KR100661175B1 - Algicidal agent containing prodigiosin and prodigiosin biosynthetic gene cluster - Google Patents

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KR100661175B1 KR1020050126163A KR20050126163A KR100661175B1 KR 100661175 B1 KR100661175 B1 KR 100661175B1 KR 1020050126163 A KR1020050126163 A KR 1020050126163A KR 20050126163 A KR20050126163 A KR 20050126163A KR 100661175 B1 KR100661175 B1 KR 100661175B1
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prodigiosin
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김지현
오태광
이충환
박승환
정해영
박연경
이홍금
임정한
이유경
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한국해양연구원
한국생명공학연구원
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Abstract

An algicidal agent containing prodigiosin and a prodigiosin biosynthetic gene cluster are provided to kill reddish brown tide-causing bacteria including Cochlodinium polykrikoides, Gyrodinium impudicum and Heterosigma akashiwo. The prodigiosin biosynthetic gene cluster comprises the nucleotide sequence of SEQ ID NO:1. A method for producing the prodigiosin comprises the steps of: producing a vector containing the prodigiosin biosynthetic gene cluster; transforming a cell with the vector; and culturing the transformed cell. The algicidal agent contains prodigiosin.

Description

프로디지오신을 함유하는 살조제제 및 프로디지오신 생합성 유전자 클러스터{Algicidal Agent Containing Prodigiosin and Prodigiosin Biosynthetic Gene Cluster}Algicidal Agent Containing Prodigiosin and Prodigiosin Biosynthetic Gene Cluster

도 1은 하헬라 제주엔시스 염색체를 환형으로 나타낸 것이다. 파란색은 유전체 섬(GI, geenomic island)를 나타내고, 두번째와 세번째 환은 시계방향 및 반시계 방향으로 전사되는 CDS를 나타낸다. 영문자로 표기한 유전자 기능 분류 체계에 대한 자세한 사항은 ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/COG/COG/fun.txt에 기재되어 있다.Figure 1 shows the hahel Jejuensis chromosome in a circle. The blue color represents the geenomic islands (GI), and the second and third rings represent CDSs that are transferred clockwise and counterclockwise. Details of the gene function classification system in English are listed at ftp://ftp.ncbi.nih.gov/pub/COG/COG/fun.txt.

도 2는 프로디지오신의 코크로디니움 폴리크리코이데스에 대한 살조효과를 나타낸 그래프이다.FIG. 2 is a graph showing the algae effect of prodgiosin on cocrodinium polycricoides.

도 3은 하헬라 제주엔시스의 프로디지오신 생합성 유전자 클러스터와 프로디지오신의 구조를 나타낸 것이다. (A)는 프로디지오신 생합성에 관여하는 유전자 부위를 나타낸 것으로, 적색은 S. coelicolor A3 red 클러스터와 상동성이 있는 유전자를 나타내고, 수평으로 된 선은 색소 생합성 유전자의 전체 또는 일부를 포함하는 포스미드 클론을 나타낸다. (B)는 프로디지오신의 구조를 결정한 결과로서, 위는 LC-ESI-MS 결과이고, 아래는 기초 피크(23.73분)의 MS/MS 단편 패턴을 나타낸 것이다.Figure 3 shows the structure of the prodigiosin biosynthetic gene cluster and prodigiosin of Hahel Jejuensis. (A) shows a gene region involved in prodigiosin biosynthesis, red indicates genes homologous to S. coelicolor A3 red cluster, and the horizontal line shows a phosphid containing all or part of the pigment biosynthesis gene Represent clones. (B) is the result of determining the structure of prodigiosin, above is the result of LC-ESI-MS, and below is the MS / MS fragment pattern of the base peak (23.73 minutes).

본 발명은 적조생물에 대한 살조효과를 가지는 프로디지오신을 함유하는 살조제제 및 하헬라 제주엔시스(Hahella chejuensis)가 생산하는 적색색소인 프로디지오신의 생합성에 관여하는 유전자 클러스터에 관한 것으로, 더욱 자세하게는, 하헬라 제주엔시스의 적색색소 생합성 유전자 클러스터, 상기 유전자 클러스터를 이용한 프로디지오신의 제조방법, 프로디지오신을 함유하는 살조제제 및 프로디지오신을 이용한 적조의 제거방법에 관한 것이다.The present invention relates to a gene cluster involved in the biosynthesis of progegiosin, a red pigment produced by Hahella chejuensis and algae preparation containing prodigiosin having a killing effect on red tide. And a red pigment biosynthetic gene cluster of Haella jejuensis, a method for producing prodigiosin using the gene cluster, a algae containing prodigiosin, and a method for removing red tide using prodigiosin.

해양생물 수의 98% 이상을 차지하는 해양미생물은 생태계에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 해양 플랑크톤은 태양에너지를 고정시켜 다른 해양생물에 영양을 공급하지만, 한편으로 피스테리아 속(Pfiesteria spp.) 등과 같은 편모조류는 과도한 개체 증식으로 해양생물을 위협하기도 한다. 이와 같이 해양 조류의 급격한 증식으로 바닷물이 붉게 변하는 현상을 적조라 한다. 적조는 최근 연근해에서 전 세계적으로 빈번히 일어나고 있으며, 인간과 해양 생물의 건강뿐만 아니라 지역경제와 해양생태계에도 영향을 미치고 있다. 그러나 이에 대한 실질적 처리는 황토 살포를 통하여 미세조류를 침전시키는 것밖에 없는 실정이다.Marine microbes, which make up more than 98% of marine life, play an important role in ecosystems. Marine plankton anchors solar energy to nourish other marine life, while flagella algae, such as Pfiesteria spp., Also threaten marine life by overproliferating . As such, the seawater turns red due to the rapid proliferation of marine algae. Red tide is a frequent occurrence in recent years near the coast, affecting the local economy and marine ecosystem as well as the health of humans and marine life. However, the actual treatment for this is only to settle the microalgae through the loess spread.

살조능력을 가지고 있는 세균으로 Alteromonas, Cytophaga, Flavobaterium, Pseudoalteromonas, Saporospira, Vibrio 등이 알려져 있으며, 이들 세균이 적조의 소멸에 직, 간접적으로 관여하는 것으로 보고되어 있다 (Lovejoy et al., Appl. Environ. Microbiol., 64:2806-13, 1993). 살조세균은 다양한 종의 조류를 살상 또는 용조할 수 있으며, 각 세균마다 종 특이적인 살조범위를 가지고 있다. 예컨대, 살조세균 Cytophoga sp.는 돌말류 (Bacillariophyceae), 침편모조류 (Raphydophyceae) 및 와편모조류 (Dinophyceae)에 대한 다양한 살조능력을 가지고 있다 (Imai et al., Mar. Biol., 116:527-32, 1993). Alteromonas, Cytophaga, Flavobaterium, Pseudoalteromonas, Saporospira, Vibrio, etc. are known to have the ability to kill, and these bacteria have been reported to be directly or indirectly involved in the disappearance of red tide (Lovejoy et al. , Appl. Environ. Microbiol ., 64: 2806-13, 1993). The bactericidal bacteria can kill or melt various species of algae, and each bacterium has a species-specific killing range. For example, the bactericidal bacterium Cytophoga sp. Has various killing abilities against the Bacillariophyceae, Raphydophyceae and Dinophyceae (Imai et al. , Mar. Biol. , 116: 527-). 32, 1993).

