HXK2-CR (E).

2-2. gal1hxk2△ 변이주 형질 분석 2-2. gal1hxk2Mutant strain trait analysis

gal1hxk2△ 변이주인 S28GH2가 가지고 있는 특징을 야생형 균주, 그리고 gal1△ 변이주와 비교하여 알아보았다. The characteristics of the gal1hxk2 △ strain S28GH2 were compared with the wild-type strain and the gal1 △ strain.

각 균주들을 2 % 포도당과 2 % 갈락토즈를 포함한 YPDG 복합배지 (yeast extract 1 %, peptone 2 %, dextrose 2 %, galactose 2 %)에서 배양한 후 에탄올 생성 및 균체 성장 양상을 분석하였다. 그 결과 2 % 포도당과 2 % 갈락토즈가 포함된 배지에서 갈락토즈를 탄소원으로 사용하지 못하는 gal1hxk2△ 돌연변이 균주는 포도당과 갈락토즈 모두를 탄소원으로 사용할 수 있는 야생형 균주에 비해 균체를 적게 형성하였으나, gal1△에 균주와 비교해서는 약 20 % 이상 증가된 균체를 형성하였다. Each strain was incubated in YPDG complex medium containing 2% glucose and 2% galactose (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose 2%) and analyzed for ethanol production and cell growth. As a result, in the medium containing 2% glucose and 2% galactose, the gal1hxk2 △ mutant strain, which cannot use galactose as a carbon source, formed fewer cells than the wild type strain which could use both glucose and galactose as a carbon source. , gal1 △ formed a more than 20% increased cells compared to the strain.

사카로마이세스 세레비지애는 호기적인 조건 하에서도 포도당을 발효하여 많은 에탄올을 생성하기 때문에 고농도 배양 시에 보다 정교한 배양 방법과 많은 주의가 필요하다. 그런데, gal1△ 돌연변이 균주는 야생형 균주에 비해 훨씬 더 많은 에탄올을 생성하기 때문에 균체 형성 수율이 낮고 고농도 배양이 용이하지 않은 문제점들이 있다. 그러나, gal1hxk2△ 돌연변이 균주는 gal1△ 변이주에 비해 적은 양의 에탄올을 생성하고, 에탄올을 더 빨리 소모하는 특징을 보였다. Since Saccharomyces cerevisiae ferments glucose to produce a lot of ethanol even under aerobic conditions, more sophisticated culture methods and a lot of attention are required at high concentrations. By the way, gal1 △ mutant strains produce much more ethanol than wild type strains, there is a problem that the cell formation yield is low and high concentration culture is not easy. However, the gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain produced less ethanol and consumed ethanol faster than the gal1 Δ mutant strain.

2-3. gal1hxk2△ 변이주의 재조합 단백질 생산 효율 분석I2-3. Analysis of Recombinant Protein Production Efficiency of gal1hxk2Mutant I

gal1hxk2△ 변이주의 재조합 단백질 생산 효율을 야생형 균주 및 gal1△ 변이주와 비교분석하였다.recombinant protein production efficiency of the gal1 hxk2 △ △ mutants was compared with wild-type strain and △ gal1 mutant strain.

각 균주들에 GAL 프로모터로부터 인간 알부민을 발현하는 벡터인 pYHSA5(Kang 등, 2000, Appl. Microbiol. Biotechnol. 253:1-3)로 형질전환하여 알부민 생성 균주들을 제조하였다. 각 균주들을 2 % 포도당 및 2 % 갈락토즈를 포함한 YPDG 복합배지(yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose %)를 사용하여 5 L 발효조(30 ℃, pH 5.5) 에서 배양하였다.Albumin-producing strains were prepared by transforming each strain with pYHSA5 (Kang et al., 2000, Appl. Microbiol. Biotechnol. 253: 1-3), a vector expressing human albumin from the GAL promoter. Each strain was incubated in a 5 L fermenter (30 ° C., pH 5.5) using a YPDG complex medium containing 2% glucose and 2% galactose (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose%).

