KR101106171B1 - Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia sp. EA015 - Google Patents

Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia sp. EA015

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Abstract

본 발명은 Yersinia sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제(2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, DERA)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 Yersinia sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제, 상기 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 코딩하는 유전자 및 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 이용한 생리활성물질의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is Yersinia sp. Novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase (DERA) from EA015 strains, more specifically Yersinia sp . Of a novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase derived from EA015 strain, a gene encoding the new 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase and a bioactive substance using the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase It relates to a manufacturing method.

본 발명에 따르면, 천연물에 2개의 탄소유닛을 효소학적 방법으로 첨가할 수 있어, white Biotechnology의 중요성이 강조됨에 따라 기존에 화학적인 방법으로 제조되었던 여러 생리활성물질을 효소학적방법으로 대치할 수 있다. According to the present invention, two carbon units can be added to a natural product by enzymatic method, and thus, the importance of white biotechnology can be replaced by enzymatic method by various bioactive substances that have been manufactured by chemical methods. .

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제, 알돌축합반응, Yersinia sp. 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase, aldol condensation reaction, Yersinia sp.

Description

Yersini a sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제{Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia sp. EA015}Yersini a sp. Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia sp. EA015}

본 발명은 Yersinia sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제(2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, DERA)에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 Yersinia sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제, 상기 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 코딩하는 유전자 및 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 이용한 생리활성물질의 제조방법에 관한 것이다.The present invention is Yersinia sp. Novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase (DERA) from EA015 strains, more specifically Yersinia sp . Of a novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase derived from EA015 strain, a gene encoding the new 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase and a bioactive substance using the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase It relates to a manufacturing method.

알돌라아제는 알돌축합 반응에 의해 탄소-탄소 결합을 촉매하는 효소로 알려져 있으며 생리활성을 가진 다양한 화합물을 합성하는 과정에 이용될 수 있다. 알돌라아제 중에서 특히, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 다양한 알돌라아제 중의 하나로써 아세트알데히드 의존적인 알돌라아제이며 탄소-탄소 결합에 있어 가장 유용한 효소로 알려져 있다 (Jennewein et al., Biotechnol. J., 1:537, 2006). 일반적으로 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 아세트알데히드와 D-글리세르알데히드-3-포스페이트의 알돌반응을 촉매하여 가역적으로 디옥시리보오스 5-포스페이트를 합성하는 과정에 관여한다. Aldolase is known as an enzyme that catalyzes a carbon-carbon bond by an aldol condensation reaction and can be used in the synthesis of various compounds having physiological activity. Among aldolases, 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase is one of a variety of aldolases and is an acetaldehyde dependent aldolase and is known as the most useful enzyme for carbon-carbon bonds (Jennewein et al ., Biotechnol. J., 1: 537, 2006). In general, 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase is involved in the process of reversibly synthesizing deoxyribose 5-phosphate by catalyzing the aldol reaction of acetaldehyde with D-glyceraldehyde-3-phosphate.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 다양한 억셉터(acceptor)기질 특히, 프로파날(propanal), 아세톤(acetone), 플루오르아세톤(fluoroacetone) 등을 다양하게 이용할 수 있어 생리활성을 가진 다양한 슈가(sugar)를 합성할 수 있다. 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase can be used in a variety of acceptor substrates, especially propanal, acetone, fluoroacetone, etc. sugar) can be synthesized.

기존의 화학적인 방법에 의한 화합물의 합성은 복잡성, 안정성의 문제나 다양한 화합물을 합성하는데 제한이 있는 반면, 효소적인 화합물의 합성은 상기의 문제점을 보완할 수 있을 뿐만 아니라 두 종류 이상의 효소를 사용하여 기능이 강화된 화합물을 합성할 수 있다. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 효소와 rabbit muscle로부터 유래된 프럭토스-1,6-디포스페이트 알돌라아제 (fructose- 1,6-diphosphate aldolase)를 사용하면 탄화수소-연관 화합물(carbohydrate-related compounds)을 얻을 수 있고, 키랄 빌딩블럭(chiral building blocks) 또는 탄화수소 미메틱(carbohydrate mimetics)에 유용하게 이용될 수 있다. 특히, 당단백질인 시알산은 인플루엔자바이러스에 의한 혈구응집 작용을 저해하는 것으로 알려져 있는데, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 효소와 N-아세틸뉴라미닉 액시드 알돌라아제 (N-acetylneuraminic acid aldolase)를 함께 이용하면 시알산 (sialic acid)의 유도체를 합성하는데 시너지 효과를 얻을 수 있다 (Takayama et al. Ann . Rev . Microbiol. 51:285, 1997).Synthesis of compounds by conventional chemical methods has limitations in complexity, stability, or synthesis of various compounds, whereas synthesis of enzymatic compounds can not only solve the above problems, but also by using two or more enzymes. Compounds with enhanced function can be synthesized. Carbohydrate-related compounds using 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase enzyme and fructose-1,6-diphosphate aldolase derived from rabbit muscle compounds, which can be useful for chiral building blocks or carbohydrate mimetics. In particular, sialic acid, a glycoprotein, is known to inhibit hemagglutination by influenza virus. ) when used with a sialic acid (for synthesizing derivatives of sialic acid) to obtain a synergistic effect (Takayama et al Ann Rev Microbiol 51 :.... 285, 1997).

최근에는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 이용하여 항바이러스성 뉴클레오사이드 (antiviral nucleosides), 항암제인 에포틸론 A (epothilone A), 그리고, 고지혈증 치료제인 스타틴 (statins) 계열의 치료제 등을 합성하는 과정에서 각각의 중간체를 제조할 수 있다고 보고되고 있다 (Greenberg et al., PNAS, 101, 5788-5793, 2004; Sukumaran and Hanefeld, Chem. Soc. Rev., 34, 530-542, 2005; Horinouchi et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 71, 615-621, 2006). 특히, 아토바스타틴 (atorvastatin), 로수바스타틴 (rosuvastatin)과 같은 고지혈증 치료제는 세계적으로 높은 시장을 점유하고 있고, 점차로 수요가 증가될 것으로 예상된다. 따라서 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 스타틴 계열 치료제의 중간체인 락톤 (lactone) 생산에 중요하게 사용될 수 있다. 또한, 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 개선하여 생리활성물질을 합성하는데 중요하게 사용될 수 있을 것으로 판단된다.Recently, antiviral nucleosides, epothilone A, an anticancer agent, and statins, which are used for treating hyperlipidemia, are used to treat 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase. It has been reported that each intermediate can be prepared in the course of synthesis (Greenberg et al ., PNAS , 101, 5788-5793, 2004; Sukumaran and Hanefeld, Chem. Soc. Rev. , 34, 530-542, 2005; Horinouchi et al ., Appl. Microbiol. Biotechnol ., 71, 615-621, 2006). In particular, therapeutic agents for hyperlipidemia, such as atorvastatin and rosuvastatin, have a high market share worldwide, and demand is expected to increase gradually. Therefore, novel 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase may be important for the production of lactone, an intermediate of statin-based therapeutics. In addition, it is believed that the novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase may be important for synthesizing bioactive substances.

최근에는 많은 생리활성물질의 합성에 있어서, 기존의 화학적인 합성법에 존재하는 경제성, 안정성, 환경문제 등의 많은 문제점들을 극복하기 위하여, 효소적인 합성방법을 사용하는 방향이 모색되고 있는 추세이다. Recently, in the synthesis of many physiologically active substances, in order to overcome many problems such as economics, stability, and environmental problems existing in the conventional chemical synthesis method, the direction of using an enzymatic synthesis method has been sought.

이에, 본 발명자들은 예시한 다양한 생리활성물질을 합성함에 있어 효율이 향상된 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 개발이 필요하다고 판단하고, 활성이 뛰어난, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 개발하고자 예의 노력한 결과, 토양에서 분리한 Yersinia sp. EA015 균주로부터 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 분해활성과 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 합성활성이 뛰어난 2-디옥 시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 분리하고, 상기 효소의 아미노산 서열을 분석하여 신규 효소임을 확인하고, 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors deem that it is necessary to develop 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase with improved efficiency in synthesizing the various physiologically active substances exemplified, and 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase having excellent activity. Efforts have been made to develop the Yersinia sp. 2-dioxiribose 5-phosphate aldolase having excellent 2-dioxyribose 5-phosphate degrading activity and 2-dioxyribose 5-phosphate synthesis activity was isolated from EA015 strain, and the amino acid sequence of the enzyme was analyzed to identify a novel enzyme. It confirmed and completed this invention.

본 발명의 목적은 생리활성물질의 효소적 합성에 유용한, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 분해활성과 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 합성활성이 뛰어난 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase having excellent 2-deoxyribose 5-phosphate degrading activity and 2-deoxyribose 5-phosphate synthesizing activity useful for enzymatic synthesis of physiologically active substances. have.

본 발명의 다른 목적은 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자, 상기 유전자를 함유하는 재조합 벡터 및 상기 유전자로 형질전환된 재조합 미생물을 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene, a recombinant vector containing the gene and a recombinant microorganism transformed with the gene.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한, 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩하는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자를 제공한다.The present invention also provides a 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자를 함유하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector containing the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene.

본 발명은 또한, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자가 숙주세포의 염색체상에 삽입되어 있거나, 상기 재조합 벡터가 숙주세포에 도입되어 있는 재조합 미생물을 제공한다.The present invention also provides a recombinant microorganism in which a 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene is inserted on a chromosome of a host cell or the recombinant vector is introduced into a host cell.

