KR100629773B1 - Vectors containing guaA gene expressible in Escherichia coli Escherichia cells harboring the same and processes for accumulating 5'-guanylic acid synthetase in a medium using them - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대장균에서 발현가능한 guaA 유전자를 포함하는 벡터, 이를 포함하는 에스케리키아 속 미생물, 및 상기 미생물을 이용하여 5'-구아닐산 합성효소를 배지 중에 축적시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 5'-구아닐산 생산 공정에서 안정적이고 대량으로 5'-구아닐산 합성효소를 공급할 수 있다.The present invention relates to a vector comprising a guaA gene expressible in Escherichia coli, an Escherichia spp. Including the same, and a method of accumulating 5'-guanylic acid synthase in a medium using the microorganism. According to the present invention, 5'-guanylic acid synthase can be supplied in a stable and large amount in the 5'-guanylic acid production process.

PL 프로모터, 샤인달가노 염기서열, 5'-구아닐산 합성효소, guaA 유전자, 에스케리키아PL promoter, Shindalgano sequence, 5'-guanylic acid synthase, guaA gene, Escherichia

Description

대장균에서 발현가능한 guaA 유전자를 포함하는 벡터, 이를 포함하는 에스케리키아 속 미생물, 및 상기 미생물을 이용하여 5'-구아닐산 합성효소를 배지 중에 축적시키는 방법{Vectors containing guaA gene expressible in Escherichia coli, Escherichia cells harboring the same, and processes for accumulating 5'-guanylic acid synthetase in a medium using them}A vector comprising a g uAA gene expressible in Escherichia coli, an Escherichia microorganism comprising the same, and a method of accumulating '-guanylic acid synthase in a medium using the microorganism. harboring the same, and processes for accumulating 5'-guanylic acid synthetase in a medium using them}

도 1은 본 발명에 따른 재조합 플라스미드 pUPSG의 구축 과정을 나타낸다.1 shows the construction of the recombinant plasmid pUPSG according to the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 재조합 플라스미드 pUC-guaA::loxPKm의 구축 과정과 이로부터 DNA 절편 guaA::loxPKm의 구축 과정을 나타낸다.2 shows the construction of the recombinant plasmid pUC-guaA :: loxPKm and the construction of the DNA fragment guaA :: loxPKm therefrom according to the present invention.

본 발명은 대장균에서 발현가능한 guaA 유전자를 포함하는 벡터, 이를 포함하는 에스케리키아 속 미생물, 및 상기 미생물을 이용하여 5'-구아닐산 합성효소를 배지 중에 축적시키는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a vector comprising a guaA gene expressible in Escherichia coli, an Escherichia spp. Including the same, and a method of accumulating 5'-guanylic acid synthase in a medium using the microorganism.

5'-구아닐산(5'-guanylic acid, GMP)은 효모의 RNA를 미생물 효소를 이용한 분해 또는 화학적으로 분해하는 방법, 당과 질소원과 인산원을 함유하는 배지에서 미생물의 변이주를 배양하고 뉴클레오티드를 직접 생산하는 방법, 발효법으로 뉴클 레오티드 합성의 중간체를 생산한 후 화학적 또는 효소적으로 뉴클레오티드로 변환하는 방법이 있으며, 현재 경제적으로 유리한 제조법으로서는 발효와 화학합성 또는 발효와 효소전환에 의한 복합 제조방법이 공업적으로 널리 사용되고 있다.5'-guanylic acid (GMP) is a method of digesting or chemically degrading yeast RNA using microbial enzymes, culturing microorganism mutants in a medium containing sugar, nitrogen and phosphate sources, and directly nucleotides. The production method, fermentation method to produce the intermediate of nucleotide synthesis and then chemically or enzymatically converted to nucleotides, the current economically advantageous production method is a complex production method by fermentation and chemical synthesis or fermentation and enzyme conversion. It is widely used industrially.

한편, 효소전환에 의한 복합 제조방법은 직접 발효에 의하여 5'-크산틸산(XMP)을 생산하게 되는 발효공정과 그 발효 산물들을 효소적으로 5'-구아닐산(GMP)으로 전환하는 반응공정으로 이루어지며 2종의 미생물이 사용된다. 즉 제1공정(발효공정)에서는 XMP의 생산균으로 육종된 변이주가 사용되며, 제2공정(반응공정)에서는 5'-구아닐산 합성효소(GMP synthetase)를 암호화하는 유전자를 과발현시킨 미생물이 사용된다. On the other hand, the complex production method by enzymatic conversion consists of a fermentation process that produces 5'-xanthyl acid (XMP) by direct fermentation and a reaction process enzymatically converts the fermentation products to 5'-guanylic acid (GMP) Two kinds of microorganisms are used. In the first step (fermentation process), mutant strains bred as XMP producing bacteria are used, and in the second step (reaction step), microorganisms overexpressing the gene encoding 5'-guanylic acid synthase (GMP synthetase) are used. .

제2공정은 해당 효소를 코딩하는 guaA 유전자를 강력한 프로모터인 박테리오파지 람다의 PL 프로모터와 결합하여 만든 고생산 플라스미드를 에스케리키아 속 균주에서 발현하여 사용하는데, 전사과정은 강력한 프로모터에 의해 효율이 높지만 해독과정은 에스케리키아 속 균주의 리보좀 부착서열이 결손되어 그 효율이 최적화되었다고 볼 수 없다(EP0263716A2). 또한 이 공정에서 과발현 미생물에서의 플라스미드 안정성은 배양공정 후기에 급격하게 감소하는데, 이는 5'-구아닐산 합성효소는 과량 생산시 모균주에게 독성을 나타내는 것으로 알려져 있으며 상기 효소의 연속적 과발현이 배양 공정 후반부의 미생물 생육을 저해하는 것으로 알려져 있다. 따라서 현재 사용하는 고생산 플라스미드의 효율을 더욱 높여 생산성을 끌어 올리는 것이 필요하며, 이와 더불어 미생물에서의 플라스미드 안정성을 높여 배양공정 전체에서 고른 효소 생산을 하도록 하는 것이 당업계에 요구되고 있다.In the second step, a high-production plasmid made by combining the guaA gene encoding the enzyme with the PL promoter of bacteriophage lambda, a powerful promoter, is expressed and expressed in an Escherichia spp. The process cannot be considered to have optimized efficiency due to the deletion of ribosomal attachment sequence of Escherichia spp. (EP0263716A2). In addition, the plasmid stability of the overexpressed microorganisms in this process is drastically reduced in the late stage of the culturing process, which is known that 5'-guanylic acid synthase is toxic to the parent strain during overproduction. It is known to inhibit microbial growth. Therefore, it is necessary to increase the productivity by increasing the efficiency of the high-production plasmids currently used, and in addition, it is required in the art to increase the plasmid stability in microorganisms to produce even enzymes throughout the culture process.