도 2a 내지 c는 야생형 GAL 균주, gal1△ 변이주 및 gal1hxk2△ 변이주의 재조합 알부민 생산율을 나타낸 그래프이다. 도 2a의 야생형 GAL 균주는 알부민을 약 150 ㎎/ℓ로 생산하며, 도 2b의 gal1△ 변이주는 약 130 ㎎/ℓ을 생산하며, 특히 도 2c의 gal1hxk2△ 변이주는 약 220 mg/L의 알부민을 생산하였다. 또한 gal1hxk2△ 변이주는 야생형 균주나 gal1△ 변이주에 비해 빠른 시간 내, 즉 24시간내에 최대 단백질 분비량을 나타내었다. 상기한 결과는 포도당에 의한 발현억 제 조절에서 중요한 역할을 하는 HKX2 유전자 파쇄로 인해 gal1hxk2△ 변이주에서 GAL 프로모터에 대한 포도당 발현억제가 감소되었기에 때문인 것으로 생각된다. 따라서, gal1hxk2△ 변이주는 재조합 단백질 발현을 위해 고농도 배양하는 경우, 계속적으로 첨가되는 포도당에 의한 발현억제 영향을 거의 받지 않아, 매우 유용한 숙주로 기대된다. Figure 2a to c is a graph showing the recombinant albumin production rate of wild type GAL strain, gal1 Δ mutant and gal1 Δ hxk2 Δ mutant. The wild-type GAL strain of FIG. 2A produces albumin at about 150 mg / L, and the gal1 Δ mutant strain of FIG. 2B produces about 130 mg / L, and in particular, the gal1 Δ hxk2 Δ mutant of FIG. 2C is about 220 mg / L. Albumin was produced. In addition, the gal1hxk2 △ mutant showed a maximum protein secretion within a faster time, that is, 24 hours than the wild type strain or gal1 △ mutant strain. The above results are thought to be due to the decrease in glucose expression inhibition on the GAL promoter in the gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain due to HKX2 gene disruption, which plays an important role in the regulation of glucose inhibition. Therefore, when the gal1 Δ hxk2 Δ mutant is cultured at a high concentration for recombinant protein expression, the gal1 Δ hxk2 Δ mutant is hardly affected by the expression suppression by the continuously added glucose, which is expected to be a very useful host.

2-4. gal1hxk2△ 변이주의 재조합 단백질 생산 효율 분석II 2-4. Analysis of Recombinant Protein Production Efficiency of gal1hxk2 △ Mutants II

이 gal1△hxk2△ 돌연변이 균주가 인간 알부민 외의 다른 재조합 단백질의 발현 분비에도 야생형 균주 또는 gal1△ 변이주 보다 유용한지 확인하기 위하여, 인간 알부민과 융합된 인간 팀프-2 단백질(HSA-TIMP-2)을 발현시켜 이의 생산 효율을 분석하였다.In order to confirm that the gal1Δhxk2Δ mutant strain is more useful than the wild type strain or the gal1Δ mutant strain for expression of other recombinant proteins other than human albumin, the human Timph -2 protein fused with human albumin (HSA-TIMP-2) is expressed. Its production efficiency was analyzed.

각 균주에 GAL 프로모터로부터 알부민-팀프-2 융합단백질을 발현하는 pHSATIMP 벡터(대한민국 공개특허공보 제 2003-60384호)를 도입하여 형질전환체들을 얻은 후, YPDG 복합배지(yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose %)를 사용하여 5 L 발효조(30 ℃, pH 5.5)에서 배양하였다.Each strain was introduced with a pHSATIMP vector (Korea Patent Publication No. 2003-60384) expressing an albumin-timp-2 fusion protein from a GAL promoter to obtain transformants, and then, YPDG complex medium (yeast extract 1%, peptone 2). %, Dextrose 2%, galactose%) was incubated in a 5 L fermenter (30 ℃, pH 5.5).