본 발명은 또한, 상기 재조합 미생물을 배양하는 것을 특징으로 하는 2-디옥 시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing 2-dioxiribose 5-phosphate aldolase, wherein the recombinant microorganism is cultured.

본 발명은 또한, D-디글리세르알데히드-3-포스페이트를 출발물질 또는 중간물질로 사용하는 생리활성물질의 제조방법에 있어서, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 이용하여 중간산물에 2탄소 유닛을 축합시키는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for preparing a physiologically active substance using D-diglyceraldehyde-3-phosphate as a starting material or an intermediate, wherein the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase is used for the intermediate product. A method is characterized by condensing two carbon units.

본 발명에 따르면, 천연물에 2개의 탄소유닛을 효소학적 방법으로 첨가할 수 있어, white Biotechnology의 중요성이 강조됨에 따라 기존에 화학적인 방법으로 제조되었던 여러 생리활성물질을 효소학적방법으로 대치할 수 있다. According to the present invention, two carbon units can be added to a natural product by enzymatic method, and thus, the importance of white biotechnology can be replaced by enzymatic method by various bioactive substances that have been manufactured by chemical methods. .

일 관점에서, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제에 관한 것이다. In one aspect, the invention relates to 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 다양한 천연화합물에 2개의 탄소유닛을 첨가함으로써 다양한 생리활성물질의 합성에 사용할 수 있는 효소이다. 상기 효소는 화합물을 화학공정에 의해 합성할 때 발생될 수 있는 경제성, 안정성의 문제를 개선하는데 활용될 수 있다. 특히, 환경친화적인 공정의 중요성이 강조됨에 따라 화학공정을 줄이는 과정에 사용될 수 있다.The 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase is an enzyme that can be used to synthesize various bioactive substances by adding two carbon units to various natural compounds. The enzyme may be utilized to improve the problems of economy and stability that may occur when the compound is synthesized by a chemical process. In particular, as the importance of environmentally friendly processes is emphasized, they can be used to reduce chemical processes.

본 발명에 있어서, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 Yersinia sp. EA015 균주 유래인 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase is Yersinia sp. It may be characterized by derived from EA015 strain.

상기 Yersinia sp. EA015 균주는 토양으로부터 분리하였으며, 분리과정은 다음과 같다. Yersinia sp. EA015 strain was isolated from soil, and the separation process is as follows.

먼저, 2-디옥시리보오스를 분해하는 능력을 지닌 균주를 우선적으로 선별하였으며, 그 후 2-디옥시리보오스 5-포스페이트를 분해하는 반응에서의 활성 또는 합성하는 반응에서의 활성을 조사하여 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 활성을 지닌 균주를 2차적으로 선별하였다. First, strains having the ability to decompose 2-dioxyribose were preferentially selected, and then 2-dioxyribose 5 was examined by investigating the activity in the reaction to decompose or decompose 2-dioxyribose 5-phosphate or in the reaction to synthesize. -Strains with phosphate aldolase activity were selected secondarily.

선별된 균주의 16S rRNA 염기서열을 결정하고, 그 결과를 GenBank 데이타베이스에서 검색하여, Yersinia sp. (isolate YEM11A), Yersinia massiliensis strain CCUG 53443과 99%, Yersinia bercovieri strain CCUG 26329와는 98%이상의 높은 상동성을 갖는 것을 확인하고, Yersinia sp . EA015로 명명하였다.16S rRNA sequences of the selected strains were determined and the results were retrieved from the GenBank database, Yersinia sp. (isolate YEM11A), Yersinia massiliensis strain CCUG 53443 and 99%, strain CCUG 26329 Yersinia bercovieri than determine that it has more than 98% of high homology, and Yersinia sp . Named EA015.

다른 관점에서, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩하는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명에서는 상기 유전자를 수득하기 위하여, 다양한 균주의 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 아미노산 서열로부터 높게 보존된 부분의 아미노산 서열을 비교하여, 디제네레이트 프라이머 (degenerate primer)를 제작하고, 상기 효소를 암호화하는 유전자의 일부 염기서열을 증폭하였다. 그리고, 이 염기서열외의 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자의 나머지 전체 염기서열을 알아내기 위해 인버스 PCR 프라이머 (inverse PCR primer)를 상기 확인한 일부 염기서열로부터 제작한 후 PCR을 수행하였다. In the present invention, in order to obtain the gene, by comparing the amino acid sequence of the highly conserved portion from the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase amino acid sequence of various strains, to produce a degenerate primer (degenerate primer), Some nucleotide sequences of the gene encoding the enzyme were amplified. In addition, in order to determine the remaining total nucleotide sequence of the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene other than the nucleotide sequence, an inverse PCR primer was prepared from the nucleotide sequences identified above, followed by PCR.

그 결과, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자의 염기서열은 672개의 염기로 구성되고, 아미노산 서열은 223개 (24.8 kDa) 구성되는 것을 확인할 수 있었다. As a result, it was confirmed that the nucleotide sequence of the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase gene was composed of 672 bases, and the amino acid sequence was composed of 223 (24.8 kDa).

상기 아미노산 서열을 BlastP 검색을 한 결과, Yersinia intermedia ATCC 29909 (ZP_00832327), Yersinia enterocolitica subsp. enterocolitica 8081 (YP_001005782) 및 Yersinia frederiksenii ATCC 33641 (ZP_00830328)와 각각 94%, 93%, 91%의 상동성을 갖는 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제로 확인되었다.As a result of BlastP search of the amino acid sequence, Yersinia intermedia ATCC 29909 (ZP_00832327), Yersinia enterocolitica subsp. enterocolitica 8081 (YP_001005782) and Yersinia frederiksenii ATCC 33641 (ZP_00830328) was identified as novel 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase with 94%, 93%, 91% homology, respectively.

다른 관점에서, 본 발명은 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자를 함유하는 재조합 벡터 및 상기 재조합 벡터로 형질전환된 미생물에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a recombinant vector containing the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene and a microorganism transformed with the recombinant vector.

본 발명은 상기 효소의 유전자 염기서열을 밝혀내고, 상기 염기서열로부터 프라이머를 제작하여 유전자를 증폭하고, 발현 벡터인 pET302/NT-his의 EcoRI-BamHI 부위에 재조합하였으며 재조합된 벡터가 도입된 형질전환 미생물을 제작하였다. The present invention reveals the gene sequence of the enzyme, amplifies the gene by constructing a primer from the sequence, recombination into the Eco RI- Bam HI site of the expression vector pET302 / NT-his and the recombinant vector is introduced Transformed microorganisms were produced.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 과잉 생산을 위해서 재조합된 플라스미드를 대장균 BL21(DE3)에 도입하였고, 얻어진 형질전환체를 100㎍/㎖ 앰피실린 (ampicillin)이 첨가된 LB 액체배지에 진탕배양하여 효소의 과발현을을 유도하였다. 배양액에서 수득한 균체를 초음파로 파쇄한 후, 원심분리하여 상등액을 회수하여 Ni-NTA agarose 담체를 통과시켜 크로마토그래피를 수행하였다. 효소활성 분획을 취하여 정제여부를 SDS-PAGE로 확인하였다 (도 1).Recombinant plasmids were introduced into Escherichia coli BL21 (DE3) for overproduction of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, and the resulting transformants were shaken in LB liquid medium to which 100 μg / ml ampicillin was added. Culture was induced to overexpress the enzyme. The cells obtained in the culture were crushed by ultrasonication, and the supernatant was collected by centrifugation, and the chromatography was performed by passing through a Ni-NTA agarose carrier. The enzyme activity fraction was collected and purified by SDS-PAGE (FIG. 1).

본 발명은 상기 획득한 효소의 생화학적 특성을 조사하기위해 최적 반응 조건을 조사하였다. 반응 온도는 40℃~60℃에서 높은 활성을 보이며, 최적 반응온도는 50℃에서 상대적인 활성이 최대로 나타나는 것을 확인하였다 (도 2의 A). 최적 pH는 pH 6에서 상대적으로 최대 활성을 보였으며, 중성 및 알카리 pH에서 비교적 높은 활성을 보였다 (도 2의 B). 그리고 열에 대한 안정성을 알아보기 위해 각 온도에서 1시간 처리 후 잔존 활성을 확인한 결과 60℃ 이하에서 효소활성이 안정하게 유지되는 것을 알 수 있었다 (도 2의 C). In the present invention, the optimum reaction conditions were investigated to investigate the biochemical properties of the obtained enzyme. The reaction temperature showed high activity at 40 ℃ ~ 60 ℃, the optimum reaction temperature was confirmed that the maximum relative activity at 50 ℃ (A of Figure 2). Optimum pH showed relatively maximum activity at pH 6 and relatively high activity at neutral and alkaline pH (FIG. 2B). And after checking the remaining activity after treatment for 1 hour at each temperature to determine the stability to heat it was found that the enzyme activity is maintained stable at 60 ℃ or less (Fig. 2 C).

또 다른 관점에서, 본 발명은 D-디글리세르알데히드-3-포스페이트를 출발물질 또는 중간물질로 사용하는 생리활성물질의 제조방법에 있어서, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 이용하여 중간산물에 2탄소 유닛을 축합시키는 것을 특징으로 하는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the present invention is a method for producing a bioactive material using D-diglyceraldehyde-3-phosphate as a starting material or intermediate, using the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase A method is characterized by condensing two carbon units on an intermediate.

본 발명에 있어서, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 D-디글리세르알데히드-3-포스페이트에 아세트알데히드를 축합시키는것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase may be characterized by condensing acetaldehyde with D-diglyceraldehyde-3-phosphate.

본 발명에 있어서, 상기 생리활성물질은 항바이러스성 뉴클레오사이드, 에포틸론 A 및 스타틴계 고지혈증 치료제로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다.In the present invention, the bioactive material may be selected from the group consisting of antiviral nucleosides, epothilone A, and statin-based hyperlipidemia therapeutics.

