KR101284707B1 - Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol - Google Patents

Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol Download PDF

Info

Publication number
KR101284707B1
KR101284707B1 KR1020110113784A KR20110113784A KR101284707B1 KR 101284707 B1 KR101284707 B1 KR 101284707B1 KR 1020110113784 A KR1020110113784 A KR 1020110113784A KR 20110113784 A KR20110113784 A KR 20110113784A KR 101284707 B1 KR101284707 B1 KR 101284707B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cyp716a47
protopanaxadiol
biosynthesis
yeast
composition
Prior art date
Application number
KR1020110113784A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130049270A (en
Inventor
최용의
한정연
김현중
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020110113784A priority Critical patent/KR101284707B1/en
Priority to PCT/KR2012/003246 priority patent/WO2013065917A1/en
Publication of KR20130049270A publication Critical patent/KR20130049270A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101284707B1 publication Critical patent/KR101284707B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/415Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from plants
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • C12N9/0071Oxidoreductases (1.) acting on paired donors with incorporation of molecular oxygen (1.14)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/44Preparation of O-glycosides, e.g. glucosides

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Nutrition Science (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성에 관여하는 인삼 유래의 CYP716A47 유전자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인삼 유래의 CYP716A47 단백질 및 이를 코딩(coding)하는 유전자를 포함하는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물 또는 재조합 벡터, 플라스미드와 더불어 상기 조성물로 형질전환된 형질전환체, 상기 유전자의 발현을 증가시켜 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법 등에 관한 것이다. 본 발명에 따른 프로토파낙사디올 생합성에 관여하는 인삼 유래의 CYP716A47 유전자는 프로토파낙사디올을 대량 합성하거나 프로토파낙사디올 계열의 인삼 사포닌 생합성을 증가시키기 위한 방법에 유용하게 이용될 수 있다.The present invention relates to a ginseng-derived CYP716A47 gene involved in protopanaxadiol biosynthesis, and more particularly, to promote protopanaxadiol biosynthesis comprising a CYP716A47 protein derived from ginseng and a gene encoding the same. The present invention relates to a transformant transformed with the composition together with a composition or a recombinant vector, a plasmid, a method of increasing the expression of the gene, and to increase the production of protopanaxadiol. Ginseng-derived CYP716A47 gene involved in the protopanaxanadiol biosynthesis according to the present invention can be usefully used in a method for mass-producing protopanaxadiol or increasing the ginseng saponin biosynthesis of the protopanaxanadiol family.

Description

프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물{Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol}Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol

본 발명은 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 화합물의 생합성에 관여하는 CYP716A47 단백질 및 이를 코딩하는 유전자에 관한 것이다.The present invention relates to a CYP716A47 protein involved in the biosynthesis of protopanaxadiol compounds and genes encoding the same.

사포닌은 화학적으로 배당체(glycoside)라 부르는 화합물의 일종으로, 주로 식물에 광범하게 분포되어 있고, 일부 해양 동물에도 함유되어 있는 것으로 알려져 있다. 사포닌을 함유한 동식물은 예로부터 동양의학에서 세정, 거담, 진해를 목적으로 의약품에 응용되어 왔으며 현대에는 소염, 해열, 건위, 항종양, 이뇨, 강장 등의 약효가 보고되고 있다. 사포닌의 화학구조는 당(sugar) 부분(glycoside)과 비당(non-sugar) 부분(aglycoside)으로 구성되어 있는데, 비당 부분의 골격 구조에 따라 크게 트리테르페노이드(triterpenoid)계 사포닌과 스테로이드(steroid)계 사포닌으로 분류된다. Saponins are chemically called glycosides and are widely distributed in plants and are also found in some marine animals. Animals and plants containing saponins have been applied to medicines for the purpose of cleaning, expectoration, and antitussives in oriental medicine since ancient times. The chemical structure of saponin is composed of sugar (glycoside) and non-sugar (aglycoside), triterpenoid-based saponins and steroids largely depending on the skeletal structure of the non-sugar portion ) Is classified as saponin.

인삼의 사포닌은 거의 트리테르페노이드계의 다마란(dammarane)계 사포닌이다. 이는 인삼(panax) 속 식물에만 존재하는 특유의 사포닌으로서 인삼이 다른 사포닌 함유 식물과 차별되는 약리 효능을 갖게 한다. 지금까지 수십 종의 인삼 사포닌이 밝혀졌고, 이들은 인삼에 함유된 배당체라 해서 진세노사이드(ginsenoside)라 불린다. 일반적으로 식물의 사포닌은 용혈작용(혈구를 녹이는 작용)을 나타내는 것이 보통이나 인삼 사포닌은 약성이 매우 온화하고 과량 투여에 의한 독성이 없을 뿐만 아니라 용혈작용이 거의 없다는 것이 밝혀졌다. Saponin of ginseng is almost a triterpenoid saponin of dammarane type. It is a unique saponin that exists only in the plant of the panax, and it has the pharmacological effect that ginseng is different from other saponin containing plants. So far, dozens of ginseng saponins have been identified, and they are called ginsenoside, a glycoside contained in ginseng. In general, saponins of plants generally exhibit hemolytic action (blood cell dissolving action), but ginseng saponins have been found to be very mild, not toxic by overdose, and have little hemolytic action.

트리테르페노이드계 사포닌(triterpenoid saponin)은 이소프렌계 화합물(isoprenoidal compounds)의 2차 대사산물이며 고등식물에서 발견된다. 그들은 식물 종들 사이에서 광범위한 구조적 다양성 및 생물학적 활성들을 나타낸다. 또한 이 분자들은 상당한 상업적 가치를 가지며 약물로 이용된다(Hostettmann, K.A., Marston, A. (1995) Saponins. Chemistry and Pharmacology of Natural Products. Cambridge University Press, Cambridge; Vogler, B.K. 등 (1999), Eur . J. Clin . Pharmacol. 55: 567575; Shibata, S. (2001) J. Korean Med . Sci . 16: S28S37). 식물에서 사포닌의 기본적인 역할은 병원체 및 해충의 공격을 방어하는 것으로 알려져 있다(Osbourn, A.E. (1996) Plant Cell 8: 18211831). 트리테르페노이드 사포닌의 핵심적인 구성분들은 올레아난(oleanane) (β-amyrin), 우르세인(ursane) (α-amyrin), 루페올(lupeol) 또는 다마렌(dammarene)-타입 트리테르페노이드 골격이다.Triterpenoid saponins are secondary metabolites of isoprene compounds and are found in higher plants. They exhibit a wide range of structural diversity and biological activities among plant species. In addition, the molecules may have significant commercial value is used as a drug (Hostettmann, KA, Marston, A. (1995) Saponins Chemistry and Pharmacology of Natural Products Cambridge University Press, Cambridge;.. Vogler, BK , etc. (1999), Eur. J. Clin . Pharmacol. 55: 567575; Shibata, S. (2001) J. Korean Med . Sci . 16: S28S37). The basic role of saponins in plants is known to defend against the attack of pathogens and pests (Osbourn, AE (1996) Plant Cell 8: 18211831). The key constituents of triterpenoid saponins are oleanane (β-amyrin), ursane (α-amyrin), lupeol or dammarene-type triterpenoids It is a skeleton.

