KR100564163B1 - The Enzyme Concerning in Biosynthesis of Ribostamycin and the Genes Thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 리보스타마이신(Rbm) 생합성에 관여하는 효소 및 그 유전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터의 염기서열, 리보스타마이신 생합성계 효소인 DOI 신세이즈[2-deoxy-scyllo-inosose (DOI) synthase], AAC(3)(aminoglycoside-N-3-acetyltransferase) 및 상기 효소를 코딩하는 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to an enzyme involved in ribostamycin (Rbm) biosynthesis and a gene thereof, and more specifically, a base sequence of a gene cluster involved in ribostamycin biosynthesis, a DOI synthase that is a ribostamycin biosynthetic enzyme [ 2-deoxy- scyllo- inosose (DOI) synthase], AAC (3) (aminoglycoside-N-3-acetyltransferase) and genes encoding the enzymes.
본 발명에 따른 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터, DOI 신세이즈 및 AAC(3)는 리보스타마이신 및 이와 유사한 신규 아미노글리코시드계 항생제의 제조에 유용하다.Gene clusters involved in ribostamycin biosynthesis, DOI synthase and AAC (3) according to the invention are useful for the preparation of ribostamycin and similar novel aminoglycoside based antibiotics.
리보스타마이신, 스트렙토마이세스, DOI 신세이즈, AAC(3)Ribostamycin, Streptomyces, DOI Synthase, AAC (3)
Description
도 1은 아미노글리코시드-아미노사이클리톨(AmAc)의 구조를 나타낸 것으로, A는 부티로신 B(Bn B)를 나타내고, B는 Rbm을 나타낸다.Figure 1 shows the structure of aminoglycoside-aminocyclitol (AmAc), A represents butyrosine B (Bn B), B represents Rbm.
도 2는 부티로신과 Rbm 생합성 유전자 클러스터의 유전자 지도를 나타낸 것이다. 유사한 유전자를 코딩하는 단백질들은 같은 화살표로 나타내었고, 유전자 지도상의 B, E 및 H는 각각 BamHI, EcoRI 및 HindIII를 나타낸다.Figure 2 shows a gene map of the butyrosine and Rbm biosynthetic gene cluster. Proteins encoding similar genes are indicated by the same arrows, and B, E and H on the genetic map represent Bam HI, Eco RI and Hin dIII, respectively.
도 3은 S. ribosidificus에서의 Rbm 합성 예상경로를 나타낸 것이다. 1은 D-글루코오스, 2는 글루코오스-6-인산, 3은 DOI, 4는 2-데옥시-실로-이노사민, 5는 2-데옥시-3-아미노-실로-이노소스, 6은 2-데옥시스트렙타민, 7은 2-아미노-2-데옥시-D-글루코오스, 8은 네아민 및 9는 리보스타마이신을 나타낸다.Figure 3 shows the expected route of Rbm synthesis in S. ribosidificus . 1 is D-glucose, 2 is glucose-6-phosphate, 3 is DOI, 4 is 2-deoxy-syl-inosamine, 5 is 2-deoxy-3-amino-syl-inosose, 6 is 2- Deoxystreptamine, 7 represents 2-amino-2-deoxy-D-glucose, 8 represents neamine and 9 represents ribostamycin.
도 4는 S. lividans TK24에서 3일 동안 발현된 RbmA의 SDS-PAGE 결과를 나타낸 것이다. 레인 1은 대조군인 S. lividans TK24/pIBR25에서 발현된 전체 단백질을 나타내고, 레인 2는 S. lividans TK24/pBS2의 전체 단백질을 나타내며, M은 단백질 마커(Novagen, USA)를 나타낸다. RbmA는 박스로 나타내었다.Figure 4 shows the SDS-PAGE results of RbmA expressed for 3 days in S. lividans TK24.
도 5는 S. lividans 형질전환체에서 정제한 조효소액의 DOI 합성효소 활성을 HPLC로 분석한 결과이다. 화살표는 DOI의 옥심 유도체 피크를 나타낸다.Figure 5 shows the results of HPLC analysis of DOI synthase activity of the crude enzyme solution purified from S. lividans transformant. Arrows indicate oxime derivative peaks of DOI.
도 6는 RbmI의 SDS-PAGE 결과를 나타낸 것이다. 레인 1은 세균 파쇄액, 레인 2와 3은 Ni2+ 친화성 크로마토그래피를 통한 정제액, 및 레인 4는 단백질 마커(Novagen, USA)를 나타낸다. 화살표는 RbmI를 나타낸다.Figure 6 shows the SDS-PAGE results of RbmI.
도 7은 RbmI와 반응시킨 AmAcs의 아세틸레이션 여부를 TLC로 분석한 사진이다. 레인 1, 2, 3, 4, 5 및 6은 각각 카나마이신, 리보스타마이신, 아프라마이신, 네오마이신, 겐타마이신 및 스펙티노마이신에 코엔자임 A를 첨가하지 않은 대조군 시료이고, 1' ~ 6'은 코엔자임 A를 첨가하여 반응시킨 시료이다. Figure 7 is a photograph analyzed by TLC whether the acetylation of AmAcs reacted with RbmI.
도 8은 아세틸화된 AmAcs의 항균활성을 분석한 것이다. Apm, Km, Rbm, Nem 및 Gm은 각각 아프라마이신, 카나마이신, 리보스타마이신, 네오마이신 및 겐타마이신을 나타내고, Rxn, Ref 및 Std는 각각 반응시료, 대조군 시료 및 표준시료를 나타낸다. 8 is an analysis of the antimicrobial activity of acetylated AmAcs. Apm, Km, Rbm, Nem and Gm represent apramycin, kanamycin, ribostamycin, neomycin and gentamicin, respectively, and Rxn, Ref and Std represent reaction samples, control samples and standard samples, respectively.
본 발명은 리보스타마이신(Rbm) 생합성에 관여하는 효소 및 그 유전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터의 염기서열, 리보스타마이신 생합성계 효소인 DOI 신세이즈[2-deoxy-scyllo- inosose (DOI) synthase], AAC(3)(aminoglycoside-N-3- acetyltransferase) 및 상기 효소를 코딩하는 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to an enzyme involved in ribostamycin (Rbm) biosynthesis and a gene thereof, and more specifically, a base sequence of a gene cluster involved in ribostamycin biosynthesis, a DOI synthase that is a ribostamycin biosynthetic enzyme [ 2-deoxy- scyllo -inosose (DOI) synthase], AAC (3) (aminoglycoside-N-3-acetyltransferase) and genes encoding the enzyme.