도 3a 내지 3c는 각각 야생형 GAL 균주, gal1△ 변이주 및 gal1hxk2△ 변이주의 재조합 알부민-팀프-2 단백질 생산율을 나타낸 그래프이다(◇: 갈락토즈, ◆: 포도당, ○: HSA-TIMP-2, ●: 세포건조중량, △: 에탄올). 배양액으로 분비된 HSA-TIMP-2 단백질의 양을 분석한 결과, 야생형 균주는 알부민-팀프-2 융합단백질을 21 ㎎/ℓ로 분비하였으나, gal1hxk2△ 돌연변이 균주는 약 24 ㎎/ℓ로 분비하였다. gal1hxk2△ 변이주는 갈락토즈를 이용할 수 없기 때문에 생성된 균체량이 야생형 균주에 비해 적다(12 g/L 대 18 g/L)는 것을 감안하면, 균체당 생산 단백질량은 gal1hxk2△ 변이주가 야생형 균주에 비해 약 70 % 이상 더 높음을 알 수 있다. 3A to 3C are graphs showing recombinant albumin- timp -2 protein production rates of wild type GAL strain, gal1 Δ mutant and gal1 Δ hxk2 Δ mutants, respectively (◇: galactose, ◆: glucose, ○: HSA-TIMP-2, ●: cell dry weight, Δ: ethanol). As a result of analyzing the amount of HSA-TIMP-2 protein secreted into the culture, wild-type strain secreted albumin-timp-2 fusion protein at 21 mg / l, whereas gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain secreted at about 24 mg / l. It was. Given that the gal1hxk2 △ mutant strain cannot use galactose, the amount of produced cells is lower than that of the wild-type strain (12 g / L vs. 18 g / L), and the amount of protein produced per cell is gal1hxk2 △ mutant strain. It can be seen that it is about 70% higher than the wild type strain.

따라서, 본 발명의 gal1hxk2△ 변이주는 계속적인 포도당 공급조건에서 균체를 고농도를 배양할 수 있으며 동시에 GAL 프로모터로부터 재조합 단백질을 다량 발현시킬 수 있다. 또한 상기 균주는 탄소원으로 갈락토즈가 아닌 포도당을 이용하므로써 재조합 단백질 생산 비용을 절감시킬 수 있다. Therefore, the gal1 Δ hxk2 Δ mutant of the present invention can culture the cells at high concentration under continuous glucose supply conditions and at the same time can express a large amount of recombinant protein from the GAL promoter. In addition, the strain can reduce the cost of recombinant protein production by using glucose rather than galactose as a carbon source.

실시예 3: Y28G1H2UV74 변이주 제조 및 특성 분석Example 3: Preparation and Characterization of Y28G1H2UV74 Mutant

3-1. Y28G1H2UV74 변이주 제조 3-1. Y28G1H2UV74 Variation Manufacture

gal1hxk2△ 돌연변이 균주는 야생형 균주나 gal1△ 변이주에 비해 유용한 균주이나, 이 균주 보다 더 좋은 특성을 가진 균주를 개발하기 위해서 gal1hxk2△ 변이주를 대상으로 무작위 돌연변이를 유발한 후 단백질 분비 능력이 향상된 균주를 선별하였다. The gal1hxk2 △ mutant strain is more useful than the wild-type strain or gal1 △ mutant strain, but in order to develop a strain having better characteristics than the strain, the ability to secrete protein after inducing random mutations in the gal1hxk2 △ strain Improved strains were selected.