그러나 살조세균의 살조기작은 아직 연구가 미진하며, 적조생물의 급격한 감소는 세포의 용조(Imi et al., Mar. Biol., 116:527-32, 1993), 성장억제에 의한 사멸(Imi et al., Fisheries Science, 61: 628-36, 1995) 및 알엑산드리움 카테넬라(Alexandrium catanella)에서와 같이 무성색식에서 유성생식으로의 교배단계 저해에 의한 사멸(Sawayama et al., Nippon Suisan Gakkaishi, 59:291-4, 1993) 등에 기인한다고 보고되어 있다. Yet, live bacteria of saljo early yet small studies have secluded, an abrupt decrease in the red tide organisms has yongjo of cells (Imi et al, Mar. Biol, 116:.. 527-32, 1993), apoptosis caused by inhibition of growth (Imi et . al, Fisheries Science, 61: . 628-36, 1995) and Al eksan give help category Nella (death by inhibition of the silent mating step color expression sexual reproduction, as in the Alexandrium catanella) (Sawayama et al, Nippon Suisan Gakkaishi , 59: 291-4, 1993).

살조세균의 살조기작은 (1) 살조세균이 적조생물의 표면에 부착하여 적조생물을 용조하는 접촉에 의한 기작(Imai et al., Mar. Biol., 116:527-32, 1993) 및 (2) 살조세균이 살조물질을 세포외로 분비하여 적조생물의 생장을 억제 또는 용조하는 기작으로 나눌 수 있다. 대부분의 살조세균은 두번째 기작에 포함되며, 항생제(Kawano et al., J. Mar. Biotechnol., 5:225-9, 1997), 저분자의 oligopeptide(Sawayama et al., Nippon Suisan Gakkaishi, 59:291-4, 1993), 단백 질(Baker and Herson, Appl. Environ. Microbiol., 35:791-6, 1978) 및 열에 불안정한 세포외 물질(Mitsutani et al., Nippon Suisan Gakkaishi, 58:2159-69, 1992) 등에 의한 살조기작이 보고되어 있다. 이러한 조류의 감소는 대부분의 살조세균을 접종한 후, 몇 시간에서 며칠 이내에 나타난다. 이러한 반응시간의 차이는 물질의 활성과 직접적으로 관련되어 있으며, 물질생성의 차이와 유도물질에 따라 다양하다.The killing mechanisms of the killing bacteria are (1) the mechanism by which the killing bacteria adhere to the surface of the red algae and help the red algae (Imai et al. , Mar. Biol ., 116: 527-32, 1993) and (2 ) It can be divided into the mechanism of inhibiting or cultivating the growth of red tide organisms by the algae bacterium secreting algae substances extracellularly. Most algae bacteria are included in the second mechanism, antibiotics (Kawano et al. , J. Mar. Biotechnol ., 5: 225-9, 1997), small molecule oligopeptides (Sawayama et al. , Nippon Suisan Gakkaishi , 59: 291). -4, 1993), proteins (Baker and Herson, Appl. Environ.Microbiol., 35: 791-6, 1978) and heat labile extracellular substances (Mitsutani et al. , Nippon Suisan Gakkaishi , 58: 2159-69, The killing mechanism by 1992) is reported. This decrease in algae occurs within a few hours to a few days after inoculation of most bactericidal bacteria. This difference in reaction time is directly related to the activity of the substance and varies with the substance generation and inducers.

하헬라 제주엔시스(Hahella chejuensis)는 해양환경에 가장 많이 존재하는 원생생물 그룹인 γ-프로테오박테리아(γ-proteobacteria)의 일종이며, 상기 균주가 속하는 오셔노스피릴레 (Oceanospirillales) 계통에서는 아직 게놈 서열이 밝혀진 종이 없는 실정이다. 하헬라 제주엔시스는 한국 최남단의 섬인 마라도의 해안 침적물에서 분리된 균주로서, 적색색소를 생산하며 남태평양의 서부해안에서 적조를 일으키는 주요 편모조류인 코크로디니움 폴리크리코이데스(Cochlodinium polykrikoides)에 대하여 살조효과를 나타낸다. 본 발명자들은 하헬라 제주엔시스의 살조효과가 이 균주가 생산하는 적색색소에 의한 것이라는 것을 규명한 바 있다 (WO 2004/099391). Hahella chejuensis is a type of protozoa, the most protozoan group in the marine environment, and is still a genomic sequence in the Oceanospirillales family. This is a paperless situation. And Greeks Jeju N-Sys is a strain isolated from coastal sediments of the island of Mara of South Korea's southernmost, saljo for the production of a red pigment and the main flagellum algae in Cork Lodi nium poly Cree Koh Death (Cochlodinium polykrikoides) causing red tides on the west coast of the South Pacific Effect. The inventors have found that the killing effect of Hahel Jejuensis is due to the red pigment produced by this strain (WO 2004/099391).

본 발명에서는 상기 살조효과를 가지는 하헬라 제주엔시스가 생산하는 적색색소의 생합성 경로를 밝히고자 예의 노력한 결과, 하헬라 제주엔시스 KCTC 2396의 게놈서열을 결정하고, 하헬라 제주엔시스의 게놈서열 중 상기 적색색소인 프로디지오신의 생산에 관여하는 유전자 클러스터를 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.In the present invention, as a result of intensive efforts to determine the biosynthetic pathway of the red pigment produced by Hahela jejuensis having the killing effect, the genome sequence of the hahel jejuensis KCTC 2396 was determined, the red sequence of the genome sequence of haheljuensis Gene clusters involved in the production of the pigment prodigiosin have been identified and the present invention has been completed.

본 발명의 목적은 하헬라 제주엔시스의 프로디지오신 생합성 유전자 클러스터를 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a prodigiosin biosynthetic gene cluster of Hahel Jejuensis.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자 클러스터를 이용한 프로디지오신 제조방법을 제공하는데 있다.Another object of the present invention to provide a method for producing prodigiosin using the gene cluster.

본 발명의 또 목적은 프로디지오신을 유효성분으로 함유하는 살조제제 및 상기 프로디지오신을 이용하는 것을 특징으로 하는 적조의 제거방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide an algae preparation containing prodigiosin as an active ingredient and a method for removing red tide, characterized in that the use of the prodigiosin.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열을 함유하는 프로디지오신 생합성 유전자 클러스터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a prodigiosin biosynthetic gene cluster containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한, 상기 유전자 클러스터를 함유하는 벡터를 제공하고, 상기 벡터로 형질전환된 박테리아를 제공한다.The present invention also provides a vector containing the gene cluster, and provides a bacteria transformed with the vector.