본 발명의 목적은 대장균에서 고발현될 수 있는 guaA 유전자를 포함하는 벡터를 제공한다.It is an object of the present invention to provide a vector comprising a guaA gene that can be highly expressed in E. coli.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 벡터를 포함하는 에스케리키아 (Escherichia) 속 미생물을 제공한다.Another object of the invention to provide a microorganism of the genus Escherichia (Escherichia) comprising the vector.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 미생물을 배양하여 5'-구아닐산 합성효소를 배지 중에 고농도로 축적하는 방법을 제공한다.Still another object of the present invention is to provide a method of culturing the microorganism and accumulating 5'-guanylic acid synthase at a high concentration in a medium.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은In order to achieve the object of the present invention, the present invention

박테리오파지 람다 유래 PL 프로모터, 에스케리키아 속에서 기능성인 리보좀 결합 서열, 및 5′-구아닐산 합성효소 (5′-guanylic acid synthetase)를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결되어 있는 벡터를 제공한다.A vector is provided in which a polynucleotide encoding a bacteriophage lambda-derived PL promoter, a ribosomal binding sequence functional in Escherichia, and a 5′-guanylic acid synthetase is operably linked.

5'-구아닐산 합성효소를 코딩하는 guaA 구조유전자에 박테리오파지 람다의 PL 프로모터와 에스케리키아 콜라이의 리보좀 부착서열을 최적화한 염기서열을 결합시켜 pUC18 벡터에 삽입한 고생산 플라스미드가 제공된다. 본 발명의 PL 프로모터는 에스케리키아 속 미생물에 감염하는 바이러스인 박테리오파지 람다에서 유래한 것으로 매우 강력한 프로모터로 알려져 있으며, 특히 전사조절인자인 cI 억제인자와 함께 학술적, 산업적 목적으로 많이 이용되고 있다. PL 프로모터는 cI 억제인자가 부착되는 부위가 RNA 중합효소가 부착하는 부위와 겹쳐져 있어 전사과정을 억제할 수 있으며, 특히 cI 억제인자 중 열 안정성이 감소한 온도 감수성 변이인자는 온도에 따른 전사조절을 가능하게 함으로써 널리 사용된다. 또한 PL 프로모터는 에스케리키아 속 미생물의 포괄적 전사조절인자인 IHF(integration host factor)에 의해 전사가 촉진됨이 알려져 있다. 따라서 본 발명에서는 IHF 부착서열을 모두 포함하는 PL 프로모터 부위를 guaA 유전자에 결합하는 것을 목적으로 하였고, 이 경우 해독 과정에 필수적인 샤인달가노 염기서열이 결손되어 있는 점을 감안하여 이를 최적화하여 삽입하는 기술을 제공한다.A high-production plasmid is obtained by combining a guaA structural gene encoding a 5'-guanylic acid synthase with a PL promoter of bacteriophage lambda and a base sequence optimized for ribosomal attachment sequence of Escherichia coli. The PL promoter of the present invention is derived from bacteriophage lambda, a virus that infects Escherichia spp., And is known to be a very powerful promoter. In particular, the PL promoter is widely used for academic and industrial purposes with a cI inhibitor, which is a transcriptional regulator. The PL promoter is able to inhibit the transcription process because the site where the cI inhibitor is attached overlaps with the site where the RNA polymerase is attached. In particular, the temperature-sensitive mutation factor with reduced thermal stability among the cI inhibitors can regulate transcription according to temperature. It is widely used. In addition, it is known that the PL promoter is promoted by IHF (integration host factor), a comprehensive transcriptional regulator of Escherichia spp. Therefore, the present invention aims to bind the PL promoter region including all of the IHF attachment sequences to the guaA gene, and in this case, the technique of optimizing and inserting the shineAlgano sequence, which is essential for the translation process, is missing. To provide.

본 발명의 에스케리키아 콜라이의 리보좀 부착서열은, 샤인달가노 염기서열(shine-dalgarno sequence, SD sequence)로 알려져 있으며, 해독과정 개시 코돈인 AUG로부터 10개의 염기쌍 이내에 5'-AGGAGG-3'로 알려진 컨센서스 염기서열이 위치하고 있다. 이는 에스케리키아 속 균주의 해독과정을 담당하는 리보좀의 한 구성체인 16S rRNA의 3'-UCCUCC-5' 부위와 상보적인 결합을 하는 부분으로서, 비록 해당 컨센서스 염기서열이 결손되어 있어도 해독과정이 일어나지만 그 효율이 감소함이 널리 알려져 있다. 또 다른 연구에서는 5'-TAAGGAG-3' 염기서열이 강력하게 보존되어 있으며 이들의 위치가 구조유전자의 첫번째 AUG 개시코돈으로부터 13번째 염기쌍에 위치할 때 최적임을 보여주고 있다. 따라서 본 발명에서는 강력한 PL 프로모터로부터 전사된 guaA 구조유전자의 mRNA가 높은 효율로 해독될 수 있도록 인위적으로 조합한 샤인달가노 염기서열을 guaA 유전자와 결합하였다.The ribosome attachment sequence of Escherichia coli of the present invention is known as a shine-dalgarno sequence (SD sequence), and is expressed as 5'-AGGAGG-3 'within 10 base pairs from AUG, which is a codon initiation process. Known consensus sequences are located. This is a part that complementarily binds to the 3'-UCCUCC-5 'region of 16S rRNA, a constituent of ribosomes responsible for the detoxification of Escherichia spp., Even if the consensus sequence is missing. It is well known that the efficiency decreases. Another study shows that the 5'-TAAGGAG-3 'sequences are strongly conserved and are optimal when their positions are located at the 13th base pair from the first AUG start codon of the structural gene. Therefore, in the present invention, the artificially combined Shindalgano sequencing was combined with the guaA gene so that the mRNA of the guaA structural gene transcribed from the strong PL promoter can be translated with high efficiency.