리포터 단백질로는 쌀 유래의 아밀라제를 사용하였으며, 돌연변이 유발원으로는 자외선을 사용하였다. GAL 프로모터로부터 아밀라제를 발현하는 pEU-Amyl 벡터 (도 4)를 gal1hxk2△ 변이주에 도입하여 아밀라제를 분비하는 형질전환체를 제조한 후, 상기 형질전환 균주 5 x 102 를 1 % 전분 및 0.5 % 갈락토즈가 포함된 유라실 결핍 합성(SC-URASG) 평판배지에 도말하고 자외선을 조사하였다. 30 ℃에서 5일간 배양한 다음 아이오다인 용액(0.3 % iodine, 0.6 % potassium iodine) 으로 염색하여 gal1hxk2△ 변이주보다 투명환을 더 크게 형성하는 콜로니들을 선별하였다. 투명환이 커졌다는 것은 아밀라제를 더 많이 분비하고 있음을 나타내는 것이다. 그러나 아밀라제 분비 증가는, 유전체 수준에서의 돌연변이에 의한 것인지 리포터 단백질을 코딩하고 있는 플라스미드 상의 돌연변이에 기인한 것인지 불명확하므로, 이를 확인하기 위한 실험을 더욱 실시하였다.Amylose derived from rice was used as a reporter protein, and ultraviolet light was used as a mutagen. A pEU-Amyl vector expressing amylase (FIG. 4) from the GAL promoter was introduced into the gal1 Δ hxk2 Δ mutant to prepare a transformant that secreted amylase, and then the transformed strain 5 × 10 2 was transferred to 1% starch and 0.5 A uracil deficient synthetic (SC-URASG) plate medium containing% galactose was plated and irradiated with ultraviolet light. After incubation at 30 ° C. for 5 days, colonies were selected to form a clear ring larger than the gal1 Δ hxk2 Δ mutants by staining with an iodide solution (0.3% iodine, 0.6% potassium iodine). The larger transparent ring indicates more amylase secretion. However, it is unclear whether the increase in amylase secretion is due to mutation at the genome level or due to mutations on the plasmid encoding the reporter protein, so further experiments were conducted to confirm this.

1차 선별된 균주들에서 pEU-Amyl 플라스미드를 제거한 후 다시 새로운 pEU-Amyl를 도입하였다. 이 균주들을 SC-URASG 배지에서 배양하고 아이오다인 용액으로 염색하여 투명환의 크기를 다시 조사한 결과, 대부분의 1차 선별 균주들은 모균주와 유사한 크기의 투명환을 형성하였으나, 그 중 Y28G1H2UV74로 명명한 균주는 gal1hxk2△ 변이주에 비하여 훨씬 큰 투명환을 형성하였다. Y28G1H2UV74 균주를 액체배지(1 % yeast extract, 2 % bacto-peptone, 0.1 M potassium phosphate buffer pH 6.7, 1 % glucose, and 0.1 % galactose)에서 배양하여 분비된 아밀라제 활성을 DNS 방법을 사용하여 분석하였다.After removing the pEU-Amyl plasmid from the first selected strains, new pEU-Amyl was introduced again. These strains were cultured in SC-URASG medium and stained with Iodine solution to re-examine the size of the clear ring. Most of the primary screening strains formed clear rings of the same size as the parent strain, but named Y28G1H2UV74. The strain formed a much larger clear ring than the gal1hxk2 △ mutant strain. The secreted amylase activity was analyzed by DNS method in the Y28G1H2UV74 strain was cultured in liquid medium (1% yeast extract, 2% bacto-peptone, 0.1 M potassium phosphate buffer pH 6.7, 1% glucose, and 0.1% galactose).

도 5는 Y28G1H2UV74 균주에서 발현 및 분비되는 아밀라제의 활성을 나타낸 것으로, "1"은 야생형 균주/pEY-Amyl이고, "2"는 hxk2△/pEY-Amyl 균주이고, "3"은 gal1△ 돌연변주/pEY-Amyl이고, "4"는 gal1hxk2△ 변이주/pEY-Amyl이고, "5"는 Y28G1H2UV74/pEY-Amyl 균주이다. 본 발명의 Y28G1H2UV74 균주는 대조군 및 gal1hxk2△ 변이주에 비하여 약 7배 이상의 높은 아밀라제를 분비율을 나타내었다.Figure 5 shows the activity of amylase expressed and secreted in the Y28G1H2UV74 strain, "1" is wild type strain / pEY-Amyl, "2" is hxk2 Δ / pEY-Amyl strain, "3" gal1 Δ mutation / pEY-Amyl, "4" is gal1 Δ hxk2 Δ strain / pEY-Amyl, and "5" is Y28G1H2UV74 / pEY-Amyl strain. Y28G1H2UV74 strain of the present invention showed a secretion rate of about 7 times higher amylase than the control and gal1 Δ hxk2 Δ mutant strain.