본 발명은 또한, 상기 박테리아를 배양하는 것을 특징으로 하는 프로디지오신 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing prodigiosin, wherein the bacteria are cultured.

본 발명은 또한, 프로디지오신을 유효성분으로 함유하는 살조제제를 제공한다.The present invention also provides an algae preparation containing prodigiosin as an active ingredient.

본 발명은 또한, 프로디지오신을 이용하는 것을 특징으로 하는 적조의 제거방법을 제공한다.The present invention also provides a method for removing red tide, which uses prodigiosin.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail.

본 발명에서는 적조현상을 일으키는 편모조류에 대하여 살조효과를 나타내는 하헬라 제주엔시스의 게놈서열에서 적색색소의 생합성에 관여하는 유전자클러스터를 규명하였다. 또한, 상기 적색색소의 생합성에 관여하는 유전자 클러스터를 포함하는 포스미드 클론을 제조하고, 상기 포스미드 클론이 하헬라 제주엔시스와 동일한 적색색소를 생산하는 것을 확인하였으며, LC-ESI-MS/MS 분석 및 MRI을 통하여, 상기 적색색소가 프로디지오신과 동일한 구조를 가진다는 것을 확인하였다.In the present invention, a gene cluster involved in the biosynthesis of red pigments in the genome sequence of Hahel Jejuensis, which has a killing effect on the flagella algae causing red tide, was identified. In addition, a phosmid clone comprising a gene cluster involved in the biosynthesis of the red pigment was prepared, and it was confirmed that the phosmid clone produced the same red pigment as that of Hahel Jejuensis, and LC-ESI-MS / MS analysis And MRI confirmed that the red pigment has the same structure as prodigiosin.

한편, 프로디지오신(prodigiosin)은 수세기 동안 알려진 적색 색소로서 넓은 범위의 활성을 가지는 세포독성 화합물이며(Furstner, A, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 42:3582, 2003), 인간의 암세포의 세포자살(apoptosis)을 유도한다는 보고도 있다 (Perez-Tomas, R. et al., Biochem. Pharmacol., 66:1447, 2003). 그러나 편모조류에 대한 살조효과에 대해서는 보고된 바가 없었다. 해양 세균으로부터 생산되는 색소는 태양광 또는 원생동물에 대하여 방어 기능을 한다. 프로디지오신 생산 균에서의 프로디지오신의 생물학적 기능은 아직 밝혀진 바 없으며, 본 발명자들은 프로디지오신이 하헬라 제주엔시스의 병원성에 기인하는 편모조류에 대한 독성 인자임을 확인하였다. 한편, 프로디지오신, 언데실프로디지오신(undecylprodigiosin), 프로디지닌(prodiginin) 등을 생산하는 세균으로는 Serratia, Streptomyces 등이 알려져 있으며 생합성 유전자도 보고된 바 있다 (Harris, A.K., et al., Microbiology, 150:3547-60, 2004; Cerdeno, A. M. et al., Chem . Biol. 8:817, 2001).On the other hand, prodigiosin is a red pigment known for centuries and is a cytotoxic compound with a wide range of activities (Furstner, A, Angew. Chem. Int. Ed. Engl ., 42: 3582, 2003), and human cancer cells Induction of apoptosis has been reported (Perez-Tomas, R. et al ., Biochem. Pharmacol ., 66: 1447, 2003). However, there have been no reports of the killing effect on flagella algae. Pigments produced from marine bacteria provide a defense against sunlight or protozoa. The biological function of prodigiosin in prodigiosin producing bacteria has not yet been identified, and the present inventors confirmed that prodigiosin is a virulence factor for flagella algae due to the pathogenicity of Hahel jejuensis. On the other hand, Seratia , Streptomyces and the like are known as bacteria that produce prodigiosin, undecylprodigiosin, prodiginin, and biosynthetic genes (Harris, AK, et al. , Microbiology , 150: 3547-60, 2004; Cerdeno, AM et al ., Chem . Biol . 8: 817, 2001).

이하 본 발명을 실시 예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시 예는 단지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이들 실시 예에 국한되지 않는다는 것은 당 업계에서 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 in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 1. 하헬라 제주엔시스 유전자의 게놈서열 결정Example 1 Determination of the genomic sequence of the hahel jejuensis gene

하헬라 제주엔시스의 게놈서열은 표준 전체게놈 샷건방법(standard whole-genome shotgun method)으로 결정하였다. 염색체 복제 원점은 GC skew 분석 및 원생생물의 oriC 사이트 주변에 위치하는 것으로 알려진 유전자를 확인함으로써 결정하였다(Grigoriev, A., Nucleic Acids Res., 26:2286, 1998). 100bp이상의 예상 단백질 코딩 서열(CDS)은 CRITICA(Badger, J.H. et al.,Mol. Biol. Evol., 16:512, 1999) 및 GLIMMER(Delcher, A. L. et al., Nucleic Acids Res., 27:4636, 1999)의 결과를 통합하여 예측하였다. 짧은 CDS 의 재 분석을 위하여는 BLASTX를 이용하였으며, 대사 경로는 KEGG 데이터베이스(Kanehisa, M. et al., Nucleic Acids Res., 32:D277, 2004) 및 Pathway Tools(Karp, P. D. et al., Bioinformatics, 18:225, 2002)를 사용하여 확인하였다.The genome sequence of Haella Jeju Nsis was determined by standard whole-genome shotgun method. Chromosome replication origin was determined by GC skew analysis and identifying genes known to be located around the oriC site of protists (Grigoriev, A., Nucleic Acids Res ., 26: 2286, 1998). Anticipated protein coding sequences (CDS) of at least 100 bp are CRITICA (Badger, JH et al ., Mol. Biol. Evol ., 16: 512, 1999) and GLIMMER (Delcher, AL et al ., Nucleic Acids Res ., 27: 4636 , 1999). BLASTX was used for reanalysis of short CDS, and metabolic pathways were determined by KEGG database (Kanehisa, M. et al ., Nucleic Acids Res ., 32: D277, 2004) and Pathway Tools (Karp, PD et al ., Bioinformatics) . , 18: 225, 2002).

하헬라 제주엔시스 KCTC2396은 7,215,267 bp의 단일 고리형 염색체로 구성되어 있었으며, 이는 서열이 밝혀진 해양 원생생물의 게놈 중 가장 긴 서열이며, 서 열이 밝혀진 γ-프로테오박테리아 게놈 중에서도 가장 긴 서열이다 (도 1). 상기 서열은 6783개의 예상 유전자들로 구성되고 있었으며, 이들 중 76.3%가 기존 데이터베이스와 상당하게 일치하였으며, 49.6%는 유전자 산물의 기능을 예측할 수 있었다 (표 1). 예상 유전자들 중 약 1/4이 독특한 유전자였으며, 서열이 완전히 밝혀진 원생생물의 유전자 서열과 하헬라 제주엔시스의 보존된 유전자 서열을 비교한 결과, Pseudomonas sp.와 먼 친척관계에 있는 것으로 나타났다.Hahel Jejuensis KCTC2396 consists of a 7,215,267 bp monocyclic chromosome, which is the longest sequence of marine protoplasts identified and the longest sequence of the γ-proteobacteria genomes identified. One). The sequence consisted of 6783 predicted genes, of which 76.3% were in good agreement with existing databases and 49.6% were able to predict the function of gene products (Table 1). About a quarter of the predicted genes were unique, and a comparison of the sequence of protozoa with the fully-discovered protozoa with the conserved gene sequence of Haella jejuensis showed a distant relative to Pseudomonas sp.