DOS를 포함하는 아미노글리코시드-아미노사이클리톨(AmAc) 항생제는 넓은 항균 스펙트럼을 가지고 있어 의학적으로 중요한 항생제 중 하나이다. AmAc를 화학적 구조면에서 보면, 두가지 주요 형태로 나눌 수 있다. 한가지 형태는 리보스타마이신(Rbm), 부티로신(Bn) 및 네오마이신(Nm)과 같은 4,5-disubstituted DOS(deoxystreptamine)이고, 다른 하나는 카나마이신(Km) 및 겐타마이신(Gm)과 같은 4,6-disubstituted DOS이다.Aminoglycoside-aminocyclitol (AmAc) antibiotics, including DOS, have a broad antimicrobial spectrum and are one of the most important medical antibiotics. In terms of chemical structure, AmAc can be divided into two main forms. One form is 4,5-disubstituted DOS (deoxystreptamine), such as ribostamycin (Rbm), butyrosine (Bn), and neomycin (Nm), and the other is 4, such as kanamycin (Km) and gentamicin (Gm). , 6-disubstituted DOS.
이들 항생제의 유전적 생화학적 연구는 Bacillus circulans으로부터 Bn 생합성 유전자를 분리한 것으로부터 시작되었으며 (Ota, Y. et al., J. antibiot., 53:1158, 2000), 그 후 엑티노마이세테스(actinomycetes)로부터의 Gm, Km 및 토브라마이신(Tm) 유전자 클러스터가 발견되었다 (Kharel, M.K. et al., FEMS Microbiol. Lett., 230:185, 2004). Genetic biochemical studies of these antibiotics began with the isolation of Bn biosynthetic genes from Bacillus circulans (Ota, Y. et al ., J. antibiot., 53: 1158, 2000), followed by Actinomycetes Gm, Km and tobramycin (Tm) gene clusters from actinomycetes were found (Kharel, MK et al. , FEMS Microbiol. Lett ., 230: 185, 2004).
엑티노마이세테스가 4,5-disubstituted AmAc의 주된 생산균이지만, 엑티노마이세테스에서의 상기 항생제의 생합성 유전자에 관한 보고는, M. chalcea 및 S. fradiae의 AAC(3)(aminoglycoside-N-3-acetyltransferase), S. fradiae의 Km 카이네이즈 및 S. ribosidificus의 Rbm 포스포트랜스퍼라아제를 제외하고는 없는 실정이다 (Salauze, D. et al., Gene, 101:143, 1991, Bibb, M.J. et al., Mol. Gen. Genet., 199:26, 1985, Hoshiko, S. et al., Gene, 68:285, 1988).Although actinomycetes is the main producer of 4,5-disubstituted AmAc, reports on the biosynthetic genes of the antibiotics in actinomycetes have been reported by AAC (3) (aminoglycoside-) of M. chalcea and S. fradiae . N-3-acetyltransferase), Km kinase from S. fradiae and Rbm phosphotransferase from S. ribosidificus (Salauze, D. et al ., Gene , 101: 143, 1991, Bibb, MJ et al ., Mo. Gen. Genet ., 199: 26, 1985, Hoshiko, S. et al ., Gene , 68: 285, 1988).
Rbm은 DOS, 네오사민 C(neosamine C) 및 리보오스의 세가지 서브유닛으로 구 성된다. 이는 Bn B의 C1-NH2에 AHBA[2R-4-amino-2-hydroxy butric acid]가 접합되어 있는 구조이다 (도 1). 이러한 접합은 Km B를 ABK(arbekacin)형태로, Km A를 아미카신(amikacin)의 형태로 하여 의학적으로 사용하는데도 이용되고 있다.Rbm consists of three subunits: DOS, neosamine C and ribose. This is a structure in which AHBA [2R-4-amino-2-hydroxy butric acid] is conjugated to C1-NH 2 of Bn B (FIG. 1). This conjugation is also used for medical use in the form of Km B in the form of ABK (arbekacin) and Km A in the form of amikacin.
Rbm이 Bn 생합성에서의 중간생성물이라는 보고가 있다 (Baud, H. J. et al., Antibiot., 30:720, 1977). DOI(2-deoxy-scyllo-inosose). 신세이즈(BtrC)는 G-6-P(글루코오스-6-인산)으로부터 DOI의 생성을 촉매한다 (Kudo, F. et al., J. Antibiot., 52:559, 1999). DOI는 B. circulans의 DOS 생합성에서 L-글루타민:DOI 아미노트랜스퍼라아제(GLA)에 의하여 트랜스아미네이션되어 2-deoxy-scyllo- inosamine으로 전환된다 (Tamegai, H. et al., J. Antibiot., 55:707, 2002). 카테콜(catechol)의 화학-효소적 합성에 사용되는 DOI 신세이즈 활성을 이용하여, BtrC의 성질과 활성 부위(Lys-141)의 역할이 밝혀졌다 (Nango, E. et al., J. Org. Chem., 69:593, 2004). 그러나, 아직까지 S. ribosidificus의 Rbm의 생합성 유전자 클러스터에 대한 염기서열 및 Rbm 생합성 효소에 대한 화학적 성질분석에 대한 보고는 없는 실정이다. It is reported that Rbm is an intermediate in Bn biosynthesis (Baud, HJ et al ., Antibiot., 30: 720, 1977). 2-deoxy- scyllo- inosose (DOI). Synthase (BtrC) catalyzes the production of DOI from G-6-P (glucose-6-phosphate) (Kudo, F. et al ., J. Antibiot ., 52: 559, 1999). DOI is L- glutamine biosynthesis of DOS in B. circulans:. DOI by amino transferase dehydratase (GLA) is trans-amino Nation 2-deoxy- scyllo - is converted to inosamine (Tamegai, H. et al, J. Antibiot. , 55: 707, 2002). Using the DOI synthase activity used for the chem-enzymatic synthesis of catechol, the nature of BtrC and the role of the active site (Lys-141) have been revealed (Nango, E. et al ., J. Org Chem ., 69: 593, 2004). However, there have been no reports on the sequencing of Rbm biosynthetic gene clusters of S. ribosidificus and the chemical characterization of Rbm biosynthetic enzymes.
이에 본 발명자들은, S. ribosidificus의 염색체 DNA에서 Rbm의 생합성 유전자 클러스터로 예상되는 유전자 단편을 클로닝하여, 염기서열을 결정하고, Rbm의 생합성 유전자를 대량 발현시킨 후, 정제된 단백질의 생화학적 분석을 통하여 상기 클로닝된 유전자 단편이 Rbm의 생합성 유전자 클러스터임을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.Accordingly, the present inventors cloned the gene fragments expected to be biosynthetic gene clusters of Rbm from the chromosomal DNA of S. ribosidificus to determine the sequencing, and to express the biosynthetic genes of Rbm in a large amount, and then biochemical analysis of the purified protein Through the cloned gene fragment confirmed that the biosynthetic gene cluster of Rbm was completed the present invention.