인삼(Panax ginseng)은 특히 암, 당뇨병, 신경퇴행성 질환 등에서 뛰어난 약리효과를 나타내는 것으로 소비자들 사이에서 잘 알려져 있는데, 진세노사이드(ginsenosides)는 그 생물활성을 나타내는 인삼 뿌리의 주된 구성분인 것으로 알려져 있다. P. ginseng 뿌리는 건조중량으로 적어도 4%의 진세노사이드를 함유한다(Shibata, 2001). 7개의 다마렌-타입 테트라사이클릭(tetracyclic) 트리테르펜(진세노사이드 Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, 및 Rg1)은 주요한 진세노사이드 구성분으로 알려져 있고, 진세노사이드 Ro만이 올레아난-타입 펜타사이클릭(pentacyclic) 트리테르펜으로 P. ginseng에서 아주 적게 발견된다. 상기 다마렌-타입 진세노사이드들은 아글리콘(aglycone) 구조에 따라 파낙사디올(panaxadiol) (Rb1, Rb2, Rc 및 Rd) 과 파낙사트리올(panaxatriol) 그룹(Rg1, Re, Rf, 및 Rg2)의 두 개의 그룹으로 나누어진다. 다마렌-타입 트리테르펜은 Panax (Kushiro, T. 등 (1997), Biol . Pharm . Bull . 20: 292?294) 및 Gynostemma (Cui, J.F. 등 (1999), Eur. J. Pharm. Sci. 8: 187-191) 속에서 주요한 화합물로 잘 알려져 있다. Panax ginseng is well known among consumers for its superior pharmacological effects especially in cancer, diabetes and neurodegenerative diseases. Ginsenosides are known to be a major component of ginseng roots showing its biological activity. P. ginseng The roots contain at least 4% ginsenosides by dry weight (Shibata, 2001). Seven dimalane-type tetracyclic triterpenes (ginsenosides Rb1, Rb2, Rc, Rd, Re, Rf, and Rg1) are known as major ginsenoside components and only ginsenoside Ro Anan-type pentacyclic triterpene is found very little in P. ginseng . The damaran-type ginsenosides are classified into panaxadiol (Rb1, Rb2, Rc and Rd) and panaxatriol groups (Rg1, Re, Rf and Rg2) according to aglycone structure ). ≪ / RTI > Damain-type tritter pen Panax (Kushiro, T. et al. (1997), Biol . Pharm . Bull . 20: 292-294 ) and Gynostemma (Cui, JF et al. (1999), Eur. J. Pharm. Sci. 8: 187-191). It is well known as a compound.

다마렌-타입 진세노사이드 생합성의 첫 번째 단계는 2, 3-옥시도스퀄렌(oxidosqualene)을 담마레네디올(dammarenediol)에 사이클링(cycling)시키는 것이며, 이 반응은 담마레네디올 합성효소(dammarenediol synthase)에 의해 촉매되는데(도 1), P. ginseng의 두 개의 동족(homologous) 담마레네디올 합성효소인 DDSPNA 알려져 있다(Tansakul, P. 등 (2006), FEBS Lett . 580:5143-5149.; Han, J.Y. 등 (2006) Plant Cell Physiol . 47:1653-1662). 담마레네디올-II 는 시토크롬(cytochrome) P450 (CYP) 효소의 히드록실화(hydroxylation) (Shibuya, M. 등 (2006), FEBS J. 273:948-959) 및 뒤따르는 글리코실 전달효소(glycosyl transferase) (GT)의 글리코실화(glycosylation) (Kushiro, T. 등 (1997), Biol . Pharm . Bull . 20: 292~294; Shibuya et al., 2006; Choi, D.W. 등 (2005), Plant Cell Rep . 23:557-566)에 의해 진세노사이드로 변환되는 것으로 보이며, 진세노사이드 Ro는 베타-아미린(β-amyrin)의 산물인 올레아놀릭산(oleanolic acid)으로부터 합성되는 것으로 생각된다(Shibata, S. (1977) Saponins with biological and pharmacological activity. In: H. Wagner and P. Wolff (Eds.), New natural products and plant drugs with pharmacological or therapeutical activity. Springer-Verlag, NewYork pp.177-196).The first step in damarene-type ginsenoside biosynthesis is to cyclize 2, 3-oxidosqualene into dammarenediol, which is activated by dammarenediol synthase ) (Fig. 1), the two homologous femarene diol synthases of P. ginseng , DDS and PNA , (Tansakul, P. et al. (2006), FEBS Lett . 580: 5143-5149 .; Han, JY et al. (2006) Plant Cell Physiol . 47: 1653-1662). Dammarenediol-II is the hydroxylation of cytochrome P450 (CYP) enzyme (Shibuya, M. et al. (2006), FEBS J. 273: 948-959) and the following glycosyl transferase (glycosyl). glycosylation of transferase (GT) (Kushiro, T. et al. (1997), Biol . Pharm . Bull . 20: 292-294; Shibuya et al., 2006; Choi, DW et al. (2005), Plant Cell Rep . 23: 557-566), and ginsenosides Ro are thought to be synthesized from oleanolic acid, a product of β-amyrin (Shibata, S). . (1977) saponins with biological and pharmacological activity In:.. H. Wagner and P. Wolff (. Eds), New natural products and plant drugs with pharmacological or therapeutical activity Springer-Verlag, NewYork pp.177-196).

CYP 및 GT 는 식물 유전체의 슈퍼유전자 패밀리(supergene families)에 위치한다. 식물에서, CYP는 다양한 식물의 2차 대사산물들, 리그닌, 테르페노이드, 스테롤, 지방산, 호르몬, 색소, 및 방어 관련 파이토알렉신(phytoalexins)의 생합성 동안 산화반응에서 중요한 역할을 담당한다(Schuler, M. (1996) Plant cytochrome P450 monooxygenases. Crit . Rev . Plant Sci . 15:235-284). P. ginseng에서, 두 개의 CYP 유전자들은 다마렌-타입 진세노사이드 생합성에 관여할 것으로 생각된다. 이 유전자들 중 하나는 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 합성을 위해 C-12 위치에서 담마레네디올 히드록실화에 관여할 수 있다. 또 다른 유전자는 프로토파낙사트리올(protopanaxatriol) 합성을 위해 C-6 위치에서 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 히드록실화에 관여할 수 있으며, 이 두 개의 화합물들은 다마렌-타입 진세노사이드를 위한 골격(backbones)으로 사용된다. CYP and GT are located in the supergene families of plant genomes. In plants, CYP plays an important role in oxidation during the biosynthesis of various plant secondary metabolites, lignin, terpenoids, sterols, fatty acids, hormones, pigments, and defense-related phytoalexins (Schuler , M. (1996) Plant cytochrome P450 monooxygenases. Crit. Rev. Plant Sci . 15: 235-284). In P. ginseng , two CYP genes are thought to be involved in damagen-type ginsenoside biosynthesis. One of these genes may be involved in the fmalene dihydroxylation at the C-12 site for protopanaxadiol synthesis. Another gene may be involved in the protopanaxadiol hydroxylation at the C-6 site for protopanaxatriol synthesis, and these two compounds may be used for damagen-type ginsenosides Used as backbones.