하헬라 제주엔시스 게놈의 특징Characteristics of the Hahel Jeju Nsis Genome 총 길이(bp)Total length (bp) 7,215,2677,215,267 단백질 코딩 서열(CDS)의 수Number of protein coding sequences (CDS) 67836783 코딩 퍼센트Coding percentage 88.388.3 평균 유전자 길이 (bp)Average gene length (bp) 940940 G+C 함량(%)G + C content (%) 54.854.8 rRNA 오페론rRNA operon 55 tRNAstRNAs 6767 sRNAssRNAs 2222 CDS 요약CDS Summary 기능이 예측된 CDS   CDS with predicted functionality 33623362 기능을 알 수 없는 CDS   CDS unknown function 11321132 보존된 가상 유전자   Conserved Virtual Genes 683683 가상 유전자   Virtual genes 16161616

하헬라 제주엔시스는 기초대사 능력이 매우 잘 갖춰져 있어서, 해양 환경에서 독립적으로 생존할 수 있도록 되어 있었으며, 핵산 및 20개 아미노산의 생합성에 필요한 경로뿐만 아니라, 해당과정(glycolysis), 펜토오스 포스페이트 경로 및 TCA 경로를 포함하는 주요 탄소대사에 필요한 효소의 합성유전자를 완전히 갖추고 있었다. Haella Jeju Nsis is very well equipped with basic metabolic ability to survive independently in the marine environment. It is not only the pathway required for the biosynthesis of nucleic acids and 20 amino acids, but also the glycolysis, pentose phosphate pathway and Fully equipped with the genes for enzymes required for major carbon metabolism, including the TCA pathway.

또한, 독립영양을 위한 다른 유전자 없이, 일산화탄소 탈수소효소(carbon monoxide dehydrogenase) 및 하나의 하이드로게나아제 복합체로 예상되는 유전자만을 포함하고 있으며, 사용가능한 유기 영양분이 부족할 때에는 리쏘헤테로트로픽(lithoheterotrophic) 방법에 의존하는 것으로 생각된다. 질소 호흡을 위한 질소 환원 복합체 유전자도 확인하였으며, 무기 황 산화를 위한 유전자는 나타나지 않았다.It also contains only the genes expected to be carbon monoxide dehydrogenase and one hydrogenase complex without other genes for autotrophs, and relies on lithoheterotrophic methods when there is a shortage of available organic nutrients. I think. A nitrogen reduction complex gene for nitrogen respiration was also identified, and no gene for inorganic sulfur oxidation was shown.

실시예 2. 하헬라 제주엔시스의 계통분류학적 분석 및 해양환경에의 적응Example 2 Systematic Analysis of Hahel Jeju Nsis and Adaptation to Marine Environment

유전적으로 잘 보존되는 서열인 16S rDNA 서열 또는 34개 연관 단백질 서열은 GenBank를 이용하여 입수하였으며, 게놈 진화의 보편적 표지로 사용하였다. 각 생물종에서 34개의 COG에 대응하는 것을 찾기 위하여, 게놈을 각 COG 단백질 클러스터로 구성된 34개의 숨겨진 Markov 모델을 이용하여 검색하였다. CLUSTAL W(Tompson, J. D. et al., Nucleic acids res., 22:4673, 1994) 및 PHYLIP(Felsenstein, J. PHYLIP 3.6b edn. Dept. of Genetics, University of Washington, Seattle, 2004)에서 E-값이 cutoff(1.0×10-06)이하인 16S rDNA 서열 또는 연관된 보편적 34 단백질 서열을 neighbor-joining 및 maximum parsimony 법을 이용하여 분석하였다. 단백질 잔기에서의 다중 대체부분을 수정하기 위하여, Kimura 2-parameter 모델을 사용하였으며, 브랜칭 패턴의 신뢰성을 측정하기 위하여 1000 랜덤 부트스트랩 재 샘플링을 수행하였다.The 16S rDNA sequence or 34 associated protein sequences, which are genetically well-conserved sequences, were obtained using GenBank and used as universal markers of genomic evolution. To find the corresponding 34 COGs in each species, the genome was searched using 34 hidden Markov models consisting of each COG protein cluster. E-values in CLUSTAL W (Tompson, JD et al ., Nucleic acids res ., 22: 4673, 1994) and PHYLIP (Felsenstein, J. PHYLIP 3.6b edn.Dept. Of Genetics, University of Washington, Seattle, 2004) 16S rDNA sequences or related universal 34 protein sequences below this cutoff (1.0 × 10 −06 ) were analyzed using neighbor-joining and maximum parsimony methods. To modify multiple substitutions at the protein residues, a Kimura 2-parameter model was used and 1000 random bootstrap resampling was performed to determine the reliability of the branching pattern.

하헬라 제주엔시스 게놈에서 전사 조절이나 환경 감지 등에 사용되는 유전자의 수는 약 362개로 총 예상 유전자의 5.3%이하였다. 이는 게놈 크기가 증가함에 따라 조절 유전자의 수도 증가한다는 경향에 부합하는 것이다. 하헬라 제주엔시스에서 가장 일반적인 조절인자의 형태는 LysR, AraC, TetR 및 MerR을 포함하고 있었으며, 4개의 주요 시그마-70 인자, 두개의 세포질외 기능 시그마 인자 및 한 개의 시그마-54 인자를 포함하고 있었다. 또한, 시그마-54와 상호작용하는 모듈을 가지는 20개 이상의 단백질을 가지고 있었다. 예상되는 2-성분 시스템(47개의 센서, 103개의 반응 조절인자 및 23개의 센서-반응 조절인자 하이브리드)은 다른 세균의 게놈과 비교하여 훨씬 많이 존재하였다. 게다가, 화학 감지 시스템에는 35개의 유전자가 감지 트랜스듀서 단백질을 코딩할만큼 매우 정교하였다. 그러나, luxI의 상동체가 발견되지 않은 등, 생물 상호간의 정보를 감지할 수 있는 시스템(quorum-sensing system)은 없었다.The number of genes used for the regulation of transcription and environmental sensing in the Hahel Jeju genome genome was about 362, which is less than 5.3% of the total expected genes. This is in line with the trend that the number of regulatory genes increases with increasing genome size. The most common forms of regulators in Hahel Jejuensis included LysR, AraC, TetR and MerR, including four major sigma-70 factors, two extracellular function sigma factors, and one sigma-54 factor. . It also had more than 20 proteins with modules that interact with sigma-54. The expected two-component system (47 sensors, 103 response modulators and 23 sensor-response modulator hybrids) was much more present than the genomes of other bacteria. In addition, 35 genes in the chemical sensing system were very sophisticated enough to encode the sensing transducer protein. However, there was no quorum-sensing system capable of detecting information between living organisms, such as no homology of luxI.