본 발명의 목적은 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터의 염기서열을 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a nucleotide sequence of a gene cluster involved in ribostomycin biosynthesis.
본 발명의 다른 목적은 리보스타마이신 생합성계 효소인 DOI 신세이즈 및 이를 코딩하는 유전자를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide a DOI synthase that is a ribotomycin biosynthetic enzyme and a gene encoding the same.
본 발명의 또 다른 목적은 리보스타마이신 생합성계 효소인 아미노글리코시드-N-아세틸트랜스퍼라아제[AAC(3)] 및 이를 코딩하는 유전자를 제공하는데 있다.
Still another object of the present invention is to provide an aminoglycoside-N-acetyltransferase [AAC (3)], which is a ribostamycin biosynthetic enzyme, and a gene encoding the same.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩하는 racP, 서열번호 2의 아미노산 서열을 코딩하는 racO, 서열번호 3의 아미노산 서열을 코딩하는 racN, 서열번호 4의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmI, 서열번호 5의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmM, 서열번호 6의 아미노산 서열을 코딩하는 racL, 서열번호 7의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmH, 서열번호 8의 아미노산 서열을 코딩하는 racK, 서열번호 9의 아미노산 서열을 코딩하는 racJ, 서열번호 10의 아미노산 서열을 코딩하는 racI, 서열번호 11의 아미노산 서열을 코딩하는 racH, 서열번호 12의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmG, 서열번호 13의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmF, 서열번호 14의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmE, 서열번호 15의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmD, 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmA, 서열 번호 17의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmB, 서열번호 18의 아미노산 서열을 코딩하는 rbmC, 서열번호 19의 아미노산 서열을 코딩하는 racA, 서열번호 20의 아미노산 서열을 코딩하는 racB, 서열번호 21의 아미노산 서열을 코딩하는 racC, 서열번호 22의 아미노산 서열을 코딩하는 rph, 서열번호 23의 아미노산 서열을 코딩하는 racD, 서열번호 24의 아미노산 서열을 코딩하는 racE, 서열번호 25의 아미노산 서열을 코딩하는 racF, 및 서열번호 26의 아미노산 서열을 코딩하는 racG를 포함하는 리보스타마이신(Rbm) 생합성계 유전자 클러스터를 제공한다.In order to achieve the above objects, the amino acid sequence of the invention SEQ ID NO: to 1 encoding the amino acid sequence of racP, racN encoding racO, amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 4 encoding the amino acid sequence of encoding the amino acid sequence of encoding the amino acid sequence of encoding the amino acid sequence of encoding rbmI, SEQ ID NO: 5 rbmM, SEQ ID NO: 6 racL, SEQ ID NO: 7 rbmH, SEQ ID NO: 8 racK, SEQ ID NO: to 9 encoding the amino acid sequence of encoding the racJ, amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 racI, racH encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 11, rbmG encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 12, SEQ ID NO: 13 encoding the amino acid sequence of rbmF amino acid sequence of SEQ ID NO: 14 that encodes the amino acid sequence of the rbmE, SEQ ID NO: rbmD to 15 encoding the amino acid sequence of, SEQ ID NO: 16 to Encoding the amino acid sequence of encoding the amino acid sequence of encoding rbmA, SEQ ID NO: 17 rbmB, SEQ ID NO: racA, SEQ ID NO: 20 of the 18 encoding the amino acid sequence of rbmC, encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 19 racB, SEQ ID NO: racC to 21, encoding the amino acid sequence of, SEQ ID NO: 22 of the amino acid rph encoding the sequence of SEQ ID NO racD to 23, encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: encoding a racE, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 25 to 24 encoding the amino acid sequence of RacF, and Ribostamycin (Rbm) biosynthetic gene cluster comprising racG encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 26 is provided.
본 발명에 있어서, 상기 유전자 클러스터는 Streptomyces ribosidificus 유래인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the gene cluster may be characterized as derived from Streptomyces ribosidificus .
본 발명은 또한, 서열번호 4의 아미노산 서열을 가지는 리보스타마이신 생합성계 효소인 DOI 신세이즈 및 상기 DOI 신세이즈를 코딩하는 유전자(rbmA)를 제공한다.The present invention also provides a DOI synthase, which is a ribotomycin biosynthetic enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and a gene ( rbmA ) encoding the DOI synthase.
본 발명은 또한, 상기 유전자를 함유하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 박테리아 및 상기 형질전환된 박테리아를 배양하는 것을 특징으로 하는 DOI 신세이즈의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a DOI synthase, comprising culturing the recombinant vector containing the gene, the bacteria transformed with the recombinant vector and the transformed bacteria.
본 발명은 또한, 서열번호 4의 아미노산 서열을 가지는 리보스타마이신 생합성계 효소인 아미노글리코시드-N-아세틸트랜스퍼라아제[AAC(3)] 및 상기 AAC(3)를 코딩하는 유전자(rbmI)를 제공한다.The present invention also relates to an aminoglycoside-N-acetyltransferase [AAC (3)], which is a ribostamycin biosynthetic enzyme having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 4, and a gene ( rbmI ) encoding the AAC (3). to provide.
본 발명은 또한, 상기 유전자를 함유하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 박테리아 및 상기 형질전환된 박테리아를 배양하는 것을 특징으로 하는 아미노글리코시드-N-아세틸트랜스퍼라아제[AAC(3)]의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides an aminoglycoside-N-acetyltransferase [AAC (3)] comprising culturing a recombinant vector containing the gene, a bacterium transformed with the recombinant vector, and the transformed bacterium. It provides a method of manufacturing.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not to be construed as being limited by these examples.