한편 본 발명과 관련된 선행기술로는 본 출원 발명자의 일전 발명인 대한민국등록특허 제0931845호 등을 들 수 있다. 상기 선행문헌에서는 본원 발명에서와 유사하게 프로토파낙사디올 생합성에 관여하는 유전자를 동정하였으나, 본원 발명에서는 상기 선행문헌에서 규명한 유전자와는 전혀 다른 새로운 유전자 및 단백질을 규명하였으며, 둘 사이의 유전적 상동성은 매우 미약하다는데 근본적인 차이점이 있다. On the other hand, the prior art related to the present invention includes the Republic of Korea Patent No. 0931845, which is the previous invention of the present applicant. The above-mentioned prior art documents have identified the genes involved in protopanaxadiol biosynthesis similarly to the present invention, but the present invention has identified a new gene and protein that is completely different from the genes described in the prior art document, the genetic between the two Homology is very weak, but there is a fundamental difference.

즉, 본 발명자들은 전구체인 담마레네디올(dammarenediol) Ⅱ에서 프로토파낙사디올의 생합성을 촉진 및 활성화시킬 수 있는 새로운 유전자를 찾고자 노력하였다. That is, the present inventors have tried to find a new gene capable of promoting and activating the biosynthesis of protofaanacodiol in the precursor dammarenediol II.

이에 본 발명자들은 엘리시터(elicitor) (MeJA)-처리 부정근(adventitious roots)의 EST 서열들로부터 9개의 추정적 전체 CYP 유전자 서열들(putative full CYP gene sequences)을 분리하였고, 그 중 CYP716A47이 진세노사이드 생합성에 매우 중요한 역할을 하는 프로토파낙사디올 합성효소라는 것을 실험을 통해 증명함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors have isolated nine putative full CYP gene sequences from the EST sequences of the elicitor (MeJA) -adventitious roots, of which CYP716A47 is Ginseno. The present invention has been completed by proving that it is a protoparanaxadiol synthase that plays a very important role in side biosynthesis.

본 발명의 목적은 프로토파낙사디올 생합성 촉진 유전자인 CYP716A47 유전 또는 이로부터 코딩되는 CYP716A47 단백질을 포함하는 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성 촉진용 조성물을 제공하는 것이다.An object of the present invention is CYP716A47, which is a promoter for protofanaxadiol biosynthesis CYP716A47 genetically or encoded therefrom It is to provide a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis containing a protein.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 조성물로 형질전환된 숙주세포를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a host cell transformed with said composition.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 조성물로 형질전환된 형질전환 식물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a transgenic plant transformed with said composition.

또한, 본 발명의 다른 목적은 상기 CYP716A47 프로토파낙사디올 생합성 촉진 유전자의 발현을 증가시켜 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법을 제공하는 것이다.In addition, another object of the present invention is the CYP716A47 It is to provide a method for increasing the production of protoparnaxadiol by increasing the expression of the protoparnaxadiol biosynthesis promoting gene.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 단백질(CYP716A47 단백질) 또는 이를 코딩하는 유전자(CYP716A47 유전자)를 포함하는 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성 촉진용 조성물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis comprising a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 (CYP716A47 protein) or a gene encoding it (CYP716A47 gene). .

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 유전자는 서열번호 1의 염기서열로 구성될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the gene may be composed of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 단백질을 코딩하는 유전자를 함유하는 재조합 벡터 또는 플라스미드를 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the composition may comprise a recombinant vector or plasmid containing a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 담마레네디올 12-히드록실라아제(hydroxylase)의 활성화를 통해 담마레네디올(dammarenediol) Ⅱ에서 프로토파낙사디올의 합성을 증가시킬 수 있다.In one embodiment of the invention, the composition can increase the synthesis of protopananadiol in dammarenediol (II) through the activation of dalmarenediol 12-hydroxylase (hydroxylase).

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 파낙스 진생 담마레네디올 신세이즈(Panax ginseng dammarenediol synthase, PgDDS) 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 더 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition may further comprise a panax ginseng dammarenediol synthase (PgDDS) protein or a gene encoding the same.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 조성물은 담마레네디올 Ⅱ의 첨가없이도 프로토파낙사디올의 합성이 가능할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the composition may be capable of synthesizing protoparanaxadiol without the addition of dammarenediol II.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터 또는 플라스미드로 형질전환되어 프로토파낙사디올의 합성이 가능한 숙주세포를 제공한다.The present invention also provides a host cell which is transformed with the recombinant vector or plasmid capable of synthesizing protopanaxadiol.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 숙주세포는 효모 또는 대장균일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the host cell may be yeast or E. coli.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터 또는 플라스미드로 형질전환되어 프로토파낙사디올의 합성이 가능한 형질전환 식물을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a transformed plant that is transformed with the recombinant vector or plasmid capable of synthesizing protopanaxadiol.

또한, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성된 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자의 발현을 증가시켜 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method of increasing the production of protopanaxadiol by increasing the expression of a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a gene encoding the same.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 방법은 재조합 벡터 또는 플라스미드로 숙주를 형질전환시켜 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성된 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 과발현시키는 단계를 포함할 수 있다.In one embodiment of the invention, the method may comprise the step of transforming the host with a recombinant vector or plasmid to overexpress the protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a gene encoding the same.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 숙주는 효모, 대장균 또는 인삼(Panax ginseng)을 포함한 식물일 수 있다.In one embodiment of the invention, the host is yeast, E. coli or Ginseng ( Panax ginseng ).

본 발명에 따른 프로토파낙사디올 생합성에 관여하는 인삼 유래의 CYP716A47 유전자를 숙주에 형질전환시킬 경우 프로토파낙사디올 생합성을 증가시킬 수 있음을 확인하는 바, 본 발명은 프로토파낙사디올을 대량으로 신속하게 제조 가능하도록 하며, 나아가 궁극적으로 프로토파낙사디올 계열의 인삼 사포닌(ginsenoside)의 생합성을 촉진시킬 수 있다는 효과가 있다.When the host ginseng-derived CYP716A47 gene involved in proto-paransediol biosynthesis according to the present invention is transformed into a host, it can be seen that the present invention can rapidly increase the proto-paransediol in large quantities. In addition, it is possible to manufacture a product, and ultimately, it is possible to promote the biosynthesis of the proto-panaxanadiol-based ginseng saponin (ginsenoside).