하헬라 제주엔시스는 당, 펩티드/아미노산, 인산, 망간, 몰리브데이트, 니켈 및 약물에 대한 넓은 범위의 전달인자를 가지고 있었다. 당 전달 시스템은 11개의 ABC 전달 시스템을 가지고, 포스포트랜스퍼라아제 시스템은 불완전하여, ABC 전달 시스템에 크게 치우쳐 있는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 매우 드문 경우이지만, 몇몇 병원성 미생물에서 자주 관찰되는 것이다. Haella Jejuensis had a wide range of transfer factors for sugars, peptides / amino acids, phosphoric acid, manganese, molybdate, nickel and drugs. The sugar delivery system has 11 ABC delivery systems, and the phosphotransferase system is incomplete and appears to be heavily biased to the ABC delivery system. This phenomenon is very rare but is often observed in some pathogenic microorganisms.

하헬라 제주엔시스에서 나타나는 프로테아제, 리파아제, 뉴클레아제, 키티나아제 및 셀룰라아제 등의 세포외 분해 효소의 다양성은 거대분자로 구성된 양분들을 사용할 수 있게 하는데 유용하다. 다양한 양분에 대한 조절 단백질과 전달인자의 비율이 높음으로, 하헬라 제주엔시스 균주는 변화하는 해양 환경에서 잘 적응할 수 있을 것이다. The variety of extracellular degrading enzymes, such as proteases, lipases, nucleases, chitinases and cellulase, which are found in Hahel Jejuensis, is useful for making nutrients composed of macromolecules available. Due to the high ratio of regulatory proteins and transfer factors for various nutrients, Haella jejuensis strains will be well adapted to changing marine environments.

다른 해양세균과 마찬가지로, 하헬라 제주엔시스는 최적 성장을 위하여 2% NaCl을 필요로 하며, Na+는 해양 또는 호염성 세균에 필수적이며, 트랜스멘브레인 Na+ 농도구배에 의해 양분의 입수 및 편모의 회전에 이용된다. 일반적으로, Na+/H+ 안티포터는 나트륨 모티브 포스를 만들어내며, Na+-전위 호흡 NADH:유비퀴논 산화환원효소는 Na+/H+ 안티포터와 함께 그람 음성 해양세균에서 넓게 분포하고 있다. 게놈 분석을 통해 하헬라 제주엔시스에서 동일한 형태의 호흡 복합체와 다중-서브유닛 Na+/H+ 안티포터시스템을 포함하는 다중 Na+/H+ 안티포터를 확인하였다.Like other marine bacteria, Haella jejuensis requires 2% NaCl for optimal growth, Na + is essential for marine or basophilic bacteria, and nutrient acquisition and flagella are achieved by transmenorrhea Na + concentration gradients. Used for rotation In general, Na + / H + antiporters produce sodium motif forces, and Na + -potential respiratory NADH: ubiquinone oxidoreductases are widely distributed in gram negative marine bacteria along with Na + / H + antiporters. Through genomic analysis and HeLa same type of respiratory complex and multi-N-Sys in Jeju multi-Na containing subunit Na + / H + anti porter system + / H + anti porter was confirmed.

실시예 3. 하헬라 제주엔시스의 유전자 과다 및 유전체 섬(genomic island)Example 3 Gene Excess and Genomic Island of Hahel Jeju Ensis

HTGs(horizontally transferred genes)은 유전적 차이 또는 계통분류학적 내용으로부터 추측하였다. Horizontally transferred genes (HTGs) were inferred from genetic differences or phylogenetic content.

G+C 함량과 코돈 usage 편차가 비정상인 유전자를 변형(anomalous)로 판단하였다(G+C 함량 1.5δ이상 및 코돈 usage 편차의 차이로서 Mahalanobis distance 80.23 이상). 또한, γ-프로테오박테리아가 아닌 다른 원생생물과 상동성이 있는 유전자를 HTG 목록에 추가하였다. 하헬라 제주엔시스의 CDS와 그외 208개의 서열이 완전히 결정된 원생생물의 CDS를 비교하기 위하여는 BLASTP를 수행하였다.Genes with abnormal G + C content and codon usage deviations were judged as anomalous (Mahalanobis distance 80.23 or more as a difference between G + C content 1.5δ and codon usage deviations). In addition, genes homologous to protozoa other than γ-proteobacteria were added to the HTG list. BLASTP was performed to compare the CDS of Hahel Jejuensis and the CDS of protists whose 208 sequences were completely determined.

하헬라 제주엔시스 게놈의 특징은 기능적으로 동일한 단백질을 코딩하는 상동성 유전자가 다양한 것이다. 같은 기능을 2개 내지 4개의 독립적인 유전자들이 코딩하는 경우가 수십 개나 존재하였다. F0F1-타입 ATP 합성효소, 플라젤라 생성 및 타입 III 단백질 분비 시스템등이 각각 2개의 로커스를 가지는 유전자 세트로 존재하였다. 게놈 내부에서의 유전자가 증폭된 것인지를 확인하기 위하여 all-against-all 유사성 검사를 수행한 결과, 다른 세균 게놈의 비슷한 단백질의 상동성 유전자보다 상동성 유전자의 전체 유사성이 더 낮았다. 많은 단백질이 γ-프로테오박테리아의 단백질과 비슷하였으며, 나머지 단백질들은 여러 류의 단백질과 유사성을 보였다. 이러한 결과들에 의해서 하헬라 제주엔시스의 유전자 다양성이 수평적 유전자 전달보다는 하헬라 제주엔시스 게놈 내에서의 유전자 듀플리케이션에 기인한다고 볼 수 있다.A characteristic of the Hahela jejuensis genome is a variety of homologous genes encoding functionally identical proteins. There have been dozens of cases where the same function is encoded by two to four independent genes. F 0 F 1 -type ATP synthase, flagella production, and type III protein secretion systems existed as sets of genes with two loci each. All-against-all similarity tests were performed to determine whether the genes within the genome were amplified. The overall similarity of homologous genes was lower than that of similar proteins in other bacterial genomes. Many of the proteins were similar to those of the γ-proteobacteria, and the rest of the proteins showed similarities to the various proteins. These results suggest that the genetic diversity of Hahel Jejuensis is due to gene duplication within the Hahel Jejuensis genome rather than horizontal gene transfer.