본 발명에서 "2탄소 유닛"은 acetaldehyde, 2-hydroxyacetaldeyhde, chloroacetaldehyde 등의 아세트알데히드 유도체와 같이 탄소 2개를 가진 작용기를 의미한다.In the present invention, "two carbon unit" means a functional group having two carbons, such as acetaldehyde derivatives such as acetaldehyde, 2-hydroxyacetaldeyhde, chloroacetaldehyde and the like.

본 발명에서, 상기 스타틴계 고지혈증 치료제는 아토바스타틴(atovasstatin), 로수바스타틴(rosuvastatin)일 수 있다.In the present invention, the statin-based hyperlipidemia treatment agent may be atorvastatin, rosuvastatin.

본 발명의 일 양태로서, 아토바스타틴(atovasstatin)의 제조방법에 있어서, 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 도너기질인 acetaldehyde와 억셉터 (acceptor)기질인 aldehyde (잔기 : H, Cl, OMe, N3)와의 알돌축합반응을 통해 다양한 스타틴 (statins)을 합성하기 위한 (3R,5S)-6-chloro-2,4,6-trideoxyhexapyranoside (lactone)을 합성한다. 그 후 화학적인 합성과정을 통해 (4R,6R)-[6-Cyanomethyl-2,2-dimethyl(1,3)dioxan-4-yl]acetic acid methyl ester가 합성되고, 최종적으로 아토바스타틴이 합성된다.In one embodiment of the present invention, in the method for preparing atorvastatin, the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase is a donor substrate of acetaldehyde and an acceptor substrate of aldehyde (residue: H, Cl , OMe, N 3 ) to synthesize (3R, 5S) -6-chloro-2,4,6-trideoxyhexapyranoside (lactone) to synthesize various statins. Subsequently, (4R, 6R)-[6-Cyanomethyl-2,2-dimethyl (1,3) dioxan-4-yl] acetic acid methyl ester is synthesized through chemical synthesis and finally atorvastatin is synthesized. do.

본 발명의 다른 양태로서 로수바스타틴(rosuvastatin)의 제조방법에 있어서, 상기 상기 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제는 도너기질인 아세트알데히드와 억셉터 기질인 알데히드 (잔기 : H, Cl, OMe, N3)와의 알돌축합반응을 통해 다양한 스타틴 (statins)을 합성하기위해 lactone을 합성한다. 그 후 화학적인 합성과정을 통해 (3R,5S)-3,5,5-Trihydroxyhexanoic acid를 합성하고, 최종적으로 로수바스타틴이 합성된다.In another embodiment of the present invention, in the method for preparing rosuvastatin, the 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase is an acetaldehyde which is a donor substrate and an aldehyde which is an acceptor substrate (residue: H, Cl, OMe , Lactone is synthesized to synthesize various statins through aldol condensation with N 3 ). Thereafter, (3R, 5S) -3,5,5-Trihydroxyhexanoic acid is synthesized through chemical synthesis, and finally rosuvastatin is synthesized.

본 발명에서, "벡터 (vector)"는 적합한 숙주 내에서 DNA를 발현시킬 수 있는 적합한 조절 서열에 작동가능하게 연결된 DNA 서열을 함유하는 DNA 제조물을 의미한다. 벡터는 플라스미드, 파지 입자, 또는 간단하게 잠재적 게놈 삽입물일 수 있다. 적당한 숙주로 형질전환되면, 벡터는 숙주 게놈과 무관하게 복제하고 기능할 수 있거나, 또는 일부 경우에 게놈 그 자체에 통합될 수 있다. 플라스미드가 현재 벡터의 가장 통상적으로 사용되는 형태이므로, 본 발명의 명세서에서 "플라스미드 (plasmid)" 및 "벡터 (vector)"는 때로 상호 교환적으로 사용된다. 본 발명의 목적상, 플라스미드 벡터를 이용하는게 바람직하다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 전형적인 플라스미드 벡터는 (a) 숙주세포당 수백 개의 플라스미드 벡터를 포함하도록 복제가 효율적으로 이루어지도록 하는 복제 개시점, (b) 플라스미드 벡터로 형질전환된 숙주세포가 선발될 수 있도록 하는 항생제 내성 유전자 및 (c) 외래 DNA 절편이 삽입될 수 있는 제한효소 절단부위를 포함하는 구조를 지니고 있다. 적절한 제한효소 절단부위가 존재하지 않을지라도, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오타이드 어댑터(oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용하면 벡터와 외래 DNA를 용이하게 라이게이션(ligation)할 수 있다. In the present invention, "vector" refers to a DNA preparation containing a DNA sequence operably linked to a suitable regulatory sequence capable of expressing DNA in a suitable host. The vector may be a plasmid, phage particles, or simply a potential genomic insert. Once transformed into the appropriate host, the vector can replicate and function independently of the host genome, or in some cases can be integrated into the genome itself. Since plasmids are the most commonly used form of current vectors, "plasmid" and "vector" are sometimes used interchangeably in the context of the present invention. For the purposes of the present invention, it is preferred to use plasmid vectors. Typical plasmid vectors that can be used for this purpose include (a) a replication initiation point that allows for efficient replication to include hundreds of plasmid vectors per host cell, and (b) host cells transformed with the plasmid vector. It has a structure comprising an antibiotic resistance gene and (c) a restriction enzyme cleavage site into which foreign DNA fragments can be inserted. Although no appropriate restriction enzyme cleavage site is present, the use of synthetic oligonucleotide adapters or linkers according to conventional methods facilitates ligation of the vector and foreign DNA.

라이게이션 후에, 벡터는 적절한 숙주세포로 형질전환되어야 한다. 본 발명에 있어서, 선호되는 숙주세포는 원핵세포이다. 적합한 원핵 숙주세포는 E. coli DH5α, E. col JM101, E. coli K12, E. coli W3110, E. coli X1776, E. coli XL-1Blue(Stratagene), E. coli BL21 등을 포함한다. 그러나 FMB101, NM522, NM538 및 NM539와 같은 E. coli 균주 및 다른 원핵생물의 종(speices) 및 속(genera)등이 또한 사용될 수 있다. 상기 E. coli에 덧붙여, 아그로박테리움 A4와 같은 아그로박테리움 속 균주, 바실루스 섭틸리스(Bacillus subtilis)와 같은 바실리(bacilli), 살모넬라 타이피뮤리움(Salmonella typhimurium) 또는 세라티아 마르게센스(Serratia marcescens)와 같은 또 다른 장내세균 및 다양한 슈도모나스(Pseudomonas) 속 균주가 숙주세포로서 이용될 수 있다.After ligation, the vector should be transformed into the appropriate host cell. In the present invention, preferred host cells are prokaryotic cells. Suitable prokaryotic host cells include E. coli DH5α, E. col JM101, E. coli K12, E. coli W3110, E. coli X1776, E. coli XL-1Blue (Stratagene), E. coli BL21, and the like. However, E. coli strains such as FMB101, NM522, NM538 and NM539 and other prokaryotic species and genera may also be used. In addition to E. coli , strains of the genus Agrobacterium, such as Agrobacterium A4, bacilli , such as Bacillus subtilis , Salmonella typhimurium or Serratia marcescens ) is another variety of enteric bacteria and Pseudomonas (Pseudomonas) in the strain, such as may be used as host cells.

원핵세포의 형질전환은 Sambrook et al., supra의 1.82 섹션에 기술된 칼슘 클로라이드 방법을 사용해서 용이하게 달성될 수 있다. 선택적으로, 전기천공법(electroporation)(Neumann et al., EMBO J., 1:841, 1982) 또한 이러한 세포들의 형질전환에 사용될 수 있다. Prokaryotic transformation can be readily accomplished using the calcium chloride method described in section 1.82 of Sambrook et al., Supra. Alternatively, electroporation (Neumann et al., EMBO J., 1: 841, 1982) can also be used for transformation of these cells.

본 발명에서 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자를 숙주세포의 염색체상에 삽입하는 방법으로는 통상적으로 알려진 유전자조작방법을 사용할 수 있으며, 일례로는 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노-연관 바이러스 벡터, 헤르페스 심플렉스 바이러스 벡터, 폭스바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터 또는 비바이러스성 벡터를 이용하는 방법을 들 수 있다.In the present invention, a method of inserting a 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase gene on a chromosome of a host cell may be a commonly known genetic manipulation method. For example, a retroviral vector, an adenovirus vector, or adeno- And a method using an associated viral vector, a herpes simplex virus vector, a poxvirus vector, a lentiviral vector or a nonviral vector.

본 발명에 따른 유전자의 과발현을 위하여 사용되는 벡터는 당업계에 공지된 발현 벡터가 사용될 수 있으며, pET 계열 벡터(Novagen)를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 pET 계열 벡터를 사용하여 클로닝을 수행하면, 발현되는 단백질의 말단에 히스티딘기들이 결합되어 나오므로, 상기 단백질을 효과적으로 정제할 수 있다. 클로닝된 유전자로부터 발현된 단백질을 분리하기 위해서는 당업계에 공지된 일반적인 방법이 이용될 수 있으며, 구체적으로, Ni-NTA His-결합 레진(Novagen)을 사용하는 크로마토그래피 방법을 이용하여 분리할 수 있다.As the vector used for overexpression of the gene according to the present invention, an expression vector known in the art may be used, and it is preferable to use a pET family vector (Novagen). When the cloning is performed using the pET family vector, histidine groups are bound to the ends of the expressed protein, and thus the protein can be effectively purified. In order to separate the expressed protein from the cloned gene, a general method known in the art may be used, and specifically, it may be separated by a chromatographic method using Ni-NTA His-binding resin (Novagen). .