PL 프로모터는 박테리오파지 람다를 주형으로 사용한 중합효소연쇄반응(PCR)을 통해 얻었으며 guaA 구조유전자는 에스케리키아 종 K12의 게놈 DNA를 주형으로 사용한 PCR을 통해 얻었고 이때 pfu 효소를 사용하였다. 에스케리키아 속 균주의 리보좀 부착서열은 약 20개 이내의 염기쌍으로 구성할 수 있는데, 이는 PL 프로모터와 guaA 구조유전자의 사이에 위치하게 된다. 따라서 PL 프로모터를 얻기 위해 사용하는 프라이머 중 3'-말단 1종과 guaA 구조유전자를 얻기 위해 사용하는 프라이머 중 5'-말단 1종을 인공적으로 조합한 리보좀 부착서열이 공유되도록 제작하여 각각의 PCR 산물이 리보좀 부착서열을 중심으로 말단간의 상보적 결합이 가능하게 하고, 이를 주형으로 하여 나머지 프라이머들을 사용한 2차 PCR에서 PL 프로모터와 리보좀 부착서열과 guaA 구조유전자가 결합된 최종 PCR 산물을 얻었다. 또한 PL 프로모터와 guaA 구조유전자를 얻기 위해 사용한 프라이머들 중 2차 PCR에 사용한 것들은 제한효소 절단서열을 삽입하여 제작하였으므로, 최종 PCR 산물을 제한효소를 처리한 후 동일한 제한효소로 절단한 pUC18 벡터에 상보적 결합을 통해 손쉽게 도입하였다. 그리고 5'-구아닐산 합성효소 과발현에 따른 모균주의 높은 치사율 때문에 발생하는 낮은 클로닝 효율을 극복하기 위하여 플라스미드 제작시에는 박테리오파지 람다의 cI 억제인자를 게놈 상에 포함하고 있는 에스케리키아 종 POP2136 균주를 사용하였다.The PL promoter was obtained by polymerase chain reaction (PCR) using bacteriophage lambda as a template, and the guaA structural gene was obtained by PCR using genomic DNA of Escherichia sp. K12 as a template. Ribosome attachment sequences of Escherichia spp. Strains can consist of up to about 20 base pairs, which are located between the PL promoter and the guaA structural gene. Therefore, each PCR product is manufactured by sharing the ribosome attachment sequence of artificially combining 3'-terminal one of the primers used to obtain the PL promoter and 5'-terminal one of the primers used to obtain the guaA structural gene. Complementary binding between the ends was possible based on the ribosome attachment sequence, and the final PCR product of the PL promoter, the ribosome attachment sequence, and the guaA structural gene was combined in the secondary PCR using the remaining primers as a template. In addition, the primers used to obtain the PL promoter and guaA structural gene were prepared by inserting the restriction enzyme cleavage sequence. Therefore, the final PCR product was complemented to the pUC18 vector digested with the same restriction enzyme after the restriction enzyme treatment. It is easily introduced through integration. In order to overcome the low cloning efficiency caused by high mortality of the parent strain following 5'-guanylic acid synthase overexpression, Escherichia spp POP2136 strain containing the cI inhibitor of bacteriophage lambda on the genome was used to prepare the plasmid. It was.

본 발명의 하나의 구현예에서, 에스케리키아 종 K12의 변이주로서, 본 발명의 벡터가 형질전환되어 있고, 내재적 guaA 유전자가 불활성화된 에스케리키아 속 미생물을 제공한다. 본 발명의 에스케리키아 속 미생물은 내재적 guaA 유전자가 불활성화되어 있어, 본 발명의 벡터의 상기 미생물 내 안정성을 향상시킨 균주이다. 또한 과발현 벡터의 향상된 안정성과 함께 5'-구아닐산 합성효소의 생산량도 증가된 균주이다.In one embodiment of the present invention, as a variant of Escherichia sp. K12, there is provided an Escherichia spp microorganism, wherein the vector of the present invention is transformed and the endogenous guaA gene is inactivated. The Escherichia spp. Microorganism of the present invention is a strain in which the endogenous guaA gene is inactivated, thereby improving the stability in the microorganism of the vector of the present invention. In addition, the production of 5'-guanylic acid synthase was increased along with improved stability of the overexpression vector.

상기 guaA 유전자의 불활성화는 다양한 불활성화 돌연변이 기술(Knockout Mutation)을 이용함으로써 달성될 수 있다. 불활성화 돌연변이는 시험관내에서 반드시 필요한 것은 아니지만 편리하게는 우성 선별 마커를 제공하는 외래 DNA 조각이 천연 염색체 DNA의 특정 단백질 암호화 영역내에 삽입되어 그 서열이 불활성화 되는 것을 포함한다. 단백질 암호화 영역내에서의 불활성화 돌연변이는 야생형 단백질의 발현을 억제하거나 그 단백질에 의해 제공되는 기능을 상실시킨다.Inactivation of the guaA gene can be accomplished by using various knockout mutations. Inactivation mutations include, but are not necessarily in vitro, convenient foreign fragments of DNA that provide dominant selectable markers inserted into specific protein coding regions of native chromosomal DNA to inactivate their sequences. Inactivation mutations within the protein coding region inhibit the expression of the wild type protein or lose the function provided by that protein.

불활성화 과정은 불활성화 유전자 카세트를 균주의 배양물과 혼합하여 수행할 수 있다. 천연적으로 균주는 DNA 유입에 대해 컴피턴트하여 형절전환할 수 있으나 사전에 균주를 적절한 방법에 의해 DNA 유입을 위해 컴피턴트하도록 만드는 것이 바람직하다. 상기 불활성화 유전자 카세트는 선별 마커를 제공할 수 있는 외래 DNA 조각이 삽입된 천연 염색체 DNA의 절편을 가리키며, 게놈 DNA의 절편내에 외래 DNA 조각을 도입하고 이 서열의 야생형 염색체 카피를 불활성화 카세트로 치환시킴으로써 형성된다. 본 발명의 한 태양으로서 불활성화 프로토콜은 표적부위 DNA를 포함한 "테일(tail)"이 불활성화 카세트의 5' 및 3' 말단에 남아 있도록 표적 DNA 내로 외래 DNA 조각을 클로닝하는 것을 포함한다. 테일은 적어도 50개 이상의 염기쌍이 바람직하고, 효율적인 재조합 및/또는 유전자 전환을 위해 200 내지 500개 염기쌍이 더욱 바람직하다. 편리상 표적 DNA 내로 클로닝한 외래 DNA는 선별 마커, 예를 들면 항생제 내성 유전자를 제공한다. 표적 DNA가 항생제 내성 유전자에 의해 불활성화되는 경우 형질전환체의 선별은 적절한 항생물질이 함유된 한천 평판배지 상에서 실시한다. 형질전환 후 불활성화 카세트가 유입된 세포 분획은 그 카세트의 게놈 DNA 테일을 따라 동종 재조합 또는 유전자 전환을 겪게 되고 결국 야생형 게놈 서열은 불활성화 카세트로 치환된다. 불활성화 재조합이 이루어졌는지의 여부는 예를 들면 써던 블로팅 하이브리드(Southern blotting hybrid) 실험에 의해 쉽게 확인할 수 있으며, 더욱 편리하게는 PCR에 의해 검증할 수 있다. 당업자는 본 발명의 불활성화 카세트 및 DNA 절편을 일반적인 클로닝 방법에 의해 제조할 수 있음을 인지할 것이다. PCR은 게놈 DNA, 적합한 효소, 프라이머 및 완충액을 포함하고 편리하게는 Peltier Thermal Cycler(MJ research 사)에서 실시한다. 양성 PCR 결과는 예를 들면 적절한 크기의 DNA 절편을 아가로즈 겔 전기영동에 의해 검출함으로써 결정할 수 있다.The inactivation process can be performed by mixing the inactivated gene cassette with the culture of the strain. Naturally, strains can compete for DNA influx and mold conversion, but it is desirable to make the strain competent for DNA influx in advance by appropriate methods. The inactivated gene cassette refers to a fragment of native chromosomal DNA into which a foreign DNA fragment is inserted that can provide a selection marker, introduces the foreign DNA fragment into the fragment of genomic DNA and replaces the wild-type chromosomal copy of this sequence with the inactivation cassette. It is formed by. As an aspect of the invention the inactivation protocol involves cloning a foreign DNA fragment into the target DNA such that a "tail" containing the target site DNA remains at the 5 'and 3' ends of the inactivation cassette. The tail is preferably at least 50 base pairs, more preferably 200 to 500 base pairs for efficient recombination and / or gene conversion. Conveniently, foreign DNA cloned into the target DNA provides a selection marker, for example an antibiotic resistance gene. When the target DNA is inactivated by the antibiotic resistance gene, selection of the transformants is carried out on an agar plate containing the appropriate antibiotic. After transformation, the cell fraction into which the inactivation cassette is introduced undergoes homologous recombination or gene conversion along the genomic DNA tail of the cassette and eventually the wild type genomic sequence is replaced with the inactivation cassette. Whether inactivation recombination has been performed can be easily confirmed, for example, by Southern blotting hybrid experiments, and more conveniently, by PCR. Those skilled in the art will appreciate that inactivation cassettes and DNA fragments of the present invention can be prepared by conventional cloning methods. PCR includes genomic DNA, suitable enzymes, primers and buffers and is conveniently performed by Peltier Thermal Cycler (MJ research). Positive PCR results can be determined, for example, by detecting DNA fragments of appropriate size by agarose gel electrophoresis.