상기한 Y28G1H2UV74 균주는 대한민국 대전시 유성구에 소재한 한국생명공학 연구원 유전자은행에 2003년 12월 12일자로 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74로 명명하여 기탁하였으며, 기탁번호 KCTC 10568 BP를 부여받았다.  Said Y28G1H2UV74 strain was deposited with the Korea Biotechnology Research Institute Gene Bank in Yuseong-gu, Daejeon, Korea as December 12, 2003, and designated as Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74, and was given accession number KCTC 10568 BP.

Y28G1H2UV74 균주에 pEU-Amyl 플라즈미드 대신에 알부민-팀프-2 융합단백질을 발현하는 pHSATIMP 플라즈미드를 도입하여 발현한 결과 알부민-팀프-2 융합단백질도 야생형 균주와 gal1hxk2△ 변이주에 비해 1.5-2.0 이상 더 많이 분비되는 것을 확인할 수 있었다. As a result of introducing pHSATIMP plasmid expressing albumin-timp-2 fusion protein into Y28G1H2UV74 strain instead of pEU-Amyl plasmid, albumin-timf-2 fusion protein was also 1.5-2.0 or more than wild type strain and gal1 Δ hxk2 △ strain. It was confirmed that a lot of secretion.

3-2. Y28G1H2UV74 변이주 특성 분석3-2. Y28G1H2UV74 Mutant Characterization

Y28G1H2UV74 변이주에 pHSATIMP를 도입하고, 이를 YPDG 복합배지 (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose %)를 사용하여 5 L 발효조 (30oC, pH 5.5)에서 배양하였다. 이후, 배양액내 분비된 알부민-팀프-2 융합단백질의 양을 측정하였다.PHSATIMP was introduced into the Y28G1H2UV74 mutant, which was incubated in a 5 L fermenter (30 ° C, pH 5.5) using YPDG complex medium (yeast extract 1%, peptone 2%, dextrose 2%, galactose%). Thereafter, the amount of albumin-Timf-2 fusion protein secreted in the culture was measured.

도 6은 Y28G1H2UV74 변이주의 생장속도, 생장특성 및 알부민-팀프-2 융합단백질 생산율을 나타낸 것으로, Y28G1H2UV74 변이주는 gal1hxk2△ 변이주와 비교하여 생장속도와 최종 세포농도는 비슷하였으나, 알부민-팀프-2 융합 단백질 발현율은 약 50 % 정도 우수하였다. 또한 Y28G1H2UV74 변이주는 야생형 균주와 비교하였을 때, 동량의 균체에 대비하여 단백질 형성량은 약 3배 높았다. 그 외에도 Y28G1H2UV74 변이주는 gal1hxk2△ 변이주에 비하여 에탄올 생산량이 낮은 것으로 확인되어, 에탄올 생성량을 줄이면 재조합 단백질 생산량을 늘릴 수도 있음을 나타내었다. Figure 6 shows the growth rate, growth characteristics, and albumin-timp-2 fusion protein production rate of Y28G1H2UV74 mutant strain , Y28G1H2UV74 mutant strain growth rate and final cell concentration compared to the gal1hxk2 △ mutant strain , but albumin-timf-2 The fusion protein expression rate was about 50%. In addition, compared with the wild type strain, Y28G1H2UV74 mutant protein was about 3 times higher than the same amount of bacteria. In addition, the Y28G1H2UV74 mutant was found to be lower in ethanol production than the gal1hxk2 △ mutant strain , indicating that reducing ethanol production may increase recombinant protein production.