본 발명에서 "발현 조절 서열 (expression control sequence)"이라는 표현은 특정한 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열의 발현에 필수적인 DNA 서열 을 의미한다. 이러한 조절 서열은 전사를 실시하기 위한 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 예를 들면, 원핵생물에 적합한 조절 서열은 프로모터, 임의로 오퍼레이터 서열 및 리보좀 결합 부위를 포함한다. 진핵세포는 프로모터, 폴리아데닐화 시그날 및 인핸서가 이에 포함된다. 플라스미드에서 유전자의 발현 양에 가장 영향을 미치는 인자는 프로모터이다. 고 발현용의 프로모터로서 SRα프로모터와 사이토메가로바이러스 (cytomegalovirus) 유래 프로모터 등이 바람직하게 사용된다. 본 발명의 DNA 서열을 발현시키기 위하여, 매우 다양한 발현 조절 서열중 어느 것이라도 벡터에 사용될 수 있다. 유용한 발현 조절서열에는, 예를 들어, SV40 또는 아데노바이러스의 초기 및 후기 프로모터들, lac 시스템, trp 시스템, TAC 또는 TRC 시스템, T3 및 T7 프로모터들, 파지 람다의 주요 오퍼레이터 및 프로모터 영역, fd 코드 단백질의 조절 영역, 3-포스포글리세레이트 키나제 또는 다른 글리콜분해 효소에 대한 프로모터, 상기 포스파타제의 프로모터들, 예를 들어, Pho5, 효모 알파-교배 시스템의 프로모터 및 원핵세포 또는 진핵 세포 또는 바이러스의 유전자 발현을 조절하는 것으로 알려진 기타 다른 서열 및 이들의 여러 조합이 포함된다. T7 프로모터는 대장균에서 본 발명의 단백질을 발현시키는데 유용하게 사용될 수 있다.The expression "expression control sequence" in the present invention means a DNA sequence essential for the expression of a coding sequence operably linked in a particular host organism. Such regulatory sequences include promoters for performing transcription, any operator sequence for regulating such transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosomal binding sites, and sequences that control the termination of transcription and translation. For example, suitable control sequences for prokaryotes include promoters, optionally operator sequences, and ribosomal binding sites. Eukaryotic cells include promoters, polyadenylation signals, and enhancers. The factor that most influences the amount of gene expression in the plasmid is the promoter. As the promoter for high expression, an SRα promoter, a promoter derived from a cytomegalovirus, and the like are preferably used. To express the DNA sequences of the invention, any of a wide variety of expression control sequences can be used in the vector. Useful expression control sequences include, for example, early and late promoters of SV40 or adenovirus, lac system, trp system, TAC or TRC system, T3 and T7 promoters, major operator and promoter regions of phage lambda, fd code protein Regulatory region of, promoter for 3-phosphoglycerate kinase or other glycolysis enzymes, promoters of the phosphatase such as Pho5, promoter of yeast alpha-crossing system and gene expression of prokaryotic or eukaryotic cells or viruses Other sequences known to modulate and various combinations thereof. The T7 promoter can be usefully used to express the proteins of the invention in E. coli.

핵산은 다른 핵산 서열과 기능적 관계로 배치될 때 "작동가능하게 연결 (operably linked)"된다. 이것은 적절한 분자 (예를 들면, 전사 활성화 단백질)은 조절 서열(들)에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 유전자 및 조절 서열(들)일 수 있다. 예를 들면, 전서열(pre-sequence) 또는 분비 리더 (leader)에 대한 DNA는 폴리펩타이드의 분비에 참여하는 전단백질로서 발현되는 경우 폴리펩타이드에 대한 DNA에 작동가능하게 연결되고; 프로모터 또는 인핸서는 서열의 전사에 영향을 끼치는 경우 코딩서열에 작동가능하게 연결되거나; 또는 리보좀 결합 부위는 서열의 전사에 영향을 끼치는 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결되거나; 또는 리보좀 결합 부위는 번역을 용이하게 하도록 배치되는 경우 코딩 서열에 작동가능하게 연결된다. 일반적으로, "작동가능하게 연결된"은 연결된 DNA 서열이 접촉하고, 또한 분비 리더의 경우 접촉하고 리딩 프레임 내에 존재하는것을 의미한다. 그러나, 인핸서 (enhancer)는 접촉할 필요가 없다. 이들 서열의 연결은 편리한 제한 효소 부위에서 라이게이션(연결)에 의해 수행된다. 그러한 부위가 존재하지 않는 경우, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오티드 어댑터 (oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용한다. Nucleic acids are "operably linked" when placed in a functional relationship with other nucleic acid sequences. This may be genes and regulatory sequence (s) linked in such a way as to allow gene expression when appropriate molecules (eg, transcriptional activating proteins) bind to regulatory sequence (s). For example, the DNA for a pre-sequence or secretion leader is operably linked to the DNA for the polypeptide when expressed as a shear protein that participates in the secretion of the polypeptide; A promoter or enhancer is operably linked to a coding sequence when it affects the transcription of the sequence; Or the ribosomal binding site is operably linked to a coding sequence when it affects the transcription of the sequence; Or the ribosomal binding site is operably linked to a coding sequence when positioned to facilitate translation. In general, "operably linked" means that the linked DNA sequence is in contact, and in the case of a secretory leader, is in contact and present within the reading frame. However, enhancers do not need to touch. Linking of these sequences is performed by ligation (linking) at convenient restriction enzyme sites. If such sites do not exist, synthetic oligonucleotide adapters or linkers according to conventional methods are used.

본원 명세서에 사용된 용어 "발현 벡터"는 통상 이종의 DNA의 단편이 삽입된 재조합 캐리어 (recombinant carrier)로서 일반적으로 이중 가닥의 DNA의 단편을 의미한다. 여기서, 이종 DNA는 숙주 세포에서 천연적으로 발견되지 않는 DNA인 이형 DNA를 의미한다. 발현 벡터는 일단 숙주 세포내에 있으면 숙주 염색체 DNA와 무관하게 복제할 수 있으며 벡터의 수 개의 카피 및 그의 삽입된 (이종) DNA가 생성될 수 있다.As used herein, the term “expression vector” generally refers to a fragment of DNA that is generally double stranded as a recombinant carrier into which fragments of heterologous DNA have been inserted. Here, heterologous DNA refers to heterologous DNA, which is DNA not naturally found in host cells. Once expression vectors are within a host cell, they can replicate independently of the host chromosomal DNA and several copies of the vector and their inserted (heterologous) DNA can be produced.

당업계에 주지된 바와 같이, 숙주세포에서 형질감염 유전자의 발현 수준을 높이기 위해서는, 해당 유전자가, 선택된 발현 숙주 내에서 기능을 발휘하는 전사 및 해독 발현 조절 서열에 작동가능하도록 연결되어야만 한다. 바람직하게는 발현 조절서열 및 해당 유전자는 세균 선택 마커 및 복제 개시점 (replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함되게 된다. 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 발현 벡터는 진핵 발현 숙주 내에서 유용한 발현 마커를 더 포함하여야만 한다.As is well known in the art, to raise the expression level of a transfected gene in a host cell, the gene must be operably linked to transcriptional and translational expression control sequences that function in the selected expression host. Preferably, the expression control sequence and the gene of interest are included in one expression vector including the bacterial selection marker and the replication origin. If the host cell is a eukaryotic cell, the expression vector must further comprise an expression marker useful in the eukaryotic expression host.

상술한 발현 벡터에 의해 형질전환 또는 형질감염된 숙주 세포는 본 발명의 또 다른 측면을 구성한다. 본원 명세서에 사용된 용어 "형질전환"은 DNA를 숙주로 도입하여 DNA가 염색체외 인자로서 또는 염색체 통합완성에 의해 복제 가능하게 되는 것을 의미한다. 본원 명세서에 사용된 용어 "형질감염"은 임의의 코딩 서열이 실제로 발현되든 아니든 발현 벡터가 숙주 세포에 의해 수용되는 것을 의미한다. Host cells transformed or transfected with the expression vectors described above constitute another aspect of the present invention. As used herein, the term “transformation” means introducing DNA into a host so that the DNA is replicable as an extrachromosomal factor or by chromosomal integration. As used herein, the term "transfection" means that the expression vector is accepted by the host cell whether or not any coding sequence is actually expressed.