본 발명에서 사용된 S. ribosidificus(ATCC21294)와 S. lividans TK24(US 20030142745 A1)는 28℃에서 ISP2(Difco, USA) 및 R2YE(US 5,843,735) 배지를 사용하여 배양하였다. 또한, 본 발명에서는 서브클로닝용 호스트로 E. coli XL1 blue(Stratagene, USA)를 사용하였고, 유전자 발현용 호스트로 E. coli BL21(DE3)(Stratagene, USA)을 사용하였다. 염색체 라이브러리의 구축에는 pOJ446(US 20040053274A1)을 사용하였고, E. coli에서의 유전자 발현을 위해서는 pET-32a(+)(Novagene, USA)를 사용하였다. S. lividans TK24에서의 유전자 발현을 위하여 pIBR25(Sthapit, B. et al., FEBS Lett., 566:201, 2004)를 사용하였다. S. lividans TK24에서 재조합 백터를 유지하기 위하여, thiostrepton(50㎍/ml)를 배지에 첨가하여 배양하였다. S. ribosidificus (ATCC21294) and S. lividans TK24 (US 20030142745 A1) used in the present invention were cultured using ISP2 (Difco, USA) and R2YE (US 5,843,735) medium at 28 ° C. In the present invention, E. coli XL1 blue (Stratagene, USA) was used as a subcloning host, and E. coli BL21 (DE3) (Stratagene, USA) was used as a host for gene expression. POJ446 (US 20040053274A1) was used to construct the chromosome library, and pET-32a (+) (Novagene, USA) was used for gene expression in E. coli . PIBR25 (Sthapit, B. et al., FEBS Lett. , 566: 201, 2004) was used for gene expression in S. lividans TK24. In order to maintain the recombinant vector in S. lividans TK24, thiostrepton (50 µg / ml) was added to the culture medium.
실시예 1. DNA 라이브러리 구축 및 코스미드 라이브러리 스크리닝Example 1 DNA Library Construction and Cosmid Library Screening
DNA 라이브러리를 구축하기 위하여, S. ribosidificus의 염색체 DNA를 MboI를 사용하여, 0.5~5분 간격의 여러 시간동안 부분 절단하여 분주한 다음, 아가로오 즈 겔 전기영동하였다. 35~45kb 크기의 단편을 포함한 부분을 취하여, 알칼라인 포스파타아제를 처리하고, BamHI과 HpaI으로 처리된 pOJ446과 라이게이션하였다. 라이게이션된 시료의 인비트로 팩키징은 GigapackIII XL(Stratagene, USA)을 사용하여 행하였다.To construct the DNA library, chromosomal DNA of S. ribosidificus was partially digested for several hours at 0.5-5 minute intervals using Mbo I, followed by agarose gel electrophoresis. A portion containing a 35-45 kb fragment was taken, treated with alkaline phosphatase and ligated with pOJ446 treated with Bam HI and Hpa I. In vitro packaging of the ligated samples was done using GigapackIII XL (Stratagene, USA).
S. ribosidificus의 코스미드 라이브러리는 S. ribosidificus의 염색체 DNA로부터 얻은 DOI 신세이즈 GLA의 부분서열을 프로브로 사용하여 스크리닝하였다. DOI 신세이즈 프로브는 랜덤 프라이머 라벨링 키트(Stratagene, USA)를 사용하여 32P-dCTP(Perkin-Elmer Life Science, USA)로 표지하였으며, 겔 여과법으로 정제하여 프로브로 사용하였다. Cosmid libraries of S. ribosidificus were screened using a partial sequence of DOI synthase GLA obtained from the chromosomal DNA of S. ribosidificus as a probe. The DOI synthase probe was labeled with 32P-dCTP (Perkin-Elmer Life Science, USA) using a random primer labeling kit (Stratagene, USA), purified by gel filtration and used as a probe.
하이브리다이제이션은 65℃에서 6시간동안 10㎖의 2X SSC용액에서 수행하였다. 시퀀싱은 디데옥시 체인 터미네이션법을 사용하여 자동 서열기에서 수행하였으며, 결정된 서열은 DNA 스타 프로그램 팩키지(DNASTAR, Inc., USA)를 이용하여 정리하였다. 가능한 ORFs(open reading frames)는 FramePlot (http://www.nih.go.jp/~jun/cgi-bin/frameplot.pl)을 사용하여 확인하였으며, BLAST(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/)를 사용하여 상동성을 검색하였다.Hybridization was performed in 10 ml of 2 × SSC solution at 65 ° C. for 6 hours. Sequencing was performed in an automated sequencer using dideoxy chain termination method, and the determined sequences were arranged using DNA star program package (DNASTAR, Inc., USA). Possible ORFs (open reading frames) were identified using FramePlot (http://www.nih.go.jp/~jun/cgi-bin/frameplot.pl) and BLAST (http: //www.ncbi.nlm) homology was searched using .nih.gov / BLAST /).
S. ribosidificus의 코스미드 라이브러리와 DOI 신세이즈의 부분 염기서열의 콜로니 하이브리다이제이션 결과, 4개의 독립된 클론을 얻었다. DOI 신세이즈와 GLA의 염기서열에서 디자인된 서열번호 27 내지 30의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행한 결과, 각각 345bp 및 270bp 크기의 예상과 같은 PCR 산물이 생성되는 것을 확인하였다. 그중 32kb가 넘는 단편을 pBRM4로 명명하고, 서열을 분석하였다. As a result of colony hybridization of the cosmid library of S. ribosidificus and the partial sequence of the DOI synthase, four independent clones were obtained. PCR was performed using primers of SEQ ID NOs: 27 to 30 designed from base sequences of DOI synthase and GLA. As a result, PCR products of 345bp and 270bp size were generated. Among them, fragments larger than 32 kb were named pBRM4 and sequenced.
서열번호 27(DOIS 1): 5'-ACTCSGTSCTSTCSCTSAAGCAGGCS-3'SEQ ID NO: 27 (DOIS 1): 5'-ACTCSGTSCTSTCSCTSAAGCAGGCS-3 '
서열번호 28(DOIS 2): 5'-CGTGSCCSACSGTGTGSCCGTACT-3'SEQ ID NO: 28 (DOIS 2): 5'-CGTGSCCSACSGTGTGSCCGTACT-3 '
서열번호 29(AT 1): 5'-TSGGSGCSGGSGACGAGGTSATC-3'SEQ ID NO: 29 (AT 1): 5'-TSGGSGCSGGSGACGAGGTSATC-3 '
서열번호 30(AT 2): 5'-TGSGCCTGSGCGCAGTCCTCGAT-3'SEQ ID NO: 30 (AT 2): 5'-TGSGCCTGSGCGCAGTCCTCGAT-3 '
실시예 2. 리보스타마이신 생합성 유전자 클러스터의 서열분석Example 2. Sequencing of Ribostatamycin Biosynthetic Gene Clusters
pBRM4의 31.892kb 구역에서 26개의 ORFs를 가진 클러스터가 확인되었다 (도 2). 상기 클러스터는 Rbm 생합성 유전자(rbmA, rbmB, rbmC, rbmD, rbmG 및 rbmH), 저항성 유전자(rbmI 및 rph) 및 트랜스포트 유전자(rbmE 및 rbmF)를 포함하고 있었다. A cluster with 26 ORFs in the 31.892kb region of pBRM4 was identified (FIG. 2). The cluster could contain Rbm biosynthetic genes (rbmA, rbmB, rbmC, rbmD , rbmG and rbmH), resistance genes (rbmI and rph) and transport genes (rbmE and rbmF).