도 1은 인삼(P. ginseng)에서 예상되는 진세노사이드의 생합성 경로를 나타낸다. 스퀄렌 에포시다아제(squalene eposidase)는 squalene을 2,3-oxidosquane로 변환하고, 이것은 담마레네디올 합성효소 또는 베타-아미린 합성효소에 의해 트리테르펜 아글리콘(triterpene aglycones) (담마레네디올 또는 베타-아미린)으로 변환된다. 트리테르펜 아글리콘은 연속적으로 산화 및 글리코실화를 거쳐 종국적으로 트리테르펜 사포닌(진세노사이드)이 된다.
도 2는 P. ginseng CYPs(볼드체) 및 다른 식물 CYPs에 대해 유추된 아미노산 서열로부터 파악한 계통관계를 보여준다. Gm, Glycine max; Sc, Solanum chacoense; At, Arabidopsis thaliana; Ge, Glycyrrhiza echinata; Sm, Solanum melongena; Gu, Glycyrrhiza uralensis; Sb, Sorghum bicolor; Vs, Vicia sativa; Cr, Catharanthus roseus; Hm, Hyoscyamus muticus; Ps, Pisum sativum; Ph, Petunia hybrida; Va, Vitis arizonica x Vitis rupestris. Bar = 0.1 amino acid substitutions/site.
도 3은 MeJA-처리 뿌리 및 형질전환 PgSS1-과발현 인삼 뿌리에서 9개의 CYP 유전자에 대한 RT-PCR 분석결과이다. (A) MeJA-처리 뿌리에서의 RT-PCR 분석. 화살표는 MeJA 처리 후 활성화된 전사체를 나타낸다. (B) 형질전환 PgSS1-과발현 인삼 뿌리에서의 RT-PCR 분석. 두 개의 화살표는 형질전환 뿌리에서 활성화된 전사체를 나타낸다.
도 4는 효모에서 CYP716A47 산물에 대한 LC/APCIMS 분석의 총 이온 크로마토그램이다. (A) 대조군으로서 빈 벡터를 가진 효모 세포 추출물의 LC 크로마토그램. (B) pYES2-DDS 벡터를 가진 효모 세포 추출물의 LC 크로마토그램. (C) 프로토파낙사디올 표준의 LC 크로마토그램.
도 5는 CYP716A47을 가진 효모에서 검출된 피크의 LC/APCIMS 스펙트럼이다. (A) CYP716A47을 가진 효모에서 검출된 피크의 MS 스펙트럼. (B) 프로토파낙사디올 표준에서 검출된 피크의 MS 스펙트럼.
도 6은 PgDDSCYP716A47 모두를 발현하는 효모 추출물의 LC/APCIMS UV 크로마토그램이다. (A) 대조군으로서 빈 벡터를 가진 효모 세포 추출물의 UV 크로마토그램. (B) PgDDSCYP716A47 모두를 발현하는 효모에서 32.59분의 보존시간에서 프로토파낙사디올 산물(화살표)의 UV 크로마토그램. (C) 프로토파낙사디올 표준의 UV 크로마토그램.
도 7은 PgDDSCYP716A47 모두를 발현하는 WAT21 효모에서 프로토파낙사디올 산물의 LC/APCIMS 분석결과이다. (A) 대조군으로서 빈 벡터를 가진 효모 세포 추출물의 총 이온 크로마토그램. (B) PgDDSCYP716A47 모두를 발현하는 효모에서 32.59분의 보존시간에서 프로토파낙사디올 산물의 총 이온 크로마토그램; 화살표는 프로토파낙사디올 신호를 나타낸다. (C) 프로토파낙사디올 표준의 TLC 크로마토그램. (D) CYP716A47를 가진 효모로부터 32.59분의 보존시간에서 프로토파낙사디올 피크의 MS 스펙트럼.
Figure 1 shows the biosynthetic pathway of ginsenosides expected in ginseng ( P. ginseng) . Squalene eposidase converts squalene into 2,3-oxidosquane, which is triterpene aglycones (damarenediol or by dammarenediol synthetase or beta-amirin synthase). Beta-amirin). Triterpenal aglycons are continuously oxidized and glycosylated and eventually become triterpen saponins (ginsenosides).
2 shows the phylogenies identified from amino acid sequences inferred for P. ginseng CYPs (bold) and other plant CYPs. Gm , Glycine max ; Sc , Solanum chacoense ; At , Arabidopsis thaliana ; Ge , Glycyrrhiza echinata ; Sm , Solanum melongena ; Gu , Glycyrrhiza uralensis ; Sb , Sorghum bicolor ; Vs , Vicia sativa ; Cr , Catharanthus roseus; Hm, Hyoscyamus muticus; Ps, Pisum sativum; Ph, Petunia hybrida; Va, Vitis arizonica x Vitis rupestris . Bar = 0.1 amino acid substitutions / site.
FIG. 3 shows the results of RT-PCR analysis of nine CYP genes in MeJA-treated roots and transformed PgSS1 -overexpressing ginseng roots. (A) RT-PCR analysis in MeJA-treated roots. Arrows indicate transcripts activated after MeJA treatment. (B) RT-PCR analysis on transformed PgSS1 -overexpressing ginseng roots. Two arrows indicate the transcripts activated in the transformed roots.
Figure 4 is the total ion chromatogram of LC / APCIMS analysis for the CYP716A47 product in yeast. (A) LC chromatogram of yeast cell extract with empty vector as control. (B) LC chromatogram of yeast cell extract with pYES2-DDS vector. (C) LC chromatogram of ProtoPanaxadiol standard.
5 is an LC / APCIMS spectrum of the peak detected in yeast with CYP716A47. (A) MS spectrum of the peak detected in yeast with CYP716A47 . (B) MS spectra of peaks detected in the ProtoPanaxadiol standard.
6 is an LC / APCIMS UV chromatogram of yeast extracts expressing both PgDDS and CYP716A47 . (A) UV chromatogram of yeast cell extract with empty vector as control. (B) UV chromatogram of ProtoPanaxadiol product (arrow) at a retention time of 32.59 min in yeast expressing both PgDDS and CYP716A47 . (C) UV chromatogram of ProtoPanaxadiol standard.
Figure 7 PgDDS and CYP716A47 LC / APCIMS analysis of the protoparnaxadiol product in WAT21 yeast expressing all. (A) Total ion chromatogram of yeast cell extract with empty vector as a control. (B) total ion chromatogram of the protoparanaxadiol product at a retention time of 32.59 minutes in yeast expressing both PgDDS and CYP716A47 ; Arrows indicate ProtoPanaxadiol signals. (C) TLC chromatogram of Protoparanaxadiol standard. (D) MS spectrum of the ProtoPanaxadiol peak at retention time of 32.59 min from yeast with CYP716A47 .

본 발명은 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성에 관여하는 인삼 유래의 시토크롬 P450 효소인 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 단백질(이하'CYP716A47 단백질'이라 한다.) 및 이를 코딩하는 유전자(이하 'CYP716A47 유전자'라 한다.) 의 용도에 관한 것으로서, 상기 CYP716A47 유전자 및 그의 단백질을 이용하여 프로토파낙사디올의 생산을 촉진시킬 수 있는 방법을 제공한다.The present invention is a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, which is a cytochrome P450 enzyme derived from ginseng involved in protopanaxadiol biosynthesis (hereinafter referred to as 'CYP716A47 protein') and a gene encoding the same (hereinafter referred to as 'CYP716A47'). The present invention relates to the use of the CYP716A47 gene and a protein thereof.

CYP 슈퍼패밀리(superfamily)는 크고 다양한 효소 그룹이다. A. thaliana에서는 246개의 CYP 유전자들이 보고된 바 있다(Nelson, D. (2006) Plant cytochrome P450s from moss to poplar. Phytochem . Rev . 5:193-204). The CYP superfamily is a large and diverse group of enzymes. A. has been 246 CYP genes are reported in thaliana (Nelson, D. (2006) Plant cytochrome P450s from moss to poplar Phytochem Rev 5:... 193-204).

본 발명자들은 진세노사이드 생합성과 관련된 CYP 유전자를 찾기 위해, MeJA-처리 인삼 뿌리의 EST 서열에서 CYP716A47 를 성공적으로 분리하였고, CYP716A47 를 신규한 프로토파낙사디올 합성효소(protopanaxadiol synthase)로 동정하였다.To find the CYP gene associated with ginsenoside biosynthesis, we successfully isolated CYP716A47 from the EST sequence of MeJA-treated ginseng roots and identified CYP716A47 as a novel protopanaxadiol synthase.