다른 세균들과 마찬가지로, 하헬라 제주엔시스 게놈의 형태에 있어서, 수평적 유전자 전달(horizontal gene transfer)이 필수적인 역할을 했다고 보여진다. 유전적 변형과 계통분류학적 배경을 기초로 하여 조사한 결과, 하헬라 제주엔시스는 적어도 염색체의 23.0%이상으로 구성된 69개의 유전체 섬들(GIs)을 가지는 것으로 나타났다 (도 1). 상기 섬들에 포함된 유전자 또는 유전자 클러스터는 세포외 다당, 독소, 폴리케타이드 또는 비리보솜 펩타이드의 생합성, 철 활용, 이동성, 타입 III 단백질 분비 또는 염색(pigmentation)에 관여하는 유전자를 포함하고 있었다. 이들 중 32개가 Rhs 요소, 삽입 서열 요소, 트랜스포존, 박테리오파지 및 그룹 II 인트론 등의 이동성 요소와 연관된 유전자와 상동성을 가지고 있었다. Rhs 패밀리 단백질을 코딩하는 유전자는 하헬라 제주엔시스 게놈에서 양과 길이(염색체의 1.7% 이상) 모든 면에서 가장 큰 비중을 차지하고 있었다. 대부분의 경우, 상기 Rhs 단백질은 Methanosarcina barkeri(an archaeon) 또는 Clostridum thermocellum(firmicute)의 것과 매우 유사하였다.As with other bacteria, horizontal gene transfer has been shown to play an essential role in the shape of the Hahel Jejuensis genome. Based on genetic modifications and phylogenetic backgrounds, Hahel Jejuensis had 69 genome islands (GIs) composed of at least 23.0% of chromosomes (FIG. 1). The gene or gene cluster included in the islands contained genes involved in the biosynthesis, iron utilization, mobility, type III protein secretion or pigmentation of extracellular polysaccharides, toxins, polyketides or nonribosomal peptides. 32 of these had homology with genes associated with mobility elements such as Rhs elements, insertion sequence elements, transposons, bacteriophages and group II introns. The gene encoding the Rhs family protein occupied the largest share in both the quantity and length (more than 1.7% of chromosomes) in the Hahel Jejuensis genome. In most cases, the Rhs protein was very similar to that of Methanosarcina barkeri (an archaeon) or Clostridum thermocellum (firmicute).

실시예 4. 하헬라 제주엔시스의 잠재적 독성 관련 유전자Example 4 Potential Toxicity-Related Genes of Hahel Jejuensis

하헬라 제주엔시스는 많은 양의 세포외 다당류(EPS)를 생산한다. 세포외 다당은 바이오필름의 형성에 관여하며, 병원균에서 독성인자로서 자주 작용한다. 하헬라 제주엔시스에서는 세포외 다당의 합성에 관여하는 5개의 유전자 클러스터를 확인하였으며, 이들은 모두 부분적 또는 전체적으로 유전체 섬(GIs)과 겹쳤다. 상기 유전자 클러스터 중 하나는 UDP-글루코오스 디하이드로게나아제(ugd), Wzy 타입 폴리머라아제 및 Wzx 플리파아제(flippase)와 같은 핵심 효소의 유전자를 코딩하는 4.8Mb 부위에 위치한다. UGD는 몇몇 병원성 세균에서 캡슐 다당 및 대장균의 콜라닉 산(colanic acid)를 생산하는데 있어서, 기본 단위로 사용되는 UDP-D-글루쿠로네이트를 생산한다. Haella Jejuensis produces large amounts of extracellular polysaccharides (EPS). Extracellular polysaccharides are involved in the formation of biofilms and frequently act as toxic factors in pathogens. Hahel Jejuensis identified five gene clusters involved in the synthesis of extracellular polysaccharides, all of which partially or entirely overlapped with genomic islands (GIs). One of these gene clusters is located at the 4.8 Mb region encoding genes of key enzymes such as UDP-glucose dehydrogenase ( ugd ), Wzy type polymerase and Wzx flippase. UGD produces UDP-D-glucuronate, which is used as a basic unit in the production of capsular polysaccharide and colanic acid of E. coli in some pathogenic bacteria.

포어를 형성시키는 헤모라이신 및 RTX 독소는 세포독성을 가지는 많은 병원성 그람 음성 세균에서 중요한 역할을 한다. 하헬라 제주엔시스에서는 7개의 RTX 독소 상동체 및 3개의 헤모라이신 상동체가 발견되었으며, 5개는 유전체 섬(GIs)에 포함되었다. 하헬라 제주엔시스 게놈에서 발견된 두드러진 특징 중 하나는 열시니아(yersinia) 속, 비브리오속, 슈도모나스 아에루지노사(Pseudomonas aeruginosa) 및 에어로모나스 속에 존재하는 것과 유사한 2개의 타입 III 분비 시스템(TTSSs)이3.34-3.37Mb 및 5.25-5.29 Mb 위치에 존재한다는 것이다. 하헬라 제주엔시스의 상기 2개의 TTSS는 동일한 TTSS 서브패밀리에 속하며, 이중 하나 만이 유전체 섬(GI)에 위치하였다. 이와 같이, 상기 독성 인자들과 상동성있는 유전자의 존재는 하헬라 제주엔시스가 해양 진핵생물에 대하여 병원성을 나타낼 수 있다는 것을 시사한다.Hemolysine and RTX toxins that form pores play an important role in many pathogenic Gram-negative bacteria with cytotoxicity. In Hahel Jejuensis, seven RTX toxin homologs and three hemolysine homologues were found and five were included in the genome islands (GIs). One prominent feature found in the Hahel Jejuensis genome is two Type III secretion systems (TTSSs) similar to those found in the genus yersinia, vibrio, Pseudomonas aeruginosa and aeromonas. At 3.34-3.37 Mb and 5.25-5.29 Mb. The two TTSS of Haella Jeju Nsis belonged to the same TTSS subfamily, only one of which was located on the dielectric island (GI). As such, the presence of genes homologous to the virulence factors suggests that Hahel Jejuensis may be pathogenic to marine eukaryotes.

실시예 5. 하헬라 제주엔시스가 생산하는 살조색소의 생합성 유전자Example 5 Biosynthetic Gene of Algal Pigment Produced by Hahel Jeju Ensis

하헬라 제주엔시스가 생산하는 적색색소의 생산하기 위한 배지로는 ZoBell 2216 배지(5% 글루코오스, 0.1% 펩톤, 0.42g KH2PO4, 0.34g K2HPO4, 0.5g MgSO4, 2.0g CaCl2, 0.001g CoCl2·6H2O, 0.001g MnCl3, 0.001g ZnSO4 및 0.001g NaMoO4, pH 7.0, 250ml 증류수에 묵힌 해수를 사용하여 최종 1 리터로 맞춤)를 사용하며, 배양은 5 리터 발효기에서 25℃에서 72시간 동안 1.5vvm의 에어레이션을 주면서 배양하였다. As a medium for the production of red pigments produced by Haella Jeju Ensis, ZoBell 2216 medium (5% glucose, 0.1% peptone, 0.42 g KH 2 PO 4 , 0.34 g K 2 HPO 4 , 0.5 g MgSO 4 , 2.0 g CaCl 2 , 0.001 g CoCl 2 .6H 2 O, 0.001 g MnCl 3 , 0.001 g ZnSO 4 and 0.001 g NaMoO 4 , pH 7.0, finalized to 1 liter using seawater in 250 ml distilled water), incubation 5 liters The fermenter was incubated at 25 ° C. for 72 hours giving 1.5vvm of aeration.