모든 생합성 유전자는 같은 방향으로 전사되며, 저항성 유전자는 생합성 유전자의 측면에 위치하여 반대 방향으로 전사되었다. 모든 ORFs는 전형적인 엑티노마이세스의 codon usage(73%의 평균 G+C 함량) 사용하고 있었다. All biosynthetic genes were transcribed in the same direction, while resistance genes were located on the side of the biosynthetic gene and transcribed in the opposite direction. All ORFs were using the typical actinomyces codon usage (average 73% G + C content).
(1) Rbm 생합성 유전자(1) Rbm biosynthetic gene
rbmA 유전자에 의해서 코딩되는 단백질의 예상 아미노산 서열은 Tbm 생산 균주인 S. tenebrarius의 TbmA(accession no. CAE22471), Gm 생산균인 M. echinospora의 GtmA(accession no. BAC41210) 및 Bn 생산균주인 B. circulans의 BtrC(accession no. 41210)와 각각 62%, 55% 및 37%의 상동성을 나타내었다. 상기 모든 단백질들은 NAD+ 및 Co2+ 존재하에서 G-6-P를 이용하여 DOI의 생성을 촉매하는 효소이다 (도 3).expected amino acid of the protein encoded by the gene sequences of Tbm rbmA TbmA producing strain of S. tenebrarius (accession no. CAE22471) , Gm -producing strain of the M. echinospora GtmA (accession no. BAC41210 ) , and Bn-producing strain B. The homology of circulans with BtrC (accession no. 41210) was 62%, 55% and 37%, respectively. All these proteins are enzymes that catalyze the production of DOI using G-6-P in the presence of NAD + and Co 2+ (FIG. 3).
다른 상동체들 중에는 여러 생물의 DHQ(3-dehydroquuinate) 신세이즈를 포함하고 있다. RbmA의 102LGGGVTGNITGLM114 서열은 DHQ 신세이즈에서 발견되는 NAD+ 부착 모티브인 GXXGXXXG와 일치한다. 상기 결과들로 RbmA가 DOI의 생성에 관여하고 있다는 것을 알 수 있었다. Other homologues include DHQ (3-dehydroquuinate) syntheses of various organisms. The 102 LGGGVTGNITGLM 114 sequence of RbmA is consistent with GXXGXXXG, the NAD + attachment motif found in the DHQ synthase. The results show that RbmA is involved in the generation of DOI.
RbmB는 여러 AmAc 생산균주의 GLA와 유사성을 가지는 44.9kDa, pI 5.45의 폴리펩티드를 코딩하고 있었다. S. tenebrarius의 TbmB(accession no. CAE22472), M. echinospora의 GtmB(accession no. CAE06512) 및 B. circulans의 BtrS(accession no. 41204)와 각각 66%, 60% 및 40%의 상동성을 나타내었다. BtrS는 DOI의 트랜스아미네이션을 촉매하여, 부티로신(butirosin) 생합성 경로에서 L-글루타민과 PLP가 존재할 때, 2-deoxy-scyllo-inosamine을 생산한다. 상기 상동성은 RbmB가 S. ribosidificus의 DOS 생합성 시, RbmA 반응 상물의 트랜스아미네이션에 관여한다는 것을 나타낸다. RbmB encodes a 44.9 kDa, pi 5.45 polypeptide having similarities to GLA of several AmAc producing strains. TbmB (accession no. CAE22472) of S. tenebrarius, GtmB (accession no. CAE06512) of M. echinospora , and BtrS (accession no. 41204) of B. circulans , respectively, showed 66%, 60% and 40% homology. It was. BtrS catalyzes transamimination of DOI, producing 2-deoxy-scyllo-inosamine in the presence of L-glutamine and PLP in the butirosin biosynthetic pathway. The homology indicates that RbmB is involved in transamimination of the RbmA reaction phase upon DOS biosynthesis of S. ribosidificus .
RbmC는 35.5 kDa, pI5.22의 폴리펩티드를 코딩하고, 이 폴리펩티드는 S. tenebrarius의 TacD 및 M. echinospora의 GacH와 각각 62% 및 42%의 상동성을 나타내었다. 상기의 단백질들은 Tbm의 네오사민 C(neosamine C) 또는 아날로그 서브유닛의 생합성에서 글루코사민 서브유닛의 산화에 관여할 것이라고 추정되는 것들이다. RbmC encodes a polypeptide of 35.5 kDa, pI5.22, which shows 62% and 42% homology with TacD of S. tenebrarius and GacH of M. echinospora , respectively. These proteins are presumed to be involved in the oxidation of glucosamine subunits in the biosynthesis of the neosamine C or analog subunits of Tbm.
RbmG는 Rbm 클러스터의 TacD와 상동성을 나타내었다. 네오사민 C 서브유닛이 Rbm에서 변하지 않는 것과 같이, 디하이드로게네이즈 또는 뒤따르는 RbmH에 의한 트랜스아미네이션에 의한 글루코사민의 디하이드로게네이션이 기대된다.RbmG showed homology with the TacD of the Rbm cluster. As the neosamine C subunit does not change at Rbm, dehydrogenation of glucosamine by dihydrogenase or subsequent transamimination with RbmH is expected.
그러나, Bn 유전자 클러스터 서열에서는 아직까지 RbmC 및 RbmG 상동체가 발견되지 않았다. Bn 클러스터의 BtrM와 같이 RbmD의 활성에 의한 DOS의 글리코실레이션이 예상된다. 상기의 모든 생합성 유전자들이 Rbm의 구조와 잘 부합하고 있다.However, no RbmC and RbmG homologues have yet been found in the Bn gene cluster sequence. Like BtrM in Bn clusters, glycosylation of DOS due to RbmD activity is expected. All of these biosynthetic genes are in good agreement with the structure of Rbm.
(2) 저항성 유전자(2) resistance genes
Rbm 생합성계 유전자 클러스터에서, Rbm 생합성 유전자의 측면에는 두개의 저항성 유전자(rbmI 및 rph)가 위치한다. rbmI가 코딩하는 폴리펩티드는 여러 AmAc 생산균의 AAC(3)과 상동성을 가졌다. S. fradiae의 AACC8(accession no. P29809), S. rimosus의 AACC7(accession no. P30180), Streptomyces griseus의 kan(accession no. BAA78619)과 각각 70%, 58% 및 55%의 유사성을 보였다. In the Rbm biosynthetic gene cluster, two resistance genes ( rbmI and rph ) are located on the side of the Rbm biosynthetic gene. The polypeptide encoded by rbmI had homology with AAC (3) of various AmAc producing bacteria. AACC8 (accession no. P29809) in S. fradiae, AACC7 of S. rimosus (accession no. P30180) , showed a Streptomyces griseus of kan (accession no. BAA78619) and a 70% similarity of 58% and 55%, respectively.