인삼사포닌은 타 식물계 사포닌과 구별하기 위해서 인삼(ginseng) 배당체(glycoside)란 의미로 "진세노사이드(ginsenoside)"라고 부르며, 이러한 진세노이드는 도 1에서와 같이 스퀄렌(squalene)에서부터 담마레네디올 및 프로토파낙사디올을 거쳐 생성된다. 이에 본 발명에서는 상기 진세노이드 생합성 과정에서의 중간체인 프로토파낙사디올의 합성을 탁월하게 증대시킬 수 있는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물을 제공한다.Ginseng saponin is called "ginsenoside" in the sense of ginseng glycoside to distinguish it from other plant-based saponins, and these ginsenoids are from squalene to dammarenediol as shown in FIG. And protopa-naxadiol. Accordingly, the present invention provides a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis that can significantly increase the synthesis of protopanaxadiol as an intermediate in the ginsenoid biosynthesis process.

이전의 많은 연구들에서 MeJA 처리가 진세노사이드 생합성을 가장 크게 자극한다는 보고가 있었다(Lee et al. 2004; Han et al. 2006). 이에 본 발명자들은 진세노사이드 생합성에 관련된 CYP 유전자가 MeJA 처리 뿌리에서 분리된 EST 서열에서 다중 전사체(multiple transcripts)를 만들 것이라고 가정하였다. Many previous studies have reported that MeJA treatment most stimulates ginsenoside biosynthesis (Lee et al. 2004; Han et al. 2006). The present inventors hypothesized that the CYP genes involved in ginsenoside biosynthesis would produce multiple transcripts in EST sequences isolated from MeJA treated roots.

CYP 유전자에 대해 상동성이 있는 61개의 EST 클론들 중에서, 다중 전사체를 가진 9개의 ESTs로부터 전체 서열을 얻었다. 또한 RT-PCR 분석을 통해 9개의 유전자들 중에서 3개의 CYP 유전자(CYP73A100, CYP749A20, 및 CYP716A47)가 MeJA 처리 후에 전사를 증가시킨 것을 확인하였다. 하지만, MeJA 처리는 트리테르펜 생합성과 관련된 유전자 뿐 아니라 다양한 방어기작들과 관련된 유전자도 활성화시켰다(Cheong, J.J., Choi, Y.D. (2003) Methyl jasmonate as a vital substance in plants. Trends in Genetics 19:409-413). Of 61 EST clones homologous to the CYP gene, the entire sequence was obtained from 9 ESTs with multiple transcripts. RT-PCR analysis also confirmed that three of the nine CYP genes ( CYP73A100 , CYP749A20 , and CYP716A47 ) increased transcription after MeJA treatment. However, MeJA treatment is a gene related to the gene as well as a variety of defenses related triterpene biosynthesis was also active (Cheong, JJ, Choi, YD (2003) Methyl jasmonate as a vital substance in plants. Trends in Genetics 19: 409-413).

앞서 본 발명자들은 형질전환 인삼(P. ginseng )의 뿌리에서 PgSS1의 과발현에 의해, 예를 들어, SE, β-AS, 및 CAS 와 같은 실험했던 모든 하위(downstream) 유전자들이 상향조절(upregulated) 되었음을 보고한 바 있다. PgSS1 효소의 증가된 활성은 파이토스테롤(phytosterol) 및 진세노사이드 함량을 상당히 증가시켰다.Previously, we have found that all downstream genes, such as SE , β- AS , and CAS , have been upregulated by overexpression of PgSS1 in the root of transgenic ginseng ( P. ginseng ) . I have reported it. Increased activity of PgSS1 enzyme significantly increased phytosterol and ginsenoside contents.

이에 본 발명자들은 9개의 유전자에 대한 RT-PCR을 시행하여 분석한 결과, PgSS1-과발현 형질전환 인삼 뿌리에서 전사가 증가된 2개의 유전자(CYP716A47 CYP749A20)를 가장 유력한 진세노사이드 생합성 관련 CYP 유전자 후보로 선정하였다.The present inventors conducted RT-PCR analysis on nine genes, and as a result, two genes ( CYP716A47) having increased transcription in PgSS1 -overexpressing transgenic ginseng roots were analyzed. And CYP749A20 ) was selected as the most potent CYP gene candidate for ginsenoside biosynthesis.

또한 본 발명자들은 효모 발현 분석을 이용하여, CYP716A47 을 담마레네디올 12-히드록실화 효소(dammarenediol 12-hydroxylase) 활성화 능력을 갖는 프로토파낙사디올 합성효소(protopanaxadiol synthase)로 동정하였다. 즉, 재조합 CYP716A47-발현 효모를 제작하고, 효모에 담마레네디올을 섭식시킨 후에 담마레네디올로부터 프로토파낙사디올을 생성하는 것을 확인하였으며, 더불어 효모에서 담마레네디올을 섭식시키지 않고도, CYP716A47 유전자와 더불어 담마레네디올 합성효소(PgDDS)의 공동발현으로 프로토파낙사디올이 생성됨을 확인하였다. In addition, the present inventors have found that by using a yeast expression analysis, was identified as a proto-wave incident diol synthase (protopanaxadiol synthase) the CYP716A47 having Dhamma Lene diol 12-hydroxylation enzyme (dammarenediol 12-hydroxylase) activation ability. That is, the recombinant CYP716A47 -expressing yeast was produced, and it was confirmed that protepa - naxadiol was produced from the dammarendiol after ingesting the dammarerendiol in the yeast, and with the CYP716A47 gene without feeding the dammarerendiol in the yeast. Co-expression of dammarenediol synthase (PgDDS) was confirmed to produce a protoparnaxadiol.

인삼(P. ginseng )에서 30개 이상의 진세노사이드가 동정되었고, 이들은 아글리콘 구조에 따라 파낙사디올(panaxadiol) (Rb1, Rb2, Rc, 및 Rd) 및 파낙사트리올(panaxatriol) (Rg1, Re, Rf, 및 Rg2) 그룹의 두 개의 그룹으로 나뉜다. 각각의 진세노사이드는 항-스트레스, 항-당뇨, 항-염증, 항-산화, 항암 뿐만 아니라 면역시스템 이상과 같은 약리 효과들이 상이한 것으로 밝혀졌다(Briskin, D.P. (2000) Plant Physiol. 124: 50714; Shibata, 2001). More than 30 ginsenosides have been identified in Ginseng (P. ginseng ) , which are panaxadiol (Rb1, Rb2, Rc, and Rd) and panaxatriol (Rg1, depending on the aglycone structure). Re, Rf, and Rg2) group is divided into two groups. Each ginsenoside has been found to have different pharmacological effects such as anti-stress, anti-diabetic, anti-inflammatory, anti-oxidant, anti-cancer as well as immune system abnormalities (Briskin, DP (2000) Plant Physiol. 124: 50714 Shibata, 2001).