물론 모든 벡터와 발현 조절 서열이 본 발명의 DNA 서열을 발현하는데 모두 동등하게 기능을 발휘하지는 않는다는 것을 이해하여야만 한다. 마찬가지로 모든 숙주가 동일한 발현 시스템에 대해 동일하게 기능을 발휘하지는 않는다. 그러나, 당업자라면 과도한 실험적 부담없이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 채로 여러 벡터, 발현 조절 서열 및 숙주 중에서 적절한 선택을 할 수 있다. 예를 들어, 벡터를 선택함에 있어서는 숙주를 고려하여야 하는데, 이는 벡터가 그 안에서 복제되어야만 하기 때문이다. 벡터의 복제 수, 복제 수를 조절할 수 있는 능력 및 당해 벡터에 의해 코딩되는 다른 단백질, 예를 들어 항생제 마커의 발현도 또한 고려되어야만 한다. 발현 조절 서열을 선정함에 있어서도, 여러 가지 인자들을 고려하여야만 한다. 예를 들어, 서열의 상대적 강도, 조절가능성 및 본 발명의 DNA 서열과의 상 용성 등, 특히 가능성있는 이차 구조와 관련하여 고려하여야 한다. 단세포 숙주는 선정된 벡터, 본 발명의 DNA 서열에 의해 코딩되는 산물의 독성, 분비 특성, 단백질을 정확하게 폴딩시킬 수 있는 능력, 배양 및 발효 요건들, 본 발명 DNA 서열에 의해 코딩되는 산물을 숙주로부터 정제하는 것의 용이성 등의 인자를 고려하여 선정되어야만 한다. 이들 변수의 범위내에서, 당업자는 본 발명의 DNA 서열을 발효 또는 대규모 동물 배양에서 발현시킬 수 있는 각종 벡터/발현 조절 서열/숙주 조합을 선정할 수 있다. 발현 클로닝에 의해 본 발명에 따른 단백질의 cDNA를 클로닝하려고 할 때의 스크리닝법으로서 바인딩법(binding법), 페닝법(panning법), 필름에멀션법(film emulsion 법)등이 적용될 수 있다.Of course, it should be understood that not all vectors and expression control sequences function equally in expressing the DNA sequences of the present invention. Likewise not all hosts function equally for the same expression system. However, those skilled in the art can make appropriate choices among various vectors, expression control sequences and hosts without departing from the scope of the present invention without undue experimental burden. For example, in selecting a vector, the host must be considered, since the vector must be replicated in it. The number of copies of the vector, the ability to control the number of copies, and the expression of other proteins encoded by the vector, such as antibiotic markers, must also be considered. In selecting expression control sequences, several factors must be considered. For example, the relative strength of the sequence, its controllability, and its compatibility with the DNA sequences of the present invention should be considered, particularly with regard to possible secondary structures. Single cell hosts may be selected from a host for the selected vector, the toxicity of the product encoded by the DNA sequence of the invention, the secretory properties, the ability to accurately fold the protein, the culture and fermentation requirements, the product encoded by the DNA sequence of the invention from the host. It should be selected in consideration of factors such as the ease of purification. Within the scope of these variables, one skilled in the art can select a variety of vector / expression control sequence / host combinations capable of expressing the DNA sequences of the invention in fermentation or large scale animal culture. As a screening method when cloning the cDNA of a protein according to the present invention by expression cloning, a binding method (binding method), a panning method, a film emulsion method and the like can be applied.

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. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

실시예 1: 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 활성을 갖는 균주의 분리Example 1 Isolation of a Strain Having 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Activity

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 활성을 갖는 균주를 분리하기 위하여, 내장산 및 강원도 일원에서 토양시료를 채취하였다. 채취된 토양 시료 1g을 생리식염수 9ml에 현탁하고, 10-4~10-6배로 희석하여 100㎕를 고체배지 (Max1000 15g/L, Bacto peptone 5g/L, yeast extracts 1g/L, K2HPO4 1g/L, NaH2PO4·2H2O 0.6g/L, 0.5g/L MgSO4·7H2O, agar 20g/L)에 도말하고 30℃에 2~3일간 배양하였다. In order to isolate strains having 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase activity, soil samples were collected from Naejangsan and Gangwon-do. 1 g of the collected soil sample is suspended in 9 ml of saline solution and diluted 10 -4 to 10 -6 times to 100 μl of solid medium (Max1000 15g / L, Bacto peptone 5g / L, yeast extracts 1g / L, K 2 HPO 4 1 g / L, NaH 2 PO 4 .2H 2 O 0.6 g / L, 0.5 g / L MgSO 4 · 7H 2 O, agar 20 g / L) and incubated at 30 ° C. for 2-3 days.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 효소의 활성을 갖는 균주를 선별하기 위하여, 액체배지(Max1000 15g/L, Bacto peptone 5g/L, yeast extracts 1g/L, K2HPO4 1g/L, NaH2PO4·2H2O 0.6g/L, 0.5g/L MgSO4·7H2O)에 접종하고 30℃에서 3일간 200rpm으로 진탕 배양하여 2-디옥시리보오스를 분해하는 능력을 가진 균주를 1차적으로 선별하였다. In order to select strains having the activity of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase enzyme, liquid medium (Max1000 15g / L, Bacto peptone 5g / L, yeast extracts 1g / L, K 2 HPO 4 1g / L, NaH 2 PO 4 · 2H 2 O 0.6g / L, 0.5g / L MgSO 4 · 7H 2 O) and strain-cultured at 200 rpm for 3 days at 30 ° C for the first time to strain 2-deoxyribose Were selected.

구체적으로 1차 선별은 원심분리하여 얻어진 균체에 2-디옥시리보오스 50mM을 포함하는 0.1M K2HPO4 (pH 7.0) 버퍼를 100㎕를 넣고 30℃의 진탕 배양기에서 24시간 반응하였고, 원심분리 후 상등액을 회수하여 박막 크로마토그라피 (Thin layer chromatography)를 통해 2-디옥시리보오스의 분해 능력을 확인하였다. Specifically, 100 μl of 0.1MK 2 HPO 4 (pH 7.0) buffer containing 50 mM 2- dioxyribose was added to the cells obtained by centrifugation, and reacted in a shaker at 30 ° C. for 24 hours. The decomposing capacity of 2-deoxyribose was confirmed by recovering the thin layer chromatography.

박막 크로마토그라피는 하기와 같이 진행하였다. 2-디옥시리보오스를 표준 시약으로 사용하고, 상기의 상등액을 크로마토그라피를 위한 판 (TLC aluminium sheets silicagel 60 F254, Merck co.)에 스폿팅하였다. 이것을 n-부탄올, acetic acid 및 증류수를 3:1:1 (v/v/v)의 비율로 혼합한 시약에 1회 전개하였다. 그후, 0.5ml의 p-아니스알데히드(p-anisaldehyde)를 50ml의 아세트산에 녹이고, 황산 1ml을 넣은 정색 시약으로 분사하였고, 열을 가하였다. 생산물은 Rf 값과 발색된 색을 통해 확인하였다 (US 2004/0038351).Thin layer chromatography was carried out as follows. 2-Deoxyribose was used as standard reagent and the supernatant was spotted onto a plate for chromatography (TLC aluminum sheets silicagel 60 F254, Merck co.). This was developed once in a reagent in which n-butanol, acetic acid and distilled water were mixed at a ratio of 3: 1: 1 (v / v / v). Thereafter, 0.5 ml of p-anisaldehyde was dissolved in 50 ml of acetic acid, sprayed with a coloring reagent containing 1 ml of sulfuric acid, and heated. The product was confirmed by Rf value and color development (US 2004/0038351).

상기와 같은 방법으로 1차로 선별한 균주를 액체배지에서 3일간 진탕배양 후, 배양액을 0.5%(w/v) 2-디옥시리보오스 (2-deoxyribose)를 포함하는 DR 배지 (0.5% 2-디옥시리보오스, 0.2% ammonium chloride, 0.1% KH2PO4, 0.1% K2HPO4, 0.03% MgSO4˙8H2O, 및 0.01% 효모 추출물, pH7.0)로 교체하여, 30℃에 3일간 120rpm으로 진탕배양 후 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 활성을 갖는 균주를 2차적으로 선별하였다. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 활성을 갖는 균주를 2차적으로 선별하기 위하여, 디옥시리보오스 5-포스페이트 (deoxyribose 5-phosphate, DR5P)를 분해하는 반응과, 합성하는 반응을 수행하였다. After the primary strain was shaken for 3 days in a liquid medium, the culture medium was a DR medium containing 0.5% (w / v) 2-deoxyribose (0.5% 2-deoxyribose) , 0.2% ammonium chloride, 0.1% KH 2 PO 4 , 0.1% K 2 HPO 4 , 0.03% MgSO 4 ˙8H 2 O, and 0.01% yeast extract, pH7.0) at 120 rpm for 3 days at 30 ° C. Strains with 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase activity were selected secondaryly after shaking culture. In order to secondaryly select strains having 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase activity, deoxyribose 5-phosphate (DR5P) was decomposed and synthesized.

구체적으로는 디옥시리보오스 5-포스페이트 생산을 위해서 반응액은 200㎕로 하고, 100mM 프럭토스 1,6 -디포스페이트 (fructose 1,6-diphosphate, FDP), 200mM 아세트알데히드를 사용하고, 200mM KH2PO4 (pH7.0), 15mM MgSO47H2O, 효소추출액을 30℃에서 3시간 동안 125rpm으로 진탕 배양기에서 반응시켰다. 그 후, 생산된 디옥시리보오스 5-포스페이트는 시스테인-설페이트 방법 (Cysteine-sulfate method)로 확인하였다 (Stumpf, P. K., JBC, 169:367, 1947).Specifically, for the production of deoxyribose 5-phosphate, the reaction solution was 200 µl, 100 mM fructose 1,6-diphosphate (Fructose 1,6-diphosphate, FDP), 200 mM acetaldehyde, 200 mM KH 2 PO 4 (pH 7.0), 15 mM MgSO 4 7H 2 O, enzyme extract was reacted in a shaker at 125 ℃ for 3 hours at 30 ℃. Thereafter, the produced deoxyribose 5-phosphate was confirmed by the Cysteine-sulfate method (Stumpf, PK, JBC , 169: 367, 1947).

디옥시리보오스 5-포스페이트 분해반응은 반응액 100mM Tris-Cl(pH8.8), 1mM DR5P(디옥시리보오스 5-포스페이트), 적절히 희석된 효소 용액 10㎕를 총 100㎕가 되도록하고, 30℃에서 10분 반응시키고, ice stop하였다. 그 후 0.3mM NADH, 10U 알코올 디하이드로게네나아제 (alcohol dehydrogenase, ADH)를 넣고, 흡광도 측정 기를 통해 340nm에서 NADH의 감소를 확인함으로써 효소활성을 측정하였다 (Horinouchi et al., Appl . Env . Microbiol., 69:3791, 2003).The deoxyribose 5-phosphate digestion reaction was performed with 100 mM Tris-Cl (pH8.8), 1 mM DR5P (deoxyribose 5-phosphate), and 10 µl of an appropriately diluted enzyme solution. The reaction was carried out and ice stopped. Thereafter, 0.3 mM NADH, 10 U alcohol dehydrogenase (ADH) was added thereto, and enzyme activity was measured by confirming a decrease in NADH at 340 nm through an absorbance meter (Horinouchi et. al ., Appl . Env . Microbiol ., 69: 3791, 2003).