게놈 DNA에 외래 유전자의 정보를 제거하여 안정성을 증대하기 위해서 표적 DNA 내로 클로닝된 외래 DNA, 예를 들면 항생제 내성 유전자를 제거해야 한다. 표적 유전자가 불활성화된 형질전환체의 게놈 DNA에서 항생제 내성 유전자를 제거하기 위해서, 불활성화 카세트 내에 존재하는 염기서열 일부를 인식하여 항생제 내성 유전자를 제거시키는 효소를 암호화하는 유전자를 발현하는 플라스미드를 형질전환 시킨다. 해당 형질전환체의 선별은 암피실린이 함유된 한천 평판배지 상에서 실시한다. 표적 DNA 상의 항생제 유전자의 제거 여부는 적절한 항생제를 함유한 한천 평판배지 상에서 투스픽을 통한 콜로니의 형성 여부를 통해 확인한다.In order to increase stability by removing foreign gene information from genomic DNA, foreign DNA cloned into target DNA, such as antibiotic resistance genes, must be removed. In order to remove the antibiotic resistance gene from the genomic DNA of the transformant in which the target gene is inactivated, a plasmid expressing a gene encoding an enzyme that recognizes a part of the nucleotide sequence present in the inactivation cassette and removes the antibiotic resistance gene is transformed. Switch Selection of the transformants is carried out on agar plate medium containing ampicillin. The elimination of antibiotic genes on the target DNA is confirmed by the formation of colonies via tupis on agar plates containing appropriate antibiotics.

따라서, 본 발명의 미생물은 항생제 마커 유전자 단편이 guaA 유전자에 삽입된 재조합 벡터로 에스케리키아 종 K12를 형질전환시킨 후 guaA 유전자가 불활성화된 균주를 선별하고, 이 균주로부터 항생제 내성 유전자를 제거하여 얻어진 미생물 이 바람직하다.Therefore, the microorganism of the present invention transforms Escherichia sp. K12 with a recombinant vector in which an antibiotic marker gene fragment is inserted into the guaA gene, selects a strain in which the guaA gene is inactivated, and removes the antibiotic resistance gene from the strain. The obtained microorganism is preferred.

구체적으로는, 하기 실시예에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 미생물은 다음의 과정을 포함한 제조방법으로 제조된 에스케리키아 속 미생물이 바람직하다. 즉, 에스케리키아 종 K12로부터 게놈 DNA를 분리하고 이를 주형으로 한 PCR 반응에 의해 guaA 유전자를 증폭한다. 얻어진 유전자 산물을 플라스미드 또는 기타 벡터(예를 들어, 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스, 박테리오파지 등) 내로 클로닝하여 형성된 재조합 벡터(예를 들어, 재조합 플라스미드 pUC-guaA)를 형질전환에 의해 대장균과 같은 숙주 세포내로 도입한다. 형질전환체를 배양 증식한 후 이들로부터 guaA 유전자를 갖는 재조합 벡터를 추출하고, 추출된 재조합 벡터내의 guaA 유전자에 loxP 염기서열을 포함하는 항생제 내성 유전자 절편을 삽입하여 guaA 유전자가 불활성화된 재조합 벡터(예를 들어, pUC-guaA::loxPKm)를 제작한 다음, 이 재조합 벡터를 위와 같이 형질전환에 의해 숙주 세포 내로 도입하고 배양한다. 얻어진 형질전환체로부터 증식된 재조합 벡터를 분리하고 적절한 제한효소 처리 또는 PCR 반응에 의해 guaA 유전자의 불활성화 카세트 절편(예를 들어, guaA::loxPKm)을 얻는다. 이들 절편을 에스케리키아 종 K12에 전기충격법과 같은 기술에 의해 유입시킨 후 항생제 마커를 포함하는 guaA 유전자의 절편이 염색체 상의 야생 guaA 유전자와 재조합하여 생장을 거듭해도 계속 guaA 유전자의 불활성화 특성을 갖는 항생제 내성을 가진 균주를 분리한다. 선별된 균주의 염색체 상의 항생제 마커를 제거하기 위해 항생제 내성 유전자 내의 loxP 염기서열을 인식해서 항생제 내성 유전자를 제거시키는 효소를 암호화하는 유전자를 발 현하는 재조합 벡터를 형질전환 시킨다. 이 벡터를 에스케리키아 종 K12에 형질전환에 의해 숙주 세포내로 도입하고, 형질전환체의 선별은 벡터의 항생제 내성을 이용하여 암피실린이 함유된 한천 평판배지상에서 실시한다. 표적 DNA상의 항생제 유전자의 제거 여부는 적절한 항생제를 함유한 한천 평판배지상에서 투스픽을 통해 콜로니가 형성되는지의 여부를 통해 확인하며, 항생제 마커 일부를 포함하는 guaA 유전자의 절편이 염색체 상의 야생 guaA 유전자와 재조합하여 생장을 거듭해도 계속 guaA 유전자의 불활성화 특성을 갖는 균주(예를 들어, 에스케리키아 종 K12△guaA)를 분리한다. Specifically, as can be seen in the following examples, microorganisms of the genus Escherichia produced by the manufacturing method including the following process is preferable. That is, genomic DNA is isolated from Escherichia sp. K12, and the guaA gene is amplified by PCR reaction using the template as a template. Transformation of the recombinant vector (e.g., recombinant plasmid pUC-guaA) formed by cloning the obtained gene product into a plasmid or other vector (e.g., natural or recombinant plasmid, cosmid, virus, bacteriophage, etc.) Is introduced into a host cell such as E. coli. After culturing the transformant, the recombinant vector having the guaA gene was extracted from the recombinant vector, and the antibiotic vector gene fragment containing the loxP sequence was inserted into the guaA gene in the extracted recombinant vector to inactivate the guaA gene. For example, pUC-guaA :: loxPKm) is constructed, and then the recombinant vector is introduced into the host cell by transformation as described above and cultured. The recombinant vector propagated from the resulting transformant is isolated and an inactivated cassette fragment (eg, guaA :: loxPKm) of the guaA gene is obtained by appropriate restriction enzyme treatment or PCR reaction. These fragments were introduced into Escherichia sp. K12 by a technique such as an electroshock method, and then the fragments of the guaA gene containing antibiotic markers were recombined with the wild guaA gene on the chromosome to continue to inactivate the guaA gene. Isolate strains that are antibiotic resistant. To remove the antibiotic marker on the chromosome of the selected strain, a recombinant vector expressing a gene encoding an enzyme that removes the antibiotic resistance gene by recognizing the loxP sequence in the antibiotic resistance gene is transformed. This vector is introduced into host cells by transformation into Escherichia sp. K12, and the selection of the transformants is carried out on agar plate medium containing ampicillin using the antibiotic resistance of the vector. The elimination of antibiotic genes on the target DNA is determined by colony formation through two-pic on agar plates containing appropriate antibiotics, and fragments of the guaA gene containing some of the antibiotic markers may be combined with wild guaA genes on the chromosome. Even after recombination and growth, strains having inactivation characteristics of the guaA gene (for example, Escherichia sp. K12ΔguaA) are isolated.