또한, 최근의 연구들은 진세노사이드 대사산물들이 진세노사이드 보다 더 큰 생물학적 효과를 갖는다는 것을 보고하였다(Jia, W. 등, (2004) J Clin Oncol ASCO Annual Meeting Proceedings (Post-Meeting Edition). 22:9663). 더불어 다양한 진세노사이드로부터 가수분해된 트리테르펜 아글리콘인 프로토파낙사디올이 암 세포에서 다양한 신호전달 경로를 통해 세포사멸 효과를 나타낸다는 것과 멀티드럭-저항성 종양에 대한 세포독성이 보고되었다(Jia et al. 2004; Popovich and Kitts 2004 Li et al. 2006). 이에 따라, 일부 제약회사(PanaGin Pharmaceuticals (British Columbia, Canada))는 프로토파낙사디올(Pandimex)을 함유한 암 치료제를 개발하고 있는 실정이다.In addition, recent studies have reported that ginsenoside metabolites have a greater biological effect than ginsenosides (Jia, W. et al., (2004) J Clin Oncol ASO Annual Meeting Proceedings (Post-Meeting Edition). 22: 9663). In addition, protopanaxadiol, a triterpene aglycon hydrolyzed from various ginsenosides, has been shown to exhibit apoptotic effects through various signaling pathways in cancer cells and cytotoxicity against multidrug-resistant tumors (Jia et Popovich and Kitts 2004 Li et al. 2006). As a result, some pharmaceutical companies (PanaGin Pharmaceuticals, British Columbia, Canada) are developing cancer treatments containing protopanaxadiol (Pandimex).

현실적으로 유기합성법으로는 트리테르펜의 합성에 어려움이 있으므로, 이 화합물은 자연에서 분리되거나 진세노사이드 가수분해에 의해 얻어야 한다. In reality, organic synthesis has difficulties in the synthesis of triterpene, so the compound must be isolated from nature or obtained by ginsenoside hydrolysis.

그리하여 본 발명에 따른 효모 등에서의 파낙스 진생 담마레네디올 신세이즈(Panax ginseng dammarenediol synthase, 이하 'PgDDS'라 한다.) 및 CYP716A47의 공동발현을 통해 프로토파낙사디올을 생성하는 방법은 담마레네디올 없이도 프로토파낙사디올의 생합성을 유도할 수 있어, 더욱더 유용한 다마렌-타입 트리테르펜을 생성하는 효과적인 방법이 될 수 있다.Thus, a method for producing protopanaxanalyse diol through co-expression of Panax ginseng dammarenediol synthase (hereinafter referred to as 'PgDDS') and CYP716A47 in yeast and the like according to the present invention may be used without protomalamane. The biosynthesis of pananaxadiol can be induced, making it an effective way to produce even more useful damarene-type triterpenes.

상기 PgDDS 는 인삼(P. ginseng ) 의 진세노이드 생합성 과정에서 중간체인 담마레네디올 Ⅱ를 생성하는 담마레네디올 합성효소(dammarenediol synthase)를 말하며, 구체적으로 서열번호 30의 아미노산 서열을 갖을 수 있으며, 이를 코딩하는 유전자의 cDNA는 서열번호 29의 염기서열을 갖을 수 있다.The PgDDS refers to a dammarenediol synthase that produces an intermediate dammarenediol II during the ginsenoid biosynthesis process of ginseng ( P. ginseng ) , and may specifically have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 30. The cDNA of the gene encoding may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 29.

따라서 본 발명은 CYP716A47 단백질 또는 이를 코딩하는 CYP716A47 유전자를 포함하는 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성 촉진용 조성물을 제공할 수 있다. 상기 CYP716A47 단백질의 범위는 인삼으로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. Therefore, the present invention can provide a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis comprising a CYP716A47 protein or a CYP716A47 gene encoding the same. The range of the CYP716A47 protein includes a protein having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 isolated from ginseng and a functional equivalent of the protein.

여기에서 "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. 여기에서 "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체 내에서 프로토파낙사디올 생합성에 관여하는 활성을 의미한다.The term "functional equivalent" herein refers to at least 70%, preferably 80% or more, more preferably 90% or more of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 as a result of the addition, substitution or deletion of the amino acid. Preferably it refers to a protein having a sequence homology of 95% or more, and exhibits substantially the same physiological activity as the protein represented by SEQ ID NO: 2. As used herein, "substantially homogeneous physiological activity" means activity involved in protopanaxadiol biosynthesis in plants.

또한, 본 발명에 따른 상기 CYP716A47 유전자는 CYP716A47 단백질을 코딩하는 게놈 DNA와 cDNA를 모두 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 유전자, 즉 CYP716A47의 cDNA는 서열번호 1로 표시되는 염기서열로 구성될 수 있다. 또한, 상기 염기서열의 변이체도 본 발명의 범위 내에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 변이체는 서열번호 1의 염기서열과 각각 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. In addition, the CYP716A47 gene according to the present invention includes both genomic DNA and cDNA encoding the CYP716A47 protein. Preferably, the gene of the present invention, that is, the cDNA of CYP716A47 may be composed of the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1. In addition, mutants of the above base sequences may be included within the scope of the present invention. Specifically, the mutant includes a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 .

여기에서 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(gap)를 포함할 수 있다.Here, "% of sequence homology to polynucleotide" is identified by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and some of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences Or not including deletions) in the context of the present invention.

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 CYP716A47 유전자가 삽입된 재조합 벡터 또는 플라스미드를 포함하는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물을 제공할 수 있다. 이에 제한되는 것은 아니나, 상기 재조합 벡터는 바람직하게는 재조합 효모 발현 벡터 또는 재조합 식물 발현 벡터이다. In addition, the present invention can provide a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis comprising a recombinant vector or plasmid inserted with the CYP716A47 gene according to the present invention. The recombinant vector is preferably a recombinant yeast expression vector or a recombinant plant expression vector.

여기에서 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호화된 단백질을 발현하는 것을 지칭하는 것이다. 상기 벡터로 형질전환된 재조합 세포는 상기 세포의 자연 형태에서는 발현되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 자연 상태의 세포에서 발현되는 유전자를 발현할 수 있으나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다. As used herein, "recombinant" refers to a cell expressing a heterologous nucleic acid, expressing the nucleic acid, or expressing a protein encoded by a peptide, heterologous peptide, or heterologous nucleic acid. The recombinant cell transformed with the vector may express a gene or a gene fragment which is not expressed in the natural form of the cell in one of the sense and antisense forms. In addition, recombinant cells may express genes expressed in cells in a natural state, but the genes are modified and reintroduced into cells by artificial means.

여기에서 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭한다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용될 수 있다. "발현 벡터"는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 진핵세포에서 이용가능한 프로모터, 인핸서, 종결신호 및 폴리아데닐레이션 신호는 공지되어 있다."Vector" as used herein refers to DNA fragment (s), nucleic acid molecules to be delivered into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. "Delivers" can often be used interchangeably with "vectors." "Expression vector" means a recombinant DNA molecule comprising a desired coding sequence and a suitable nucleic acid sequence necessary for expressing a coding sequence operably linked in a particular host organism. Promoters, enhancers, termination signals and polyadenylation signals available in eukaryotic cells are known.

효모 발현 벡터는 프로모터 유전자, 해독개시 및 종결코돈이 제거된 목적 단백질을 코딩하는 유전자 및 터미네이터를 포함할 수 있으며, 프로모터 유전자는 GAPDH, PGK, ADH, PHO5, GAL1 및 GAL10으로 구성된 군으로부터 선택되는 유전자인 것이 바람직하나, 이에 제한되지 않는다. The yeast expression vector may include a promoter gene, a gene coding for a target protein from which the detoxification initiation and termination codons have been removed, and a terminator. The promoter gene may be a gene selected from the group consisting of GAPDH, PGK, ADH, PHO5, GAL1 and GAL10 But is not limited thereto.