Hoshiko 등은 rph가 코딩하는 단백질이 S. ribosidificus에서 Rbm을 인산화시켜 호스트에 저항성을 부여한다는 것을 밝혔다 (Hoshiko, S. et al., Gene, 68:285, 1988). rbmF및 rbmE가 코딩하는 단백질과 여러 항생제 트랜스포트 단백질의 상동성으로 상기 두 단백질이 Rbm을 세포로부터 운반하는 역할을 담당한다는 것을 알 수 있었다. Rbm 클러스터의 몇 가지 다른 가정적 단백질들 표 1에 나타내었다.Hoshiko et al . Found that the protein encoded by rph phosphorylates Rbm in S. ribosidificus and confers resistance to the host (Hoshiko, S. et al ., Gene , 68: 285, 1988). The homology between the proteins encoded by rbmF and rbmE and several antibiotic transport proteins revealed that these two proteins play a role in transporting Rbm from cells. Some other hypothetical proteins of the Rbm cluster are shown in Table 1.
실시예 3. Example 3. rbmA, btrCrbmA, btrC 및 And rbmIrbmI 의 발현 플라스미드 구축Expression Plasmid Construction
DOI 신세이즈를 코딩하는 rbmA를 확인하기 위하여, 아미노기 말단에 트레오닌과 히스티딘을 가지도록 퓨전된 DOI 신세이즈(18kDa)를 생산하는 플라스미드를 구축하였다. pBRM4로부터 rbmA를 증폭하기 위하여, 서열번호 31와 32의 프라이머를 사용하였다.In order to identify rbmA encoding DOI synthase, a plasmid was produced to produce DOI synthase (18 kDa) fused to have threonine and histidine at the amino group end. To amplify rbmA from pBRM4 , primers of SEQ ID NOs: 31 and 32 were used.
서열번호 31(RB-DOI-1): 5'-GAGGATCCGGAGGGAACATGCAG-3'SEQ ID NO: 31 (RB-DOI-1): 5'-GAGGATCCGGAGGGAACATGCAG-3 '
서열번호 32(RB-DOI-2): 5'-TGCAAGCTTACCGGCTACGGCAG-3')SEQ ID NO: 32 (RB-DOI-2): 5'-TGCAAGCTTACCGGCTACGGCAG-3 ')
증폭된 단편을 BamHI과 HindIII로 절단하여 pET-32a(+)(Novagen, USA)와 pIBR25에 클로닝하여 각각 pBS1과 pBS2를 구축하였다. btrC(1.1kb)의 발현을 위한 재조합 pDOI0-2는 공지의 방법으로 제작하였다 (Kharel, M.K. et al., FEMS Microbiol. Lett., 230:185, 2004). The amplified fragment was digested with Bam HI and Hin dIII and cloned into pET-32a (+) (Novagen, USA) and pIBR25 to construct pBS1 and pBS2, respectively. Recombinant pDOIO-2 for expression of btrC (1.1 kb) was constructed by known methods (Kharel, MK et al ., FEMS Microbiol. Lett ., 230: 185, 2004).
rbmI을 확인하기 위하여, 서열번호 33과 34의 프라이머를 이용하여 rbmI을 증폭하고, BamHI과 HindIII로 절단하여 pET-32a(+)에 클로닝하여 pBS3을 구축하였다.In order to confirm the rbmI, cut to SEQ ID NO: 33 and 34 amplify the rbmI using primers, and Bam HI and Hin dIII was cloned in the pET-32a (+) was constructed by pBS3.
서열번호 33(Rac-1): 5'-TCGGATCCATGGACGAGAGGGAACT-3'SEQ ID NO: 33 (Rac-1): 5'-TCGGATCCATGGACGAGAGGGAACT-3 '
서열번호 34(Rac-2): 5'-GCAAGCTTCCTCAGGAGCCGTCG-3'SEQ ID NO: 34 (Rac-2): 5'-GCAAGCTTCCTCAGGAGCCGTCG-3 '
PCR은 95℃에서 0.5분, 55℃에서 1분, 72℃에서 1분을 한 싸이클로 하여 25싸이클을 수행하였다. 모든 PCR 산물은 벡터에 클로닝한 후 시퀀싱하여 돌연변이 서열이 없음을 확인하였다. PCR was carried out for 25 cycles in one cycle of 0.5 minutes at 95 ℃, 1 minute at 55 ℃, 1 minute at 72 ℃. All PCR products were cloned into the vector and sequenced to confirm that there were no mutant sequences.
상기 수득된 pBS1과 pBS3를 열 쇼크 법에 의하여 E. coli BL21(DE3)에 도입시켰고, pBS2는 프로토플라스트 법에 의하여 S. lividans TK24에 도입시켰다.The obtained pBS1 and pBS3 were introduced into E. coli BL21 (DE3) by heat shock method, and pBS2 was introduced into S. lividans TK24 by protoplasm method.
실시예 4. 유전자 발현Example 4. Gene Expression
rbmA를 발현시키기 위하여, 먼저 E. coli BL21(DE3)/pBS1을 37℃에서 암피실 린이 첨가된 10㎖ LB 배지를 사용하여 8시간 진탕배양하였다. 상기 배양액을 100㎖의 LB 배지로 옮겨 37℃에서 배양하여, 배양액의 흡광도가 OD600에서 0.6에 도달하였을 때, 최종농도가 0.4mM이 되도록 IPTG를 첨가하여 rbmA의 발현을 유도한 후, 25℃에서 20시간 추가로 배양하였다. 이 배양액을 6000g에서 10분간 원심분리하여 Tris-HCl 버퍼(50mM Tris-HCl, pH7.5, 0.2mM Co2+)로 수세한 후 -20℃에서 6시간 동안 보관하였다.To express rbmA , E. coli BL21 (DE3) / pBS1 was first shaken for 8 hours using 10 ml LB medium with ampicillin at 37 ° C. The culture solution was transferred to 100 ml of LB medium and cultured at 37 ° C. When the absorbance of the culture solution reached 0.6 to OD 600 , IPTG was added to induce the expression of rbmA to reach a final concentration of 0.4 mM, followed by 25 ° C. Incubated for an additional 20 hours. The culture solution was centrifuged at 6000 g for 10 minutes, washed with Tris-HCl buffer (50 mM Tris-HCl, pH7.5, 0.2 mM Co 2+ ), and stored at -20 ° C for 6 hours.