따라서, 본 발명의 미생물은 재조합 벡터 pUC-guaA::loxPKm으로 에스케리키아 종 K12를 형질전환시키고 guaA 유전자가 불활성화된 균주를 선별하여 얻어진 미생물이 바람직하며, 에스케리키아 종 K12△guaA가 더욱 바람직하다.Therefore, the microorganism of the present invention is preferably a microorganism obtained by transforming Escherichia sp. K12 with a recombinant vector pUC-guaA :: loxPKm and selecting a strain in which the guaA gene is inactivated, and Escherichia sp. desirable.

본 발명은 또한 상기 본 발명의 미생물을 배양하고, 배지 중에 5'-구아닐산 합성효소(GMP synthetase)를 고농도로 축적하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of culturing the microorganism of the present invention and accumulating 5'-guanylic acid synthase (GMP synthetase) in a medium at a high concentration.

상기 본 발명의 미생물은 적당한 탄소원, 질소원, 아미노산, 비타민 등을 함유한 통상의 배지내에서 온도, pH 등을 조절하면서 배양할 수 있다.The microorganism of the present invention can be cultured while controlling the temperature, pH and the like in a conventional medium containing a suitable carbon source, nitrogen source, amino acids, vitamins and the like.

탄소원으로는 글루코오스, 프럭토오스, 살균된 전처리 당밀(즉, 환원당으로 전환된 당밀) 등과 같은 탄수화물이 사용될 수 있고, 질소원으로서는 암모니아, 염화암모늄, 황산암모늄과 같은 각종 무기질소원 및 펩톤, NZ-아민, 육류 추출물, 효소 추출물, 옥수수 침지액, 카제인 가수분해물, 어류 또는 그의 분해 생성물, 탈지 대두 케이크, 또는 그의 분해 생성물 등 유기질소원이 사용될 수 있다. 무기화합물 로는 인산 1 수소칼륨, 인산 2 수소칼륨, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 탄산칼슘등이 사용될 수 있으며, 이외에 필요에 따라 비타민 및 영양요구성 염기 등이 첨가될 수 있다.As the carbon source, carbohydrates such as glucose, fructose, sterilized pretreated molasses (i.e., molasses converted to reducing sugars) and the like can be used. As nitrogen sources, various inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium chloride and ammonium sulfate and peptone, NZ-amine Organic nitrogen sources may be used, such as meat extracts, enzyme extracts, corn steep liquors, casein hydrolysates, fish or degradation products thereof, skim soy cakes, or degradation products thereof. As the inorganic compound, potassium monohydrogen phosphate, potassium dihydrogen phosphate, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, calcium carbonate, etc. may be used, and vitamins and nutrient-constituting bases may be added as necessary.

배양은 호기적인 조건하에서는, 예를 들면 진탕배양 또는 통기 교반배양에 의해 바람직하게는 30~40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 배지의 pH는 배양하는 동안 중성 근처에서 유지하는 것이 바람직하며, 배양은 1~2일 동안 수행할 수 있으며 배지 중에 5'-구아닐산 합성효소의 활성이 포함된 미생물이 축적된다.The culture can be carried out under aerobic conditions, for example, by shaking culture or aeration agitation culture, preferably at a temperature of 30-40 ° C. The pH of the medium is preferably maintained near neutral during the cultivation, and the culture may be performed for 1 to 2 days, and microorganisms containing the activity of 5'-guanylic acid synthase are accumulated in the medium.

이하, 본 발명을 실시예를 통하여 더욱 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 본 발명이 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrating the present invention, and the present invention is not limited by these examples.

실시예 1: 5'-구아닐산 합성효소를 과량 생산하는 과발현 벡터 pUPSG의 구축Example 1 Construction of Overexpression Vector pUPSG Overproducing 5′-Guanylic Acid Synthase

박테리오파지 람다 1316(bacteriophage λ1316)을 주형으로 한 중합효소연쇄반응(PCR)을 이용하여 PL 프로모터 245bp 부위를 증폭하였다. 사용된 프라이머들은 5'-말단쪽으로 5'-GCTGAATTCTTGCCTCACGATCGCCCCCAAAAC-3'(서열번호 1)와 3'-말단쪽으로 5'-ATGATCCTCCTTATCATGGTGGTCAGTGCGTCCTGCTGAT-3'(서열번호 2)이며, 서열번호 1의 밑줄은 제한효소 EcoRI의 인식서열을 나타내고, 서열번호 2의 이중밑줄은 인공적으로 조합된 샤인달가노 염기서열(SD sequence)을 포함한 부분을 나타낸다. 반응조건은 최초 변성(denaturation) 단계를 95℃에서 3분간을 실시한 후 다시 변성 단계 95℃에서 30초, 어닐링(annealing) 단계 50℃에서 30초, 연장(extension) 단계 72℃에서 30초를 실시하였고 30주기를 반복한 후 최종 연장 단계를 72℃에서 5분간 수행하였다.The PL promoter 245bp region was amplified by polymerase chain reaction (PCR) using bacteriophage lambda 1316 (bacteriophage lambda 1316) as a template. The primers used were 5'-GCT GAATTC TTGCCTCACGATCGCCCCCAAAAC-3 '(SEQ ID NO: 1) and 5'-ATGATC' towards 3'-end (SEQ ID NO: 2), and the underscore of SEQ ID NO: 1 was limited. Recognition sequence of the enzyme EcoRI is shown, and the double underline of SEQ ID NO: 2 shows the part including the artificially combined Shindalgano sequence (SD sequence). The reaction conditions were performed for 3 minutes at 95 ° C for the first denaturation step, then 30 seconds at 95 ° C for denaturation step, 30 seconds at 50 ° C for annealing step, and 30 seconds at 72 ° C for extension step. After repeating 30 cycles, the final extension step was carried out for 5 minutes at 72 ℃.