한편, 본 발명의 CYP716A47 유전자는 신호 펩타이드를 코딩하는 핵산 서열을 포함하며, 이것은 발현된 단백질의 배출(export)을 가능하게 한다. 여기에서 신호 펩타이드를 코딩하는 핵산 서열은 발현되는 이형 유전자의 5'에 직접적으로 결합되는 것이 바람직하다. 많은 진핵 세포 단백질의 분비 및 변형에 있어서, 폴리펩타이드를 분비 기구(secretion apparatus) 속으로 배출하기(steer) 위해서는 N-말단에 신호 서열을 가지는 단백질 서열과의 융합이 필요하다. 상기 벡터는 조합 효모 플라스미드(YIp : integrative yeast plasmid) 및 염색체외 플라스미드 벡터(extrachromosomal plasmid vector)가 모두 가능하다. 상기 염색체외 플라스미드 벡터는 에피솜 효모 플라스미드(YEp : episomal yeast plasmid), 복제 효모 플라스미드(YRp : replicative yeast plasmid) 및 효모 중심체 플라스미드(YCp : yeast centromer plasmid)로 나뉘어진다. 더 나아가, 인위적 효모 염색체들(YACs : artificial yeast chromosomes)도 본 발명에 따른 발현 벡터로서 가능하다. On the other hand, the CYP716A47 gene of the present invention comprises a nucleic acid sequence encoding a signal peptide, which allows for the export of the expressed protein. Wherein the nucleic acid sequence encoding the signal peptide is preferably directly linked to the 5 ' of the expressed heterologous gene. In the secretion and modification of many eukaryotic proteins, fusion with a protein sequence having a signal sequence at the N-terminus is required to steer the polypeptide into a secretion apparatus. The vector may be a combined yeast plasmid (YIp) and an extrachromosomal plasmid vector. The extrachromosomal plasmid vector is divided into an episomal yeast plasmid (YEp), a replicative yeast plasmid (YRp), and a yeast centromer plasmid (YCp). Furthermore, artificial yeast chromosomes (YACs) are also possible as expression vectors according to the present invention.

또한, 특히 바람직한 효모 벡터는 복제 원점 ori 및 항생물질 저항성 카세트(antibiotic resistance cassette)를 함유하여 E. coli 에서 증식되고 선택될 수 있는 효모 복제 플라스미드(yeast replication plasmid)이다. 더 나아가, 이들은 H. polymorpha로부터의 HARS1과 같이 효모 세포에서 염색체와 관계없이 독립적 복제를 할 수 있는 ARS 서열, 그리고 URA3 또는 HLEU2와 같은 대사성 효모 선택 마커(metabolic yeast selection marker)를 가진다.In addition, particularly preferred yeast vectors are yeast replication plasmids that can be propagated and selected in E. coli, containing the origin of replication ori and an antibiotic resistance cassette. Furthermore, they have ARS sequences capable of independent chromosome replication in yeast cells, such as HARS1 from H. polymorpha, and metabolic yeast selection markers such as URA3 or HLEU2.

식물 발현 벡터의 바람직한 예는 아그로박테리움 투머파시엔스와 같은 적당한 숙주에 존재할 때 그 자체의 일부, 소위 T-영역을 식물 세포로 전이시킬 수 있는 Ti-플라스미드 벡터이다. 다른 유형의 Ti-플라스미드 벡터(EP 0116718 B1호 참조)는 현재 식물 세포, 또는 잡종 DNA를 식물의 게놈 내에 적당하게 삽입시키는 새로운 식물이 생산될 수 있는 원형질체로 잡종 DNA 서열을 전이시키는데 이용되고 있다. Ti-플라스미드 벡터의 특히 바람직한 형태는 EP 0120516 B1호 및 미국 특허 제4,940,838호에 청구된 바와 같은 소위 바이너리(binary) 벡터이다. A preferred example of a plant expression vector is a Ti-plasmid vector that is capable of transferring a so-called T-region into a plant cell when it is present in a suitable host such as Agrobacterium tumefaciens. Other types of Ti-plasmid vectors (see EP 0116718 B1) are currently being used to transfer hybrid DNA sequences to plant cells, or to protoplasts in which new plants capable of properly inserting hybrid DNA into the plant's genome can be produced. A particularly preferred form of the Ti-plasmid vector is a so-called binary vector as claimed in EP 0120516 B1 and US 4,940,838.

본 발명에 따른 DNA를 식물 숙주에 도입시키는데 이용될 수 있는 다른 적합한 벡터는 이중 가닥 식물 바이러스(예를 들면, CaMV) 및 단일 가닥 바이러스, 게미니 바이러스 등으로부터 유래될 수 있는 것과 같은 바이러스 벡터, 예를 들면 비완전성 식물 바이러스 벡터로부터 선택될 수 있다. 그러한 벡터의 사용은 특히 식물 숙주를 적당하게 형질전환하는 것이 어려울 때 유리할 수 있다. Other suitable vectors that can be used to introduce the DNA according to the invention into the plant host include viral vectors such as those that can be derived from double-stranded plant viruses (e. G., CaMV) and single- For example, from non -complete plant virus vectors. The use of such vectors may be particularly advantageous when it is difficult to transform the plant host properly.

발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질전환된 세포를 비형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 글리포세이트(glyphosate) 또는 포스피노트리신과 같은 제초제 저항성 유전자, 카나마이신(Kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The expression vector will preferably comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include herbicide resistance genes such as glyphosate or phosphinothricin, antibiotic resistance genes such as kanamycin, G418, bleomycin, hygromycin, and chloramphenicol. It is not limited to this.

본 발명의 일실시예에 있어서, 식물 발현 벡터의 프로모터는 CaMV 35S, 액틴, 유비퀴틴, pEMU, MAS 또는 히스톤 프로모터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. "프로모터"란 용어는 구조 유전자로부터의 DNA 업스트림의 영역을 의미하며 전사를 개시하기 위하여 RNA 폴리머라아제가 결합하는 DNA 분자를 말한다. "식물 프로모터"는 식물 세포에서 전사를 개시할 수 있는 프로모터이다. "구성적 (constitutive) 프로모터"는 대부분의 환경 조건 및 발달 상태 또는 세포 분화하에서 활성이 있는 프로모터이다. 형질전환체의 선택이 각종 단계에서 각종 조직에 의해서 이루어질 수 있기 때문에 구성적 프로모터가 본 발명에서 바람직할 수 있다. 따라서, 구성적 프로모터는 선택 가능성을 제한하지 않는다.In one embodiment of the invention, the promoter of the plant expression vector may be, but is not limited to, CaMV 35S, actin, ubiquitin, pEMU, MAS or histone promoter. The term "promoter " refers to the region of DNA upstream from the structural gene and refers to a DNA molecule to which an RNA polymerase binds to initiate transcription. A "plant promoter" is a promoter capable of initiating transcription in plant cells. A "constitutive promoter" is a promoter that is active under most environmental conditions and developmental conditions or cell differentiation. Constructive promoters may be preferred in the present invention because the choice of transformants can be made by various tissues at various stages. Thus, constitutive promoters do not limit selectivity.