상기에 언급한 바와 같이, 본 발명의 gal1hxk2△ 변이주 및 사카로마이세스 세레비지애 Y28G1H2UV74는 야생형 사카로마이세스 세레비지애 균주에 비하여 현저히 우수한 재조합 단백질 생산 효율을 나타낸다. 또한 상기 균주들은 갈락토즈를 탄소원으로 이용하지 않아, GAL 프로로터를 이용한 재조합 단백질 생산시 갈락토즈를 발현유도물질로만 사용하고 탄소원으로 포도당을 사용하는 특성을 가지므로써, 경제적이고 간편한 재조합 단백질 생산시스템에 유용한 숙주로 사용가능한다. As mentioned above, the gal1 Δ hxk2 Δ strains and Saccharomyces cerevisiae Y28G1H2UV74 of the present invention exhibit significantly superior recombinant protein production efficiency compared to the wild type Saccharomyces cerevisiae strain. In addition, since the strains do not use galactose as a carbon source, the galactose is used only as an expression-inducing substance and glucose is used as a carbon source when producing recombinant proteins using a GAL prorotor. It can be used as a useful host.

<110> The Education & Research Foundation for Industry, University, and Research Institute in Chungnam National University <120> A NOVEL SACCAROMYCES CEREVISIAE STRAIN WITH ENHANCED RECOMBINANT PROTEIN PRODUCTION CAPABILITY <130> dp20035116kr <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 ccctctagag aatactgaac gccatag 27 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cccggatcct agcgtactta ttatgtg 27 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cccggatcct gccctttttc tacttat 27 <210> 4 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 cccgaattcc aacattccgg aatctgaa 28 <110> The Education & Research Foundation for Industry, University, and Research Institute in Chungnam National University <120> A NOVEL SACCAROMYCES CEREVISIAE STRAIN WITH ENHANCED RECOMBINANT          PROTEIN PRODUCTION CAPABILITY <130> dp20035116kr <160> 4 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 ccctctagag aatactgaac gccatag 27 <210> 2 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 cccggatcct agcgtactta ttatgtg 27 <210> 3 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 cccggatcct gccctttttc tacttat 27 <210> 4 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 cccgaattcc aacattccgg aatctgaa 28

Claims (4)

GAL1 유전자 및 HXK2 유전자가 파괴된 사카로마이세스 세레비지애 변이주.Saccharomyces cerevisiae strains in which the GAL1 gene and HXK2 gene were destroyed. 제 1항에 있어서, 상기 사카로마이세스 세레비지애는 유전자형 MATα pep4::HIS4 prb-△1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1::tc5 hxk2::tc5를 포함하는 것인 사카로마이세스 세레비지애.The method of claim 1, wherein the Saccharomyces cerevisiae genotype MATα pep4 :: HIS4 prb-Δ1.6R can1 his3-20 ura3-52 gal1 :: tc5 hxk2 :: tc5 Serenity. KCTC 10568 BP로 기탁된 사카로마이세스 세레비지애 변이주.Saccharomyces cerevisiae strain deposited with KCTC 10568 BP. (a) GAL1, GAL2, GAL7GAL10 프로모터로 이루어진 군으로부터 선택된 프로모터하에 발현이 조절되는 유전자를 포함하는 벡터를 제 1항 또는 제 2항에 따른 사카로마이세스 세레비지애에 형질전환하고; 및(a) transforming a Saccharomyces cerevisiae according to claim 1 or 2 with a vector comprising a gene whose expression is regulated under a promoter selected from the group consisting of GAL1, GAL2, GAL7 and GAL10 promoters; And (b) 상기 형질전환주를 갈락토즈 존재하에 배양하여 재조합 단백질을 생산하는 것을 포함하는 재조합 단백질 생산방법. (b) culturing the transformant in the presence of galactose to produce a recombinant protein.
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