에스케리키아 종 K12의 게놈 DNA를 주형으로 한 PCR 반응에서 1.6kb 크기의 guaA 유전자를 얻기 위해 사용한 프라이머들은 5'-말단쪽으로 5'-ACCATGATAAGGAGGATCATATGACGGAAAACATTCATAAG-3'(서열번호 3)와 3'-말단쪽으로 5'-GCCAAGCTTTCATTCCCACTCAATGGTAG-3'(서열번호 4)이며, 서열번호 3의 이중밑줄은 인공적으로 조합된 샤인달가노 염기서열을 포함한 부분으로 서열번호 2의 것과 상보적으로 동일하여 향후 두개의 PCR 산물이 결합할 수 있는 부위로 작동하고, 서열번호 4의 밑줄은 제한효소 HindIII의 인식서열을 나타낸다. 반응조건은 연장 단계의 시간을 1분 30초로, 최종 연장 단계의 시간을 10분으로 늘려 수행한 것을 제외하고는 상기와 동일하다.Primers used to obtain 1.6 kb guaA gene from PCR reactions based on genomic DNA of Escherichia sp. K12 were 5'-end toward 5'-ACCATGATAAGGAGGATCATATGACGGAAAACATTCATAAG-3 '(SEQ ID NO: 3) and 3'-end. 5'-GCC AAGCTT TCATTCCCACTCAATGGTAG-3 '(SEQ ID NO: 4), and the double underline of SEQ ID NO: 3 contains the artificially combined Shindalgalano sequencing, which is complementarily identical to that of SEQ ID NO: 2 in the future for two PCRs. It acts as a site to which the product can bind, and the underline of SEQ ID NO: 4 indicates the recognition sequence of restriction enzyme HindIII. The reaction conditions were the same as above except that the extension step was carried out to 1 minute 30 seconds and the last extension step to 10 minutes.

각각의 PCR 결과물들을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후 각각의 특이적인 밴드를 용출하고 그 상대적인 양을 전기영동으로 확인하였으며, 이들을 동일한 몰(mole) 비율로 혼합한 후 주형으로 삼아 2차 PCR 반응을 진행하였다. 이 반응에는 상기 프라이머들 중 서열번호 1의 것과 서열번호 4의 것을 사용하였고 반응 조건은 연장 단계의 시간을 2분으로 늘려 수행한 것을 제외하고는 상기와 동일하다. 2차 PCR 산물도 아가로즈 겔에서 전기영동한 후 1.9kb의 밴드를 용출하여 순수분리했으며, 이를 제한효소 EcoRI과 HindIII를 넣고 적절한 버퍼를 첨가한 후 37℃에서 밤새 인큐베이션하였고 pUC18 벡터도 마찬가지로 처리하였다. 이후 각각의 반응물에서 DNA만을 회수한 후 적절한 비율로 혼합하고 DNA 결합효소인 리가아제를 첨가 하여 16℃에서 4시간 동안 반응하였고 이중 일부를 에스케리키아 종 POP2136 균주에 형질전환하여 암피실린이 첨가된 한천 평판배지에 도말하여 37℃에서 밤새 배양하였다.Each PCR result was electrophoresed on 1.0% agarose gel, and then the specific bands were eluted and their relative amounts were confirmed by electrophoresis.They were mixed in the same mole ratio and used as a template for the second PCR. The reaction proceeded. In this reaction, the primers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: 4 were used, and the reaction conditions were the same as above except that the extension step was performed by increasing the time to 2 minutes. Secondary PCR products were also electrophoresed on agarose gel, followed by elution of 1.9 kb of band, followed by pure separation with the restriction enzymes EcoRI and HindIII, incubated at 37 ° C. overnight with appropriate buffer, and the pUC18 vector. . After recovering only the DNA from each reaction, and mixed in an appropriate ratio, the reaction was carried out for 4 hours at 16 ℃ by adding a DNA ligase ligase, part of which was transformed into a strain of Escherichia spp. The plate was plated and incubated overnight at 37 ° C.

콜로니를 백금이에 묻혀 암피실린이 첨가된 액체배지 3ml에 접종하여 37℃에서 밤새 배양한 후 미니프렙키트(Intron)를 이용하여 플라스미드 DNA를 추출하였다. 플라스미드 DNA를 제한효소 EcoRI과 HindIII로 처리하여 PL-SD-guaA 의 1.9kb 크기의 절편이 생성되는 것으로 클로닝 여부를 확인하였다. 완성된 플라스미드는 서열결정 분석을 통해 PCR 반응 중 오류가 발생하지 않았음을 확인하였고(박테리오파지 람다 유래 PL 프로모터(서열번호 5) 및 guaA 유전자 서열(NCBI 등록번호 M10101)), 이를 pUPSG로 명명하였다 (도 1).Colonies were buried in platinum and inoculated in 3 ml of ampicillin-containing liquid medium and incubated at 37 ° C. overnight, and then plasmid DNA was extracted using miniprep kit (Intron). Plasmid DNA was treated with restriction enzymes EcoRI and HindIII to generate 1.9 kb fragments of PL-SD-guaA. The completed plasmid was confirmed by sequencing analysis that no error occurred during PCR reaction (Bacteriophage lambda-derived PL promoter (SEQ ID NO: 5) and guaA gene sequence (NCBI accession no. M10101)), which was named pUPSG ( 1).

실시예 2: 에스케리키아 종 K12 균주의 guaA 유전자가 불활성화된 신규의 미생물 제조Example 2 Preparation of a Novel Microorganism Inactivated guaA Gene of Escherichia sp. K12 Strain

게노믹-팁 시스템(QIAGEN)을 이용하여 에스케리키아 종 K12로부터 게놈 DNA를 추출하였고, 이를 주형으로 한 PCR반응으로 guaA 구조유전자를 증폭하였다. 사용된 프라이머들은 5'-말단으로 5'-ATGACGGAAAACATTCATAAGC-3'(서열번호 7)와 3'-말단으로 5'-TCATTCCCACTCAATGGTAGC-3'(서열번호 8)이며 반응조건은 최초 변성(denaturation) 단계를 95℃에서 3분간을 실시한 후 다시 변성 단계 95℃에서 30초, 어닐링(annealing) 단계 50℃에서 30초, 연장(extension) 단계 72℃에서 1분 30초를 실시하였고 25주기를 반복한 후 최종 연장 단계를 72℃에서 10분간 수행하 였다.Genomic DNA was extracted from Escherichia sp. K12 using a genomic-tip system (QIAGEN), and the guaA structural gene was amplified by PCR using the template. The primers used were 5'-ATGACGGAAAACATTCATAAGC-3 '(SEQ ID NO: 7) and 5'-TCATTCCCACTCAATGGTAGC-3' (SEQ ID NO: 8) at the 5'-end, and the reaction conditions were subjected to the initial denaturation step. After 3 minutes at 95 ° C, 30 seconds at the denaturation step 95 ° C, 30 seconds at the annealing step 50 ° C, 1 minute 30 seconds at the extension step 72 ° C, and 25 cycles were repeated. The extension step was carried out at 72 ° C. for 10 minutes.

이 PCR 결과물을 1.0% 아가로즈 겔에서 전기영동한 후 1.6kb 크기의 밴드를 용출하여 pUC18 클로닝 벡터의 HincII 위치에 밤새 연결시켰다. 이에 따라 형성된 재조합 플라스미드 pUC-guaA를 대장균 POP2136에 형질전환시키고 암피실린이 든 한천 평판배지에 도말하여 37℃에서 밤새 배양하였다.The PCR product was electrophoresed on 1.0% agarose gel and eluted with a band of 1.6 kb to connect overnight to the HincII site of the pUC18 cloning vector. The recombinant plasmid pUC-guaA thus formed was transformed into E. coli POP2136 and plated in agar plate medium containing ampicillin and incubated overnight at 37 ° C.