상기 배양된 배양액에 클로로포름을 처리하여 적색색소(RP10356)를 조추출하였다. 상기 조추출액을 실리카 겔 60(0.063 mm, Merck, 독일)으로 클로로포름(100, v)을 사용하여 정제하고, YMC-Pack ODS-A(250ㅧ10 mm, YMC Co., 일본)으로 메탄올:물:초산(81:14:5, v/v/v)을 이용하여 재정제하였다.Chloroform was treated in the culture broth to extract crude red pigment (RP10356). The crude extract was purified by silica gel 60 (0.063 mm, Merck, Germany) using chloroform (100, v) and methanol: water with YMC-Pack ODS-A (250 × 10 mm, YMC Co., Japan). Repurification using acetic acid (81: 14: 5, v / v / v).

살조효과 측정을 위한 미세조류는 f/2 배양 배지에서 22.5에서 55μmol/m2/s 이상의 광밀도에서 광 16시간/ 암 8시간의 조사 사이클을 사용하여 배양하였다 (대한민국 특허출원 제10-2003-29526호). 정제된 색소를 에탄올에 녹이고, 이중 20㎕를 980㎕의 미세조류 용액이 담긴 튜브에 첨가하였다. 생존한 세포 수는 10% 루골(Lugol's) 용액으로 염색하여 현미경으로 계측하였다. Microalgae for the determination of the algae effect was incubated in an f / 2 culture medium using an irradiation cycle of 16 hours / 8 hours of light at a light density of 22.5 to 55 μmol / m 2 / s or more (Korean Patent Application No. 10-2003- 29526). The purified pigment was dissolved in ethanol, of which 20 μl was added to a tube containing 980 μl of microalgal solution. Surviving cell numbers were stained with 10% Lugol's solution and measured microscopically.

적색색소의 살조효과는 하기 식으로 나타내었다.The algae effect of red pigment is represented by the following formula.

(초기세포수-생존 세포수)                     (Initial cell count-number of surviving cells)

살조효과(%)= ---------------------------- × 100 Algae effect (%) = ---------------------------- × 100

초기세포수                           Initial cell count

하헬라 제주엔시스의 추출물을 이용하여 코크로디니움 폴리크리코이데스에 대한 살조효과를 측정한 결과, 조추출물과 적색색소를 정제한 추출물에서 모두 코크로디니움 폴리크리코이데스의 빠른 세포 분해가 관찰되었다 (도 2). 하헬라 제주엔시스의 적색색소의 생합성에 관여하는 유전자를 찾기 위하여, 하헬라 제주엔시스 게놈에서 대사산물의 합성에 관여하는 유전자들을 검색한 결과, Streptomyces coelicolor A3의 red 유전자(Cerdeno, A.M. et al., Chem. Biol., 8:817, 2001)와 유사한 유전자를 포함하는 유전자 클러스터를 찾아내었다 (서열번호 1).As a result of measuring the algae effect on cocrodinium polycricoides using the extract of Haella jejuensis, the rapid cell degradation of cocrodinium polycricoides was observed in both crude extract and red pigment purified extract. (FIG. 2). To find the genes involved in and HeLa biosynthesis of the red dye of the Cheju N-Sys, and HeLa Jeju N-Sys After a genomic search for genes involved in the synthesis of the metabolites in, Streptomyces coelicolor A3 of the red gene (Cerdeno, AM et al., Gene clusters containing genes similar to Chem. Biol ., 8: 817, 2001 were found (SEQ ID NO: 1).

상기 유전자 클러스터가 색소 생합성에 관여하는 유전자 클러스터인지를 확인하기 위하여, 먼저 하헬라 제주엔시스의 포스미드 라이브러리를 라이브러리 구축 시스템(EPICENTRE, USA)을 사용하여 제조하였다. 상기 유전자 클러스터 서열 중 전체 또는 일부를 포함하는 대장균 EPI300, HC81010E03, HC81008E02, HC81002H12, HC81006F09 및 HC81004F05Z5 (도 3의 A)의 포스미드 클론(fosmid clone)을 20㎍/ml의 클로람페니콜과 CopyControl Induction Solution을 포함하는 LB 아가 배지에 접종하여 37℃에서 배양하였다.In order to confirm whether the gene cluster is a gene cluster involved in pigment biosynthesis, first, a phosphide library of Hahel Jejuensis was prepared using a library construction system (EPICENTRE, USA). Fosmid clones of Escherichia coli EPI300, HC81010E03, HC81008E02, HC81002H12, HC81006F09 and HC81004F05Z5 (FIG. 3A) containing all or part of the gene cluster sequence included 20 μg / ml of chloramphenicol and CopyControl Induction Solution Was inoculated in LB agar medium and incubated at 37 ° C.

상기 유전자 클러스터를 포함하는 포스미드 클론(fosmid clone)을 고체 배지에 배양하였을 때, 콜로니는 하헬라 제주엔시스의 콜로니에 근접하여 위치하거나, 하헬라 제주엔시스 추출물(20% 조 추출물)을 포함하는 배지에서 적색색소를 생산하였다. 이는 상기 유전적 부위가 색소 생합성에 필요한 유전자 세트라는 것을 알 수 있었다 (도 3의 A). 또한, HC81006F09-R 클론은 적색색소를 항시적으로 생산하고 나머지 포스미드 클론도 적당한 유전자 발현 조절 인자의 존재 하에 적색색소를 생산한다. 한편, 적색색소를 항시적으로 생산하는 HC81006F09 클론을 사용하여, 색소 생합성 유전자 부위에 EZ::TN<KAN-2> 삽입키트(Epicentre)를 사용하여 트랜스포존을 삽입시키면, 콜로니의 색깔이 없어지는 것을 증명하여 이 유전자군이 적색색소를 합성하는 유전자군임을 재확인 하였다.When the fosmid clone comprising the gene cluster is incubated in a solid medium, the colonies are located in close proximity to the colonies of Hahel Jejuensis or a medium containing Hahel Jejuensis extract (20% crude extract). Produced a red pigment. It was found that the genetic site is a set of genes required for pigment biosynthesis (FIG. 3A). In addition, HC81006F09-R clones always produce red pigment, and the remaining phosmid clones also produce red pigment in the presence of suitable gene expression regulators. Meanwhile, when the transposon was inserted into the pigment biosynthesis gene site using the HC81006F09 clone which always produces the red pigment, the colony disappeared. We proved that this gene group is a gene group that synthesizes red pigment.