상기 방법에 의해 선별한 균주를 16S rRNA 염기서열 결정을 의뢰하고, 그 결과를 GenBank 데이타베이스에서 검색하였다. 그 결과, Yersinia sp . (isolate YEM11A), Yersinia massiliensis strain CCUG 53443 에는 99%, Yersinia bercovieri strain CCUG 26329 에는 98% 이상의 높은 상동성을 갖는 것을 확인하였고, 이 균주를 Yersinia sp. EA015로 명명하였다.Strains selected by the above method were requested to determine 16S rRNA sequences, and the results were retrieved from the GenBank database. As a result, Yersinia sp . (isolate YEM11A), Yersinia massiliensis strain CCUG 53443 contains 99%, Yersinia bercovieri strain CCUG 26329 Was confirmed to have a high homology of more than 98%, this strain was Yersinia sp. Named EA015.

실시예 2: 토양으로부터 분리한 Yersinia sp. EA015 균주 유래의 신규 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자 분리 Example 2: Yersinia sp. Isolation of a New 2-deoxyribose 5-phosphate Aldolase Gene from the EA015 Strain

Yersinia sp. EA015 균주를 실시예 1에서 사용한 액체배지에 진탕배양하고, 회수된 균체로부터 염색체 DNA를 분리하였다. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 인코드하는 유전자 (deoC)의 일부 서열을 디제네레이트 PCR (degenerate PCR)을 이용하여 증폭하였다. Yersinia sp. The EA015 strain was shaken in a liquid medium used in Example 1, and chromosomal DNA was isolated from the recovered cells. Encoding 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase Some sequences of the gene ( deoC ) were amplified using degenerate PCR.

올리고뉴클레오타이드 프라이머 (oligonucleotide primer)는 다양한 균주의 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 아미노산 서열을 비교하여 높게 보존된 구역(region)을 선택하여, 하기의 프라이머를 사용하여 PCR로 증폭하였다.Oligonucleotide primers were selected by comparing the amino acid sequences of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase of various strains, and amplified by PCR using the following primers.

서열번호 3: 5’-GTIATHGGITTYCCIYTIGGIGC-3’ (forward) SEQ ID NO: 5'-GTIATHGGITTYCCIYTIGGIGC-3 '(forward)

서열번호 4: 5'-RAANCCNGTNWSNGTYTTNACRAA-3' (reverse)SEQ ID NO: 5'-RAANCCNGTNWSNGTYTTNACRAA-3 '(reverse)

(여기서, R=A + G, Y=C + T, S=G + C, H=A + T + C, N=A + G + C + T )Where R = A + G, Y = C + T, S = G + C, H = A + T + C, N = A + G + C + T

PCR 수행을 위한 반응액은 20㎕에 100ng 염색체 DNA, 5uM 각각의 프라이머, 200nM dNTP, 2U Taq polymerase, 1배 Taq DNA 중합효소 (MgCl2 포함) 완충액 이 되도록 조성하여 PCR 증폭에 사용하였다. PCR 반응은 95℃에서 3분간 변성 (denaturaion)을 수행한 후, 95℃에서 30초 변성, 48℃에서 1분 어닐링 (annealing), 72℃에서 1분 연장 (extension)을 30회 반복하였다. 마지막으로 72℃에서 10분 연장을 수행하고, 4℃에서 유지시켰다. 확보된 증폭단편은 pGEM-Teasy 플라스미드에 클로닝하여 염기서열의 결정을 의뢰하였고, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자의 일부 서열임을 확인하였다.The reaction solution for PCR was composed of 100ng chromosomal DNA, 5uM primer, 200nM dNTP, 2U Taq polymerase, 1x Taq DNA polymerase (including MgCl 2 ) buffer in 20µl and used for PCR amplification. The PCR reaction was denatured at 95 ° C. for 3 minutes, followed by 30 seconds of denaturation at 95 ° C., 1 minute annealing at 48 ° C., and 1 minute extension at 72 ° C. for 30 times. Finally a 10 minute extension was performed at 72 ° C. and maintained at 4 ° C. The obtained amplified fragment was cloned into pGEM-Teasy plasmid to request sequencing, and it was confirmed that it was a partial sequence of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자의 전체 서열을 결정하기 위하여, 인버스 PCR (inverse PCR) 방법을 이용하였다. 상기 PCR로부터 확인된 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자 서열로부터 프라이머를 제작하였다.In order to determine the overall sequence of the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene, an inverse PCR method was used. Primers were prepared from the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene sequence identified from the PCR.

서열번호 5: 5'-ACCGTTGAAGGTAATATTAGAA-3 (forward)SEQ ID NO: 5'-ACCGTTGAAGGTAATATTAGAA-3 (forward)

서열번호 6: 5'-TGATAACCATATCAATTTCTTG-3' (reverse)SEQ ID NO: 5'-TGATAACCATATCAATTTCTTG-3 '(reverse)

PCR 증폭을 위해 염색체 DNA는 다양한 제한효소를 처리한 후, 제한효소 처리한 염색체 DNA 500ng을 셀프 라이게이션 (self-ligation)에 사용하였다. PCR 수행을 위한 반응액은 50㎕에 25ng 염색체 DNA, 0.5uM 각각의 프라이머, 200nM dNTP, 2U EF Taq polymerase, 1배 Taq DNA 중합효소 (MgCl2 포함) 완충액 이 되도록 조성하여 PCR 증폭에 사용하였다. PCR 반응은 94℃에서 3분간 변성 (denaturation)을 수행한 후, 94℃에서 30초 변성, 50℃에서 어닐링 30초 (annealing), 72℃에서 2분 연장 (extension)을 35회 반복하였다. 마지막으로 72℃에서 10분 연장을 수행하고, 4℃에서 유지시켰다. For PCR amplification, chromosomal DNA was treated with various restriction enzymes, and 500 ng of restriction enzyme-treated chromosomal DNA was used for self-ligation. The reaction solution for PCR was composed to 50ng in 25ng chromosome DNA, 0.5uM primer, 200nM dNTP, 2U EF Taq polymerase, 1x Taq DNA polymerase (including MgCl2) buffer was used for PCR amplification. The PCR reaction was denatured at 94 ° C. for 3 minutes, followed by 30 seconds of denaturation at 94 ° C., annealing at 50 ° C. for 30 seconds, and 2 minutes extension at 72 ° C. for 35 times. Finally a 10 minute extension was performed at 72 ° C. and maintained at 4 ° C.

확보된 증폭단편은 pGEM-Teasy 플라스미드에 클로닝하여 염기서열의 결정을 의뢰하였고, 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자의 전체서열을 확인하였다. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제유전자 서열로부터 번역되는 아미노산 서열을 서열번호 1에 나타내었다. The obtained amplified fragment was cloned into pGEM-Teasy plasmid to request nucleotide sequence determination, and the entire sequence of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene was confirmed. The amino acid sequence translated from the 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene sequence is shown in SEQ ID NO: 1.

실시예 3: 재조합 대장균에서 생산되는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 발현 및 정제Example 3: Expression and Purification of 2-Deoxyribose 5-phosphate Aldolase Produced in Recombinant Escherichia Coli

Yersinia sp. EA015 균주 유래의 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 대장균 (DH5α)에서 과발현시키기 위하여 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자 (deoC)를 발현 벡터인 pET302/NT-his의 EcoRI-BamHI 부위에 삽입하여 재조합 플라스미드인 pET302EA001D를 제조하였다. Yersinia sp. Eco RI- of pET302 / NT-his, an expression vector of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene ( deoC ), for overexpressing 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase from EA015 strain in E. coli (DH5α) The recombinant plasmid pET302EA001D was prepared by insertion into the Bam HI site.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자는 상기 확인된 유전자 염기서열로부터 프라이머를 제작하고, Yersinia sp. EA015 균주의 염색체 DNA를 이용하여 획득하였다. 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase gene was prepared primers from the gene sequence identified above, Yersinia sp. Obtained using chromosomal DNA of EA015 strain.

서열번호 7: 5'-GAGAATTCGATGACCATCAATTACGCGAATT-3 (forward)SEQ ID NO: 5'-GAGAATTCGATGACCATCAATTACGCGAATT-3 (forward)

서열번호 8: 5'-TGGGATCCTTAGTAGCTTGATGCGGCC-3' (reverse)SEQ ID NO: 5'-TGGGATCCTTAGTAGCTTGATGCGGCC-3 '(reverse)

상기 유전자를 증폭하기 위한 PCR 반응액은 20㎕에 100ng 염색체 DNA, 0.2uM 각각의 프라이머, 200nM dNTP, 2U Taq polymerase, 1배 Taq DNA 중합효소 (MgCl2 포함) 완충액 이 되도록 조성하여 PCR 증폭에 사용하였다. PCR 반응은 95℃에서 3분간 변성(denaturaion)을 수행한 후, 95℃에서 30초 변성, 48℃에서 45초 어닐링(annealing), 72℃에서 1분 연장(extension)을 25회 반복하였다. 마지막으로 72℃에서 10분 연장을 수행하고, 4℃에서 유지시켰다.PCR amplification solution for amplifying the gene is composed of 100ng chromosomal DNA, 0.2uM primer, 200nM dNTP, 2U Taq polymerase, 1x Taq DNA polymerase (including MgCl 2 ) buffer in 20µl and used for PCR amplification. It was. The PCR reaction was denatured at 95 ° C. for 3 minutes, followed by 30 seconds of denaturation at 95 ° C., 45 seconds of annealing at 48 ° C., and 1 minute extension at 72 ° C. for 25 times. Finally a 10 minute extension was performed at 72 ° C. and maintained at 4 ° C.