콜로니를 백금이에 묻혀 암피실린이 첨가된 액체배지 3ml에 접종하여 37℃에서 밤새 배양한 후 미니프렙키트(Intron)를 이용하여 플라스미드 DNA를 추출하였다. 플라스미드 DNA를 제한효소 EcoRI과 HindIII로 처리하여 1.6kb 크기의 절편이 생성되는 것으로 guaA 구조유전자의 클로닝 여부를 확인하였다. 확인된 플라스미드 pUC-guaA를 제한효소 HincII로 처리한 후, 1.0% 아가로즈 겔에서 약 4.3kb 크기의 밴드를 용출하였다. 여기에 플라스미드 pUG6를 제한효소 EcoRV와 HincII로 처리하여 얻은 loxP 부분을 포함하는 카나마이신 내성 유전자 절편(약 1.7kb)을 평활말단 연결시켜 재조합 플라스미드 pUC-guaA::loxPKm를 얻었다(도 2).Colonies were buried in platinum and inoculated in 3 ml of ampicillin-containing liquid medium and incubated at 37 ° C. overnight, and then plasmid DNA was extracted using miniprep kit (Intron). Plasmid DNA was treated with restriction enzymes EcoRI and HindIII to generate 1.6 kb fragments. The guaA structural gene was cloned. The identified plasmid pUC-guaA was treated with restriction enzyme HincII, followed by eluting a band of about 4.3 kb in a 1.0% agarose gel. The kanamycin resistance gene fragment (about 1.7 kb) containing the loxP moiety obtained by treatment of the plasmid pUG6 with restriction enzymes EcoRV and HincII was blunt-ended to obtain a recombinant plasmid pUC-guaA :: loxPKm (FIG. 2).

이 재조합 플라스미드 pUC-guaA::loxPKm를 POP2136에 형질전환시키고, 암피실린과 카나마이신이 포함된 고체 배지에 도말하여 37℃에서 밤새 배양하였다. 콜로니를 백금이에 묻혀 암피실린과 카나마이신이 첨가된 액체배지 3ml에 접종하여 밤새 배양한 후 미니프렙키트를 이용하여 플라스미드 DNA를 추출하였다. 이 플라스미드 DNA를 주형으로 한 PCR 반응으로 guaA 구조유전자와 loxPKm 부위를 포함하는 DNA 절편(guaA::loxPKm), 약 2.3kb 크기의 절편을 증폭하였다. 사용된 프라이머들은 서열번호 7와 서열번호 8이며, 반응조건은 최초 변성(denaturation) 단계를 95 ℃에서 3분간을 실시한 후 다시 변성 단계 95℃에서 30초, 어닐링(annealing) 단계 50℃에서 30초, 연장(extension) 단계 72℃에서 2분 30초를 실시하였고 30주기를 반복한 후 최종 연장 단계를 72℃에서 10분간 수행하였다. 이 DNA 절편 guaA::loxPKm을 에스케리키아 종 K12 균주에 전기충격요법으로 유입시켜 카나마이신이 포함된 한천 평판배지에 도말한 후 콜로니를 선별하였다.This recombinant plasmid pUC-guaA :: loxPKm was transformed into POP2136, plated in solid medium containing ampicillin and kanamycin and incubated overnight at 37 ° C. Colonies were buried in platinum and inoculated in 3 ml of liquid medium containing ampicillin and kanamycin, followed by incubation overnight, and plasmid DNA was extracted using a miniprep kit. PCR reaction using the plasmid DNA as a template amplified a DNA fragment (guaA :: loxPKm) containing a guaA structural gene and a loxPKm region, and a fragment of about 2.3 kb in size. The primers used were SEQ ID NO: 7 and SEQ ID NO: 8, and the reaction conditions were performed in the initial denaturation step at 95 ° C. for 3 minutes and then again at 30 ° C. at the denaturation step at 95 ° C., and at 30 ° C. at the annealing step at 50 ° C. , Extension step (2 minutes 30 seconds) was performed at 72 ℃ and 30 cycles were repeated after the final extension step was carried out for 10 minutes at 72 ℃. The DNA fragment guaA :: loxPKm was introduced into an Escherichia spp. K12 strain by electroshock treatment, plated on agar plate medium containing kanamycin, and colonies were selected.

선별된 콜로니의 항생제 마커를 제거하기 위해 pCP20 플라스미드를 선별된 콜로니에 형질전환 시키고, 암피실린이 포함된 한천 평판배지에 도말하여 30℃에서 밤새 배양하였다. 콜로니를 백금이에 묻혀 암피실린과 카나마이신이 없는 한천 평판배지에 투스픽을 한 후 43℃에서 밤새 배양하였다. 밤새 배양한 후 항생제 없는 배지에서만 형성된 콜로니를 획득 하였으며 이들을 카나마이신이 첨가된 한천 평판배지에서 성장하지 못함을 재확인한 후 K12△guaA로 명명하였다.To remove antibiotic markers of the selected colonies, pCP20 plasmids were transformed into selected colonies, plated in agar plate medium containing ampicillin and incubated overnight at 30 ° C. Colonies were buried in platinum and two-spiced in agar plate media without ampicillin and kanamycin, and then incubated overnight at 43 ° C. After overnight incubation, colonies formed only in antibiotic-free medium were obtained, and they were named K12ΔguaA after reconfirming that they could not grow on agar plate medium containing kanamycin.

실시예 3: 선별균주 에스케리키아 종 K12△guaA 균주에서 pUPSG 플라스미드의 안정성과 5'-구아닐산 합성효소의 생산량 측정Example 3 Measurement of Stability of pUPSG Plasmid and Production of 5′-Guanylic Acid Synthase in Selected Strain Escherichia sp. K12ΔguaA Strain