또한, S. lividans TK24/pBS2를 25㎖의 thiostrepton(50㎍/ml)이 첨가된 R2YE 배지에서 3일 동안 배양한 후, 5㎖의 배양액을 250㎖의 R2YE 배지에 첨가하여 동일한 조건에서 5일간 배양하였다. 이 배양액을 여러 시간에서 (24시간, 38시간, 96시간 및 120시간) 50㎖씩 채취하여, Tris-HCl 버퍼(50mM Tris-HCl, pH7.5, 0.2mM Co2+)로 수세한 후 -20℃에서 6시간 동안 보관하였다.In addition, S. lividans TK24 / pBS2 was incubated in R2YE medium with 25 ml of thiostrepton (50 µg / ml) for 3 days, and then 5 ml of the culture solution was added to 250 ml of R2YE medium for 5 days under the same conditions. Incubated. 50 ml of the culture solution was collected at various times (24 hours, 38 hours, 96 hours, and 120 hours), washed with Tris-HCl buffer (50 mM Tris-HCl, pH7.5, 0.2 mM Co 2+ ), and then- It was stored at 20 ° C. for 6 hours.
한편, rbmI를 발현시키기 위하여, E. coli BL21(DE3)/pBS3을, 상기 E. coli BL21(DE3)/pBS1과 동일한 방법으로, 배양하여 IPTG로 발현을 유도한 후 20℃에서 12시간 추가로 배양하였다.On the other hand, to, E. coli BL21 (DE3) / pBS3 to express the rbmI, to the E. coli BL21 (DE3) / in the same manner as pBS1, additional incubation for 12 hours at 20 ℃ After inducing expression with IPTG Incubated.
실시예 5. 효소의 정제 및 분석Example 5. Purification and Analysis of Enzymes
실시예 4에서 준비된 균체를 녹힌 다음, Tris-HCl 버퍼에 현탁시켜 초음파로 파쇄하고, 파쇄된 세균을 12,000g에서 20분간 원심분리하여 상층액을 제거하였다. RbmI를 Ni2+ 친화성 크로마토그래피(Invistrogen, USA)에 의해 정제한 다음, 정제된 단백질의 농도는 브래드포드법으로 측정하였다 (Bradford, M.M., Anal. Biochem., 72:248, 1976). The cells prepared in Example 4 were dissolved, suspended in Tris-HCl buffer, crushed by ultrasonication, and the supernatant was removed by centrifuging the crushed bacteria at 12,000 g for 20 minutes. RbmI was purified by Ni 2+ affinity chromatography (Invistrogen, USA), and then the concentration of the purified protein was determined by the Bradford method (Bradford, MM, Anal. Biochem ., 72: 248, 1976).
RbmA 조효소용액은 S. lividans TK24/pBS2로부터 상기와 유사하게 수득하였으며, 투석 후 효소분석에 사용하였다. 이후, RbmA의 모든 조작에서는 CoCl2의 농도를 0.1mM로 유지시켰다. 표준 DOI는 BtrC 조효소를 사용하여 Kudo 등의 방법을 변형시킨 방법에 의해 제조하였다 (Kudo, F. et al., J. Antibiot., 52:559, 1999).RbmA coenzyme solution was obtained from S. lividans TK24 / pBS2 similarly to the above, and used for enzymatic analysis after dialysis. Thereafter, the concentration of CoCl 2 was maintained at 0.1 mM in all operations of RbmA. Standard DOI was prepared by a modification of the method of Kudo et al . Using BtrC coenzyme (Kudo, F. et al ., J. Antibiot ., 52: 559, 1999).
실시예 6. Example 6. RbmARbmA 의 기능Function of
실시예 5의 방법으로 정제한 E. coli 유래의 조효소액에 대하여 여러 조건에서 반응을 수행하였으나, DOI의 형성은 관찰되지 않았다. E. coli에서 발현된 RbmA의 이러한 불활성은 폴딩이 제대로 이루어지지 않았기 때문인 것으로 추정된다. 한편, S. ividans TK24에서 발현된 RbmA는 3일째 배양에서 최대 발현을 나타내었으며, 목적 단백질의 농도는 날짜가 경과되면서 감소하는 것을 SDS-PAGE로 확인하였다 (도 4). The reaction was performed under various conditions on the crude enzyme solution derived from E. coli purified by the method of Example 5, but no DOI formation was observed. This inactivation of RbmA expressed in E. coli is presumably due to poor folding. On the other hand, RbmA expressed in S. ividans TK24 showed the maximum expression in the culture on the 3rd day, the concentration of the target protein was confirmed by SDS-PAGE decreases with the date (Fig. 4).
반응산물(DOI)을 피리딘(250㎍/㎖)을 함유하는 NBHA[O-(4-nitrobenzyl) hydroxylamine hydrochloride] 용액으로 처리하고, 72℃에서 2시간동안 반응시켜 옥심(oxime) 유도체를 제조하였다. 상기 옥심유도체는 메탄올과 클로로포름 혼합액(1:5)으로 실리카겔 칼럼 크로마토그래피를 이용하여 분리하였다. The reaction product (DOI) was treated with NBHA [O- (4-nitrobenzyl) hydroxylamine hydrochloride] solution containing pyridine (250 µg / ml), and reacted at 72 ° C. for 2 hours to prepare an oxime derivative. The oxime derivatives were separated using a mixture of methanol and chloroform (1: 5) using silica gel column chromatography.
RbmA 분석은 상기 BtrC 조효소 분석방법과 동일하게 수행하였다. 반응 산물은 NBHA에 의해 유도체를 형성하고, HPLC(Shimazu, Japan)로 280nm에서 분리되었다. HPLC 분석은 C-18 칼럼(MIGHTYSIL-RP-18, Japan)에서 30℃, 1㎖/분의 용출속도로, 아세토니트릴 및 0.1% 트리플루오로아세트산으로 산성화된 물로 농도별 용출하였다.RbmA analysis was performed in the same manner as the BtrC coenzyme analysis method. The reaction product formed a derivative by NBHA and was separated at 280 nm by HPLC (Shimazu, Japan). HPLC analysis was eluted with C-18 column (MIGHTYSIL-RP-18, Japan) at an elution rate of 30 ° C., 1 mL / min with water acidified with acetonitrile and 0.1% trifluoroacetic acid.