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 과잉 생산을 위해서 재조합된 플라스미드를 대장균 BL21(DE3)에 도입하였고, 얻어진 형질전환체를 100㎍/㎖ 앰피실린(ampicillin)이 첨가된 LB 액체배지에서 37℃에서 16시간 동안 200rpm으로 진탕 배양하였다. 그 후 600nm에서 흡광도 값이 0.5가 되었을 때 최종농도 0.2mM 가 되도록 IPTG를 첨가하여 효소의 과발현을 유도하였다. 배양체를 원심분리하여 침전된 균체를 회수하고, 0.85% NaCl로 두 번 세척하였다. 회수된 균체에 1mM PMSF, protease inhibitor cocktail (Roche) 및 10mM imidazoe이 첨가된 100mM Tris-Cl (pH8.0)을 가하여 초음파로 파쇄한 후, 원심분리하여 상등액을 회수하여 효소를 정제하는데 이용하였다. 상기 상등액을 Ni-NTA agarose 담체를 통과 시켜 크로마토그래피를 수행하였다. 효소의 용출시 250mM imidazole, 300mM NaCl, 20mM Tris-Cl (pH8.0)을 포함하는 용출액으로 효소활성 분획을 취하여 정제여부를 SDS-PAGE로 확 인하였다 (도 1). Recombinant plasmids were introduced into Escherichia coli BL21 (DE3) for overproduction of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, and the resulting transformants were transferred to LB liquid medium containing 100 μg / ml ampicillin. Shake culture at 200 rpm for 16 hours at ℃. Thereafter, when the absorbance value was 0.5 at 600 nm, IPTG was added to the final concentration of 0.2 mM to induce overexpression of the enzyme. The culture was centrifuged to recover the precipitated cells and washed twice with 0.85% NaCl. 100 mM Tris-Cl (pH8.0) added with 1 mM PMSF, protease inhibitor cocktail (Roche) and 10 mM imidazoe was added to the recovered cells and disrupted by ultrasonication. The supernatant was recovered by centrifugation and used to purify the enzyme. The supernatant was chromatographed by passing through a Ni-NTA agarose carrier. When the enzyme was eluted, the enzyme activity fraction was taken with an eluate containing 250 mM imidazole, 300 mM NaCl, and 20 mM Tris-Cl (pH 8.0) to confirm purification by SDS-PAGE (FIG. 1).

정제된 효소는 Amicon Ultra-15 (Millipore, 10K NMWL device)로 농축한 후, 20% 글리세롤 (glycerol)을 포함한 100mM Tris-Cl (pH8.0) 용액에 넣어 4℃에서 12 시간 동안 투석 (dialysis)을 수행하였다.The purified enzyme was concentrated in Amicon Ultra-15 (Millipore, 10K NMWL device) and then placed in 100mM Tris-Cl (pH8.0) solution containing 20% glycerol for dialysis at 4 ° C for 12 hours. Was performed.

순수 정제된 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 활성은 100mM Tris-Cl (pH8.8), 1mM DR5P(2-deoxyribose 5-phosphate), 0.3mM NADH 및 적절히 희석된 효소 용액 10㎕를 넣어 총 100㎕가 되도록하고, 30℃에서 10분 반응시키고, ice stop하였다. 상기 반응액을 25℃에서 3분 보관 후, 10U 알코올 디하이드로게네나아제 (alcohol dehydrogenase, ADH)를 넣고, 흡광도 측정기를 통해 340nm에서 NADH의 감소를 확인함으로써 효소활성을 측정하였다 (표 1). 효소의 유닛(U)은 2-deoxyribose 5-phosphate (DR5P)가 분해되어 분당 생산되는 acetaldhyde의 umole 수를 나타낸다.Pure purified 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase activity was determined by adding 100 mM Tris-Cl (pH8.8), 1 mM DR5P (2-deoxyribose 5-phosphate), 0.3 mM NADH, and 10 μl of a properly diluted enzyme solution. The total amount was 100 μl, the reaction was carried out at 30 ° C. for 10 minutes, and ice stopped. After storing the reaction solution at 25 ° C. for 3 minutes, 10U alcohol dehydrogenase (ADH) was added thereto, and enzyme activity was measured by confirming a decrease in NADH at 340 nm through an absorbance meter (Table 1). The unit (U) of the enzyme represents the umole number of acetaldhyde produced per minute by the decomposition of 2-deoxyribose 5-phosphate (DR5P).

Yersinia sp. EA015 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 정제단계의 활성 및 회수율Yersinia sp. EA015 Activity and Recovery from Purification of 2-Deoxyribose 5-phosphate Aldolase 총부피
(ml)
Total volume
(ml)
총단백질
(mg)
Total protein
(mg)
총 활성
(U)
Total active
(U)
단위활성
(U/mg)
Unit activity
(U / mg)
정제(배)Refined (pear) 수율
(%)
yield
(%)
배양상층액Culture supernatant 22 8.48.4 476.3476.3 56.456.4 1One 100100 Ni-NTA 친화성크로마토그래피Ni-NTA Affinity Chromatography 0.80.8 1.41.4 203.3203.3 137.4137.4 2.42.4 4343

실시예Example 4: 2-디옥시리보오스 5- 4: 2-deoxyribose 5- 포스페이트Phosphate 알돌라아제의Aldolase 생화학적 특성 Biochemical properties

정제된 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 최적 반응 조건을 알아보기 위해 반응온도, pH의 영향을 조사하였다. 정제된 효소를 사용하여 20~80℃ 범위에서 10℃ 간격으로 상대적인 활성을 측정하였으며, 도 2의 A에 나타난 바와 같이, 50℃에서 최적 반응온도인 것을 알 수 있었다. The effects of reaction temperature and pH were investigated to determine the optimal reaction conditions for purified 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase. Relative activity was measured at intervals of 10 ° C. in the range of 20-80 ° C. using the purified enzyme. As shown in FIG.

효소활성의 최적 pH를 결정하기 위해 100mM citrate buffer (pH 3~6), 100mM sodium phosphate buffer (pH 6~7), Tris-Cl buffer (pH 7~10), glycine/NaOH buffer (pH 10~11)를 사용하였다. 각 pH buffer에서 상대적인 활성을 조사한 결과 pH 6에서 최대 활성을 나타내었으며, 중성 및 알카리 pH에서 비교적 안정한 것으로 확인되었다 (도 2의 B). To determine the optimal pH of enzyme activity, 100 mM citrate buffer (pH 3 ~ 6), 100 mM sodium phosphate buffer (pH 6 ~ 7), Tris-Cl buffer (pH 7 ~ 10), glycine / NaOH buffer (pH 10 ~ 11) ) Was used. As a result of investigating the relative activity in each pH buffer, it showed maximum activity at pH 6 and was found to be relatively stable at neutral and alkaline pH (FIG. 2B).

열에 대한 안정성을 조사하기 위하여 35~65℃ 범위에서 5℃ 간격으로 잔존 활성을 측정하였다. 도 2의 C에 나타난 바와 같이, 각 지정된 온도에서 1시간 방치 후에 잔존 활성을 확인한 결과 50℃ 이하에서 잔존 활성이 높게 남아있는 것을 알 수 있었다.In order to investigate the stability to heat, the residual activity was measured at 5 ° C intervals in the range of 35 to 65 ° C. As shown in C of FIG. 2, the residual activity was confirmed after 1 hour at each designated temperature, indicating that the residual activity remained high at 50 ° C. or lower.

실시예 5: 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 키네틱 파라미터 (kinetic parameters)확인Example 5 Identification of Kinetic Parameters of 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase

2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 2-디옥시리보오스 5-포스페이트를 기질로하여 kinetic parameter를 결정하기위해 사용하였고, Lineweaver-Burk plot 방법을 사용하여 정하였다. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 Km 과 Vmax 값은 각각 9.108 mM, 0.009 umole/min으로 확인되었다.2-Deoxyribose 5-phosphate Aldolase 2-deoxyribose 5-phosphate was used as a substrate to determine the kinetic parameters, was determined using the Lineweaver-Burk plot method. The Km and Vmax values of 2-dioxyribose 5-phosphate aldolase were found to be 9.108 mM and 0.009 umole / min, respectively.

도 1은 재조합 대장균으로부터 정제한 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제를 전기영동 후 쿠마시 염색을 하여 결과를 나타낸 것으로, 레인 m은 분자량 마커이고, 레인 1은 whole cell이며, 레인 2는 whole cell의 과발현을 나타낸 것이고, 레인 3은 세포 추출액이며, 레인 4는 Ni-NTA agarose chromatography 결과이다.1 shows the results of the Coomassie staining after electrophoresis of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase purified from recombinant Escherichia coli, lane m is a molecular weight marker, lane 1 is a whole cell, lane 2 is whole Cell overexpression is shown, lane 3 is the cell extract and lane 4 is the result of Ni-NTA agarose chromatography.