에스케리키아 종 K12 균주와 K12△guaA 균주를 pUPSG로 형질전환하고, 5'-구아닐산 역가배지(표 1)를 사용하여 삼각 플라스크에서 플라스미드 안정성과 5'-구아닐산 합성효소의 생산량을 조사하였다. 항생제 암피실린이 첨가된 한천 평판배지에 도말하여 37℃에서 10시간 배양한 형질전환 균주를 암피실린이 첨가된 3ml 역가배지에 접종하여 37℃에서 250rpm, 16시간 배양하였고, 각각의 균체를 암피실린이 첨가된 50ml 역가배지에 1% 접종하여 30℃와 37℃에서 200rpm, 10시간 배양하였다. 배양이 끝난 균주를 이용하여 5'-구아닐산 합성효소의 생산량을 측정하였으며, 또한 일부 균주는 항생제가 포함되지 않은 한천 평판배지와 항생제가 포함된 한천 평판배지에 각각 적절한 희석농도로 도말하고 30℃에서 16시간 배양하여 생성된 콜로니 갯수를 세어 pUPSG 플라스미드의 안정도를 측정하였다. 그 결과는 표 2에 나타난 바와 같이, 플라스미드 안정성이 K12 균주보다 K12△guaA 균주에서 온도에 따라 적게는 2배에서 많게는 100배까지 향상되었고, 5'-구아닐산 합성효소의 생산량도 3배 이상 증가함을 알 수 있다.Escherichia sp. K12 strain and K12ΔguaA strain were transformed with pUPSG and plasmid stability and 5'-guanylic acid synthase production in Erlenmeyer flasks were investigated using 5'-guanylic acid titer (Table 1). Transgenic strains were plated on an agar plate medium containing antibiotics ampicillin and incubated at 37 ° C for 10 hours, inoculated into 3ml titer medium containing ampicillin, and cultured at 37 ° C for 250 rpm for 16 hours. 1% of 50ml titer was inoculated and incubated for 10 hours at 200 rpm at 30 ℃ and 37 ℃. Production of 5'-guanylic acid synthase was measured using the cultured strains, and some strains were plated at appropriate dilution concentrations in agar plate medium containing no antibiotics and agar plate medium containing antibiotics at 30 ° C. The number of colonies generated by incubating for 16 hours was counted to determine the stability of the pUPSG plasmid. As a result, as shown in Table 2, the plasmid stability was improved from K12 ΔguaA strain to 2 to as many as 100 times according to the temperature of K12 strain, and the yield of 5'-guanylic acid synthase increased more than 3 times. It can be seen.

5'-구아닐산 역가배지5'-guanylic acid titer 조성물Composition 농도(g/L)Concentration (g / L) 박토 펩톤Bakto peptone 1616 NaClNaCl 55 효모 추출물Yeast extract 1010 pH 7.0pH 7.0

형질전환 균주들의 5'-구아닐산 합성효소 생산성과 pUPSG 플라스미드 안정성 비교 결과Comparison of 5'-Guanylic Acid Synthase Productivity and pUPSG Plasmid Stability in Transgenic Strains K12[pUPSG]K12 [pUPSG] K12△guaA[pUPSG]K12 △ guaA [pUPSG] 효소역가Enzyme titer 콜로니의 갯수Number of colonies 안정성stability 효소역가Enzyme titer 콜로니의 갯수Number of colonies 안정성stability 30℃30 ℃ 항생제 없는 배지Antibiotic free medium -- 5×108 5 × 10 8 40%40% -- 4×108 4 × 10 8 75%75% 항생제 있는 배지Antibiotic medium 2U/ml2U / ml 2×108 2 × 10 8 4U/ml4U / ml 3×108 3 × 10 8 37℃37 ℃ 항생제 없는 배지Antibiotic free medium -- 7×109 7 × 10 9 0.09%0.09% -- 8×109 8 × 10 9 8.8%8.8% 항생제 있는 배지Antibiotic medium 6U/ml6U / ml 6×106 6 × 10 6 21U/ml21U / ml 7×108 7 × 10 8

안정성은 항생제 있는 배지에서 자란 콜로니 갯수를 항생제 없는 배지에서 자란 콜로니 갯수로 나누어준 백분율이다.Stability is the percentage of colonies grown on antibiotic-free media divided by the number of colonies grown on antibiotic-free media.

pUPSG로 형질전환된 K12△guaA 균주를 수탁하였고, 수탁번호는 KCCM-10629(수탁일: 2004년 11월 30일)이다.A K12ΔguaA strain transformed with pUPSG was entrusted with an accession number of KCCM-10629 (accession date: November 30, 2004).

본 발명에 따른 PL 프로모터와 샤인달가노 염기서열을 최적화하여 guaA 유전자를 상시 과발현하는 신규의 벡터 pUPSG와 플라스미드 안정성을 높인 에스케리키아 종 K12△guaA 균주는, 기존에 PL 프로모터만을 사용한 guaA 발현벡터와 K12 야생주를 사용한 경우보다 5'-구아닐산 합성효소의 생산량이 크게 증가함을 알 수 있었다. 따라서 5'-구아닐산 생산 공정에서 안정적이고 대량으로 5'-구아닐산 합성효소를 공급할 수 있는 방법을 제시하고 있다.The novel vector pUPSG, which always overexpresses the guaA gene by optimizing the PL promoter and Shindallagan base sequence according to the present invention, and the Escherichia sp. K12ΔguaA strain having increased plasmid stability, are the The production of 5'-guanylic acid synthase was significantly higher than that of K12 wild strain. Therefore, a stable and large amount of 5'-guanylic acid synthase in the 5'-guanylic acid production process is proposed.

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Claims (15)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 박테리오파지 람다 유래 PL 프로모터, 에스케리키아 속에서 기능성인 리보좀 결합 서열, 및 5'-구아닐산 합성효소 (5'-guanylic acid synthetase)를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결되어 있는 벡터로 형질전환된 내재적 guaA 유전자가 불활성화되어 있는 에스케리키아 속 미생물.An endogenous transformed with a vector of a bacteriophage lambda-derived PL promoter, a ribosome binding sequence functional in Escherichia, and a polynucleotide encoding a 5'-guanylic acid synthetase. A microorganism of the genus Escherichia in which the guaA gene is inactivated. 제6항에 있어서, 상기 미생물은 대장균 K12 변이주인 미생물.The microorganism of claim 6, wherein the microorganism is E. coli K12 mutant strain. 제7항에 있어서, 도 1에 기재된 pUPSG 벡터로 형질전환된 대장균 K12 변이주인 미생물 (수탁번호 KCCM-10629).The microorganism according to claim 7, which is E. coli K12 mutant transformed with the pUPSG vector described in FIG. 1 (Accession No. KCCM-10629). 제7항에 있어서, 상기 대장균 K12 변이주는 guaA 유전자가 상동성 재조합에 의한 핵산의 치환에 의하여 불활성화되어 있는 것을 특징으로 하는 미생물.8. The microorganism according to claim 7, wherein the E. coli K12 mutant strain is inactivated by guaA gene substitution by nucleic acid by homologous recombination. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 미생물을 배양하여 5'-구아닐산 합성효소를 배지 중에 고농도로 축적하는 방법.A method of accumulating 5'-guanylic acid synthase at a high concentration in a medium by culturing the microorganism according to any one of claims 6 to 9. 제10항에 있어서, 상기 리보좀 결합 서열은 서열번호 6의 폴리뉴클레오티드인 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein the ribosomal binding sequence is a polynucleotide of SEQ ID NO: 6. 삭제delete 제6항에 있어서, 박테리오파지 람다 유래 PL 프로모터는 서열번호 5의 폴리뉴클레오티드인 미생물.The microorganism of claim 6, wherein the bacteriophage lambda derived PL promoter is a polynucleotide of SEQ ID NO: 5. 8. 제6항에 있어서, 상기 리보좀 결합 서열은 서열번호 6의 폴리뉴클레오티드인 미생물.The microorganism of claim 6, wherein the ribosomal binding sequence is a polynucleotide of SEQ ID NO: 6. 8. 제6항에 있어서, 상기 5'-구아닐산 합성효소를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 NCBI 등록 번호(accession number)가 M10101 인 미생물.7. The microorganism of claim 6, wherein the polynucleotide encoding the 5'-guanylic acid synthase has an NCBI accession number of M10101.
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