하헬라 제주엔시스 배양액으로부터 정제된 적색색소의 최대 흡광도는 산성 조건에서 535nm 및 염기성 조건에서 470nm이었으며, 이로서 상기 적색 색소가 프로디지오신(prodigiosin) 유사 화합물이라는 것을 알 수 있다. The maximum absorbance of the red pigment purified from the Hahel jejuensis culture was 535 nm under acidic conditions and 470 nm under basic conditions, indicating that the red pigment is a prodigiosin-like compound.

한편, 상기 HC81006F09-R 클론의 배양액으로부터 상기와 같은 방법으로 정제된 적색색소의 최대 흡광도를 측정한 결과, 산성 조건에서 535nm 및 염기성 조건에서 470nm로 측정되어, 하헬라 제주엔시스 배양액에서 정제된 적색색소와 동일한 색소임을 확인하였다. 이 결과로부터, 본 발명에 따른 서열번호 1의 유전자 클로스터가 적색색소의 합성에 관여한다는 것을 확인할 수 있었다.On the other hand, as a result of measuring the maximum absorbance of the purified red pigment from the culture medium of the HC81006F09-R clone in the same manner as described above, it was measured at 535nm in acidic conditions and 470nm in basic conditions, purified red pigment in Hahel Jejuensis culture medium It was confirmed that the same pigment as. From this result, it was confirmed that the gene clotor of SEQ ID NO: 1 according to the present invention is involved in the synthesis of red pigment.

상기 적색색소의 LC-ESI-MS/MS 분석을 위하여, Marine Broth(Difco)로 30℃에서 24~48 시간 동안 진탕 배양된 하헬라 제주엔시스 배양 상청액을 메탄올/1N HCl 혼합액을 이용하여 추출하였다. 적색 분획을 HPLC를 이용하여 정제하였으며, 이동상으로 아세토니트릴과 물(0.1% formic acid)을 이용하여 0.2ml/min의 속도로 LC를 수행하였다. ESI-MS는 Finnigan dlectrospray source를 사용하여 Finigan LCQ Advantage MAX ion trap 매스 스펙트로메터를 수행하였다. For LC-ESI-MS / MS analysis of the red pigment, the Haella jejuhensis culture supernatant shaken with Marine Broth (Difco) for 24 to 48 hours at 30 ℃ was extracted using methanol / 1N HCl mixture. The red fraction was purified using HPLC, and LC was performed at a rate of 0.2 ml / min using acetonitrile and water (0.1% formic acid) as the mobile phase. ESI-MS performed a Finigan LCQ Advantage MAX ion trap mass spectrometer using a Finnigan dlectrospray source.

LC-ESI-MS/MS 분석을 통하여, 적색색소로부터의 기초 피크 [23.73min; m/z 324.2, (M+H)+]단편화 패턴이 항생제 프로디지오신과 일치한다는 것을 확인하였으며, 또한, 1H NMR(CD3OD, 300Hz) 및 13C NMR(CD3OD, 75MHz) 분석을 수행한 결과, 6.94 (m, 1H),6.71 (m, 1H), 6.66 (s, 1H), 6.39 (s, 1H), 6.21 (m, 1H), 6.01 (s, 1H), 3.89 (s, 3H), 2.37 (t, 2H), 2.27 (s, 3H), 1.53(m, 2H), 1.33 (m, 4H), 0.90 (t, 3H) (1H NMR) 및 169.6,160.2, 141.0, 135.8, 129.9, 129.2, 125.1, 123.0, 120.6,115.9, 113.1, 110.9, 95.9, 58.9, 32.7, 31.8, 26.6, 23.6, 14.4,11.5 ( 80 13C NMR)로 나타나 프로디지오신임을 재확인하였다 (도 3의 B).Base peak from red pigment via LC-ESI-MS / MS analysis [23.73 min; m / z 324.2, (M + H) + ] We confirmed that fragmentation pattern is consistent with antibiotic prodigiosin, and 1 H NMR (CD 3 OD, 300 Hz) and 13 C NMR (CD 3 OD, 75 MHz) analysis were also performed. As a result, 6.94 (m, 1H), 6.71 (m, 1H), 6.66 (s, 1H), 6.39 (s, 1H), 6.21 (m, 1H), 6.01 (s, 1H), 3.89 (s, 3H), 2.37 (t, 2H), 2.27 (s, 3H), 1.53 (m, 2H), 1.33 (m, 4H), 0.90 (t, 3H) (1H NMR) and 169.6,160.2, 141.0, 135.8, 129.9, 129.2, 125.1, 123.0, 120.6, 115.9, 113.1, 110.9, 95.9, 58.9, 32.7, 31.8, 26.6, 23.6, 14.4, 11.5 (80 13C NMR) to reaffirm prodigiosin (FIG. 3B).

이상으로 본 발명 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당 업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시예일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다. 본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의하여 용이하게 이용될 수 있으며, 이러한 변형이나 변경은 모두 본 발명의 영역에 포함되는 것으로 볼 수 있다. As described above in detail specific parts of the present invention, it is apparent to those skilled in the art that such specific descriptions are merely preferred embodiments, and thus the scope of the present invention is not limited thereto. something to do. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents. Simple modifications and variations of the present invention can be readily used by those skilled in the art, and all such variations or modifications can be considered to be included within the scope of the present invention.

본 발명은 하헬라 제주엔시스의 적색색소 생합성 유전자 클러스터, 상기 유전자 클러스터를 이용한 프로디지오신의 제조방법, 프로디지오신을 함유하는 살조제제 및 프로디지오신을 이용한 적조의 제거방법을 제공하는 효과가 있다.The present invention has the effect of providing a red pigment biosynthetic gene cluster of Haella jejuensis, a method for producing prodigiosin using the gene cluster, an algae containing prodigiosin, and a method for removing red tide using prodigiosin.

본 발명에 따른 프로디지오신은 적조현상을 일으키는 편모조류인 코크로디니움 폴리크리코이데스, 자이로디니움 임푸디쿰 및 헤테로시그마 아카시오 등에 대하여 높은 살조효과를 가지므로, 적조제거에 유용하다.Prodigiosin according to the present invention is useful for removing red tide because it has a high algal effect on cochrodinium polycricoides, gyrodinium impeducum, heterosigma acacio, and the like, which is a flagella algae causing red tide.

서열목록 전자파일 첨부 Attach sequence list electronic file

Claims (6)

서열번호 1의 염기서열을 함유하는 프로디지오신 생합성 유전자 클러스터.Prodigiosin biosynthetic gene cluster containing the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 제1항의 유전자 클러스터를 함유하는 벡터.A vector containing the gene cluster of claim 1. 제2항의 벡터로 형질전환된 세균. A bacterium transformed with the vector of claim 2. 제3항의 세균을 배양하는 것을 특징으로 하는 프로디지오신의 제조방법.A method for producing prodigiosin, comprising culturing the bacterium of claim 3. 프로디지오신을 유효성분으로 함유하는 살조제제.Algae containing prodigiosin as an active ingredient. 프로디지오신을 이용하는 것을 특징으로 하는 적조의 제거방법.A method of removing red tide, characterized by using prodigiosin.
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