DOI 신세이즈 활성은 3일 배양한 형질전환체로부터 수득한 조효소액의 HPLC 정제액에서 확인할 수 있었다. 그러나, 대조군인 S. lividans TK24/pIBR25의 조효소액에서는 활성을 관찰할 수 없었다 (도 5). 상기 결과는 rbmA가 DOI 신세이즈를 코딩하고, S. ribosidificus에서 Rbm의 DOS 서브유닛의 생합성에 관여한다는 것을 의미한다.DOI synthase activity was confirmed in HPLC purified liquid of the crude enzyme solution obtained from the transformants cultured for 3 days. However, activity could not be observed in the coenzyme solution of S. lividans TK24 / pIBR25 as a control (FIG. 5). The results indicate that rbmA encodes a DOI synthase and is involved in the biosynthesis of the DOS subunit of Rbm in S. ribosidificus .
실시예 7. 아미노글리코시드 3-N-아세틸 트랜스퍼라아제를 코딩하는 Example 7 Encoding Aminoglycoside 3-N-acetyl Transferase rbmIrbmI
실시예 2에서 나타낸 상동성 분석에서 나타낸 것과 같이, rbmI는 ACC(3)와 상동성있는 단백질을 코딩하며, 상기 단백질은 Rbm을 아세틸레이션하여, S. ribosidificus가 Rbm에 저항성을 가지도록 하는 역할을 하는 것으로 추정된다. As shown in the homology assay shown in Example 2, rbmI encodes a protein homologous to ACC (3), which protein acetylates Rbm, thereby making S. ribosidificus resistant to Rbm. It is estimated.
rbmI의 기능을 확인하기 위하여, 실시예 4에서 rbmI이 과발현된 대장균에서 RbmI을 정제하였다. 정제된 단백질의 분자량은 SDS-PAGE 상에서 49kDa로 확인되었으며(도 6), 이는 염기서열에 의한 예측과 일치하였다. , the RbmI in rbmI the overexpressed E. coli and purified in Example 4 to confirm that the function of rbmI. The molecular weight of the purified protein was confirmed to be 49 kDa on SDS-PAGE (FIG. 6), which is consistent with the prediction by sequencing.
RbmI 분석은 1mM의 코엔자임 A(Acetyl-CoA), 0.5mM AmAc 항생제, 31.2㎍의 RbmI을 함유하는 100㎕의 50mM 인산버퍼(pH 7.5)에서 수행하였다. 아세틸레이션은 TLC(thin layer chromatography)로 확인하였다. 또한, Bacillus subtilis에 대한 AmAcs 및 아세틸화된 유도체의 항균 감수성은 소프트 아가에서 비교하였다. RbmI의 활성은 Nn, Km, Rbm, Gm, Apramycin(Apm) 및 spectinomycin(Spn)을 사용하여 측정하였다.RbmI analysis was performed in 100 μl of 50 mM phosphate buffer (pH 7.5) containing 1 mM Coenzyme A (Acetyl-CoA), 0.5 mM AmAc antibiotic, 31.2 μg RbmI. Acetylation was confirmed by thin layer chromatography (TLC). In addition, the antimicrobial susceptibility of AmAcs and acetylated derivatives against Bacillus subtilis was compared in soft agar. RbmI activity was measured using Nn, Km, Rbm, Gm, Apramycin (Apm) and spectinomycin (Spn).
RbmI과 반응시킨 상기 항생제를 TLC로 측정한 결과, Gm 및 Spn 제외한 모든 항생제에서 아세틸화를 확인할 수 있었다 (도 7). 또한, 아세틸화된 유도체들은 B. subtilis에 대하여 모두 항균활성을 나타내지 않았다 (도 8). As a result of measuring the antibiotics reacted with RbmI by TLC, acetylation was confirmed in all antibiotics except Gm and Spn (FIG. 7). In addition, all of the acetylated derivatives showed no antimicrobial activity against B. subtilis (FIG. 8).
한편, E.coli(XL1-Blue)에서 RbmI의 in vivo 활성을 측정한 결과, E.coli(XL1-Blue)/pBS3은 높은 농도의 Rbm(800㎍/㎖), Km(300㎍/㎖), Nem(150㎍/㎖) 및 Apm(200㎍/㎖)에서 저항성을 가졌다. 이에 반하여, 대조군인 pET32a(+)를 가지는 E.coli(XL1-Blue)에서는 상기 농도보다 낮은 농도 (50㎍/ml)의 동일한 항생제들에서도 민감성을 나타내었다. 상기 in vitro 실험결과에서 예상되는 것과 같이, E.coli(XL1-Blue)/pBS3은 낮은 농도(30㎍/ml)의 Gm 및 Spn에서 민감성을 나타내었다. 상기 결과들은 rbmI가 S. ribosidificus이 Rbm에 저항성을 가지도록 하는 단백질을 코딩한다는 것을 나타낸다.On the other hand, a result of measuring the in vivo activity in E.coli RbmI (XL1-Blue), E.coli ( XL1-Blue) / pBS3 was a high concentration of Rbm (800㎍ / ㎖), Km (300㎍ / ㎖) , Resistance at Nem (150 μg / ml) and Apm (200 μg / ml). In contrast, E. coli (XL1-Blue) with control pET32a (+) showed sensitivity even at the same antibiotics at concentrations lower than that (50 μg / ml). As expected in the in vitro experiments, E. coli (XL1-Blue) / pBS3 showed sensitivity at low concentrations (30 μg / ml) of Gm and Spn. The results indicate that rbmI encodes a protein that makes S. ribosidificus resistant to Rbm.
이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정 의된다고 할 것이다. Having described the specific part of the present invention in detail, it is obvious to those skilled in the art that such a specific description is only a preferred embodiment, thereby not limiting the scope of the present invention. something to do. Therefore, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.
본 발명은 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터의 염기서열을 제공하는 효과가 있다. 본 발명은 또한, 리보스타마이신 생합성계 효소인 DOI 신세이즈 및 이를 코딩하는 유전자와 리보스타마이신 생합성계 효소인 AAC(3) 및 이를 코딩하는 유전자를 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a nucleotide sequence of the gene cluster involved in ribostomycin biosynthesis. The present invention also has an effect of providing a DOI synthase that is a ribostamycin biosynthetic enzyme and a gene encoding the same, and an AAC (3) that is a ribostamycin biosynthetic enzyme and a gene encoding the same.
본 발명에 의한 리보스타마이신 생합성에 관여하는 유전자 클러스터, DOI 신세이즈 및 AAC(3)는 리보스타마이신 및 이와 유사한 신규 아미노글리코시드계 항생제의 제조에 유용하게 사용될 수 있다.Gene clusters involved in ribostamycin biosynthesis, DOI synthase and AAC (3) according to the present invention can be usefully used for the preparation of ribostamycin and similar novel aminoglycoside based antibiotics.
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