도 2는 Yersinia sp. EA015 균주로부터 분리한 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 생화학적 특성을 나타낸 그래프으로, A는. 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 최적 온도를 10~80℃에서 10℃ 간격으로 확인한 것이며, B는 최적 pH를 조사한 것이며 (닫힌 사각형 : pH3~6, 열린 사각형 : pH6~7, 닫힌 삼각형 : pH7~10, 열린 삼각형 : pH10~11), C는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 열안정성을 확인한 것이고, 각 온도별로 1시간 처리 후 잔존 활성을 확인한 것이다. 2 is Yersinia sp. A graph showing the biochemical properties of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase isolated from EA015 strain. The optimum temperature of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase was confirmed at 10 to 80 ° C at 10 ° C intervals, B was to investigate the optimal pH (closed rectangles: pH3-6, open rectangles: pH6-7, closed triangles). : pH 7 ~ 10, open triangle: pH 10 ~ 11), C is to confirm the thermal stability of 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, and to confirm the remaining activity after treatment for 1 hour at each temperature.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia sp. EA015 <130> P08-B176 <160> 8 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 223 <212> PRT <213> Yersinia sp. <400> 1 Met Thr Ile Asn Tyr Ala Asn Tyr Ile Asp His Thr Leu Leu Ala Met 1 5 10 15 Asp Ala Thr Glu Ala Gln Ile Ile Lys Leu Cys Glu Glu Ala Lys Gln 20 25 30 His His Phe Tyr Ala Val Cys Val Asn Ser Gly Tyr Val Pro Leu Ala 35 40 45 Ala Gln Gln Leu Ala Gly Ser Ser Val Lys Val Cys Ser Val Ile Gly 50 55 60 Phe Pro Leu Gly Ala Gly Leu Thr Glu Ala Lys Ala Phe Glu Ala Gln 65 70 75 80 Ala Ala Ile Asn Ala Gly Ala Gln Glu Ile Asp Met Val Ile Asn Val 85 90 95 Gly Trp Leu Lys Ser Gly Lys Val Ala Glu Val Lys Ala Asp Ile Gln 100 105 110 Ala Val Arg Asp Asn Cys Ala Ser Thr Pro Leu Lys Val Ile Leu Glu 115 120 125 Thr Cys Leu Leu Ser Asp Ala Gln Ile Val Gln Val Cys Glu Met Cys 130 135 140 Arg Glu Leu Asp Val Ala Phe Val Lys Thr Ser Thr Gly Phe Ser Thr 145 150 155 160 Gly Gly Ala Lys Glu Glu His Val Lys Leu Met Arg Ser Thr Val Gly 165 170 175 Pro Ala Met Gly Val Lys Ala Ser Gly Ala Val Arg Asp Gln Ala Thr 180 185 190 Ala Glu Lys Met Ile Leu Ala Gly Ala Thr Arg Ile Gly Thr Ser Ser 195 200 205 Gly Val Thr Ile Val Ser Gly Gln Gln Ala Ala Ala Ser Ser Tyr 210 215 220 <210> 2 <211> 672 <212> DNA <213> Yersinia sp. <400> 2 atgaccatca attacgcgaa ttatatcgac cataccttac tggcaatgga tgcgaccgaa 60 gcacaaatta tcaaactgtg tgaagaggct aaacagcatc atttctatgc agtatgcgtg 120 aactcaggtt atgttccttt ggctgcacaa cagctagcgg gtagttcagt gaaagtatgt 180 tcagtcattg gttttccgtt gggtgcaggc ctaacagaag caaaagcgtt tgaagctcaa 240 gctgccatca acgctggcgc gcaagaaatt gatatggtta tcaatgttgg ctggctaaaa 300 agcggcaaag tggctgaagt taaagctgac attcaggccg tgcgtgataa ttgcgcctct 360 acaccgttga aggtaatatt agaaacttgc ctactcagtg atgcacaaat cgtccaagtt 420 tgtgagatgt gccgtgagtt ggacgtcgct tttgtgaaaa cttcaacagg tttcagcacc 480 ggcggcgcaa aagaagaaca tgtaaaattg atgcgctcca ccgttggccc agccatgggt 540 gtcaaagcat ccggcgcagt tcgtgaccaa gccactgcgg agaaaatgat tctcgcaggc 600 gccactcgga ttggcactag ctctggggtc actatcgttt cgggccaaca agcggccgca 660 tcaagctact aa 672 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 gtnathggnt tyccnytngg ngc 23 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 raanccngtn wsngtyttna craa 24 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gtggatatgg ttattaacat tg 22 <210> 6 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 ccttcgtttc aaatgctttc gt 22 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gagaattcga tgaacatcgc agcattaat 29 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 tgggatcctt agtaggaaga tgtagactgc 30 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Novel 2-Deoxyribose 5-Phosphate Aldolase Derived from Yersinia          sp. EA015 <130> P08-B176 <160> 8 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 223 <212> PRT <213> Yersinia sp. <400> 1 Met Thr Ile Asn Tyr Ala Asn Tyr Ile Asp His Thr Leu Leu Ala Met   1 5 10 15 Asp Ala Thr Glu Ala Gln Ile Ile Lys Leu Cys Glu Glu Ala Lys Gln              20 25 30 His His Phe Tyr Ala Val Cys Val Asn Ser Gly Tyr Val Pro Leu Ala          35 40 45 Ala Gln Gln Leu Ala Gly Ser Ser Val Lys Val Cys Ser Val Ile Gly      50 55 60 Phe Pro Leu Gly Ala Gly Leu Thr Glu Ala Lys Ala Phe Glu Ala Gln  65 70 75 80 Ala Ala Ile Asn Ala Gly Ala Gln Glu Ile Asp Met Val Ile Asn Val                  85 90 95 Gly Trp Leu Lys Ser Gly Lys Val Ala Glu Val Lys Ala Asp Ile Gln             100 105 110 Ala Val Arg Asp Asn Cys Ala Ser Thr Pro Leu Lys Val Ile Leu Glu         115 120 125 Thr Cys Leu Leu Ser Asp Ala Gln Ile Val Gln Val Cys Glu Met Cys     130 135 140 Arg Glu Leu Asp Val Ala Phe Val Lys Thr Ser Thr Gly Phe Ser Thr 145 150 155 160 Gly Gly Ala Lys Glu Glu His Val Lys Leu Met Arg Ser Thr Val Gly                 165 170 175 Pro Ala Met Gly Val Lys Ala Ser Gly Ala Val Arg Asp Gln Ala Thr             180 185 190 Ala Glu Lys Met Ile Leu Ala Gly Ala Thr Arg Ile Gly Thr Ser Ser         195 200 205 Gly Val Thr Ile Val Ser Gly Gln Gln Ala Ala Ala Ser Ser Tyr     210 215 220 <210> 2 <211> 672 <212> DNA <213> Yersinia sp. <400> 2 atgaccatca attacgcgaa ttatatcgac cataccttac tggcaatgga tgcgaccgaa 60 gcacaaatta tcaaactgtg tgaagaggct aaacagcatc atttctatgc agtatgcgtg 120 aactcaggtt atgttccttt ggctgcacaa cagctagcgg gtagttcagt gaaagtatgt 180 tcagtcattg gttttccgtt gggtgcaggc ctaacagaag caaaagcgtt tgaagctcaa 240 gctgccatca acgctggcgc gcaagaaatt gatatggtta tcaatgttgg ctggctaaaa 300 agcggcaaag tggctgaagt taaagctgac attcaggccg tgcgtgataa ttgcgcctct 360 acaccgttga aggtaatatt agaaacttgc ctactcagtg atgcacaaat cgtccaagtt 420 tgtgagatgt gccgtgagtt ggacgtcgct tttgtgaaaa cttcaacagg tttcagcacc 480 ggcggcgcaa aagaagaaca tgtaaaattg atgcgctcca ccgttggccc agccatgggt 540 gtcaaagcat ccggcgcagt tcgtgaccaa gccactgcgg agaaaatgat tctcgcaggc 600 gccactcgga ttggcactag ctctggggtc actatcgttt cgggccaaca agcggccgca 660 tcaagctact aa 672 <210> 3 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 gtnathggnt tyccnytngg ngc 23 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 raanccngtn wsngtyttna craa 24 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gtggatatgg ttattaacat tg 22 <210> 6 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 ccttcgtttc aaatgctttc gt 22 <210> 7 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 gagaattcga tgaacatcgc agcattaat 29 <210> 8 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 tgggatcctt agtaggaaga tgtagactgc 30  

Claims (10)

서열번호 1의 아미노산 서열을 가지고 50℃에서도 열 안정성을 가지는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제.2-Deoxyribose 5-phosphate aldolase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having thermal stability even at 50 ° C. 제1항에 있어서, Yersinia sp. EA015 균주 유래인 것을 특징으로 하는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제.The method of claim 1, wherein Yersinia sp . 2-Deoxyribose 5-phosphate aldolase, which is derived from EA015 strain. 서열번호 1의 아미노산 서열을 코딩하는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제 유전자.2-Deoxyribose 5-phosphate aldolase gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. 제3항에 있어서, 서열번호 2의 염기서열을 가지는 것을 특징으로 하는 유전자.The gene according to claim 3, which has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. 제3항의 유전자를 함유하는 재조합 벡터.Recombinant vector containing the gene of claim 3. 제3항의 유전자가 숙주세포의 염색체상에 삽입되어 있거나, 제5항의 재조합 벡터가 숙주세포에 도입되어 있는 재조합 미생물.A recombinant microorganism in which the gene of claim 3 is inserted on a chromosome of a host cell, or the recombinant vector of claim 5 is introduced into a host cell. 제6항의 재조합 미생물을 배양하는 것을 특징으로 하는 2-디옥시리보오스 5-포스페이트 알돌라아제의 제조방법.A method for producing 2-deoxyribose 5-phosphate aldolase, comprising culturing the recombinant microorganism of claim 6. 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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