상기 터미네이터는, 통상의 터미네이터를 사용할 수 있으며, 그 예로는 노팔린 신타아제(NOS), 벼 α-아밀라아제 RAmy1 A 터미네이터, 파세올린(phaseoline) 터미네이터, 아그로박테리움 투메파시엔스(agrobacterium tumefaciens)의 옥토파인(Octopine) 유전자의 터미네이터 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 터미네이터의 필요성에 관하여, 그러한 영역이 식물 세포에서의 전사의 확실성 및 효율을 증가시키는 것으로 일반적으로 알고 있다. 그러므로, 터미네이터의 사용은 본 발명의 내용에서 매우 바람직하다.The terminator can be a conventional terminator such as nopaline synthase (NOS), rice α-amylase RAmy1 A terminator, phaseoline terminator, agrobacterium tumefaciens octopter And the terminator of the Octopine gene, but the present invention is not limited thereto. With regard to the need for terminators, it is generally known that such regions increase the certainty and efficiency of transcription in plant cells. Therefore, the use of a terminator is highly desirable in the context of the present invention.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 재조합 벡터 또는 플라스미드로 형질전환되어 프로토파낙사디올 생합성이 가능한 숙주세포를 제공할 수 있다. 이에 제한되지는 않으나, 상기 숙주세포는 효모, 대장균일 수 있다.In addition, the present invention can be provided with a host cell capable of transforming with a recombinant vector or plasmid according to the present invention capable of protofa naxadiol biosynthesis. The host cell may be yeast or E. coli, although not limited thereto.

구체적으로, 본 발명은 CYP716A47 유전자를 포함하는 재조합 효모 벡터가 형질전환된 형질전환 효모를 제공할 수 있다. 바람직하게는, 상기 효모가 Pichia, Hansenula, Candida, Torulopsis, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces 및 Yarrowia 중에서 선택되는 속(genus)일 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 미생물이 Hansenula polymorpha, Saccharomyces Cervisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis 및 Yarrowia lipolytica 중에서 선택되는 종에 속하는 것일 수 있다.Specifically, the present invention can provide a transformed yeast transformed with a recombinant yeast vector comprising the CYP716A47 gene. Preferably, the yeast may be a genus selected from Pichia, Hansenula, Candida, Torulopsis, Saccharomyces, Schizosaccharomyces, Kluyveromyces and Yarrowia. Particularly preferably, the microorganism may belong to a species selected from the group consisting of Hansenula polymorpha, Saccharomyces cervisiae, Schizosaccharomyces pombe, Kluyveromyces lactis and Yarrowia lipolytica.

효모의 형질전환은 핵산 분자 또는 벡터를 당업자에게 공지된 표준 방법, 바람직하게는 전기천공, 화학적 형질 전환, 원형질 융합에 의한 형질전환, 또는 입자 봄바드먼트 (bombardment)에 의해 세포내로 도입되게 할 수 있다(Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Edited by: Fred M. Ausubel et al.;Molecular Cloning: A Laboratory Manual (Third Edition) , J. Sambrook and D. Russell, 2001, Cold Spring Harbor Laboratory Press).Transformation of the yeast can allow the nucleic acid molecule or vector to be introduced into cells by standard methods known to those skilled in the art, preferably by electroporation, chemical transformation, transformation by plasmid fusion, or particle bombardment (Third Edition), J. Sambrook and D. Russell, 2001, Cold Spring Harbor Laboratory Press, < RTI ID = 0.0 > ).

또한, 본 발명은 본 발명의 CYP716A47 유전자를 포함하는 상기 재조합 벡터 또는 플라스미드로 형질전환되어 프로토파낙사디올 생합성이 가능한 형질전환 식물을 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a transgenic plant capable of protofaxadiol biosynthesis by transformation with the recombinant vector or plasmid containing the CYP716A47 gene of the present invention.

이에 제한되지는 않으나 상기 식물은 담배, 가지, 담배, 고추, 토마토, 우엉, 쑥갓, 상추, 도라지, 시금치, 근대, 고구마, 샐러리, 당근, 미나리, 파슬리, 배추, 양배추, 갓무, 수박, 참외, 오이 호박, 박, 딸기, 대두, 녹두, 강낭콩 및 완두 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 쌍자엽 식물일 수 있으나, 바람직하게는 애기장대이다. 식물의 형질전환은 DNA를 식물에 전이시키는 임의의 방법을 의미한다. But not limited to, tobacco, eggplant, tobacco, red pepper, tomato, burdock, shag cherry, lettuce, bellflower, spinach, modern sweet potato, celery, carrot, parsley, parsley, cabbage, cabbage, Cucumber, amber, pak, strawberry, soybean, mung bean, kidney bean and pea, but is preferably a Arabidopsis thaliana. Transformation of a plant means any method of transferring DNA to a plant.

그러한 형질전환 방법은 반드시 재생 및 (또는) 조직 배양 기간을 가질 필요는 없다. 식물 종의 형질전환은 이제는 쌍자엽 식물뿐만 아니라 단자엽 식물양자를 포함한 식물 종에 대해 일반적이다. 원칙적으로, 임의의 형질전환 방법은 본 발명에 따른 잡종 DNA를 적당한 선조 세포로 도입시키는데 이용될 수 있다. 방법은 원형질체에 대한 칼슘/폴리에틸렌 글리콜 방법(Krens, F.A. et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373), 원형질체의 전기천공법(Shillito R.D. et al., 1985 Bio/Technol. 3, 1099-1102), 식물 요소로의 현미주사법(Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202, 179-185), 각종 식물 요소의 (DNA 또는 RNA-코팅된) 입자충격법(Klein T.M. et al., 1987, Nature 327, 70), 식물의 침윤 또는 성숙 화분 또는 소포자의 형질전환에 의한 아그로박테리움 투머파시엔스 매개된 유전자 전이에서 (비완전성) 바이러스에 의한 감염(EP 0 301 316호) 등 으로부터 적당하게 선택될 수 있다. Such transformation methods do not necessarily have a regeneration and / or tissue culture period. Transformation of plant species is now common for plant species, including both terminal plants as well as dicotyledonous plants. In principle, any transformation method can be used to introduce the hybrid DNA according to the present invention into suitable progenitor cells. The method is based on the calcium / polyethylene glycol method for protoplasts (Krens, FA et al., 1982, Nature 296, 72-74; Negrutiu I. et al., June 1987, Plant Mol. Biol. 8, 363-373) (Shillito RD et al., 1985 Bio / Technol. 3, 1099-1102), microinjection into plant elements (Crossway A. et al., 1986, Mol. Gen. Genet. 202,179-185 (Klein et al., 1987, Nature 327, 70), the infiltration of plants or the transformation of mature pollen or vesicles into Agrobacterium tumefaciens Infection by viruses (non-integrative) in virus-mediated gene transfer (EP 0 301 316), and the like.

본 발명에 따른 바람직한 방법은 아그로박테리움 매개된 DNA 전달을 포함한다. 특히 바람직한 것은 EPA 120516호 및 미국 특허 제4,940,838호에 기재된 바와 같은 소위 이원 벡터 기술을 이용하는 것이다. A preferred method according to the present invention comprises Agrobacterium mediated DNA delivery. Particularly preferred is the use of so-called binary vector techniques as described in EPA 120516 and U.S. Patent No. 4,940,838.

식물의 형질전환에 이용되는 "식물 세포"는 어떤 식물 세포도 된다. 식물 세포는 배양 세포, 배양 조직, 배양기관 또는 전체 식물, 바람직하게는 배양 세포, 배양 조직 또는 배양 기관 및 더욱 바람직하게는 배양 세포의 어떤 형태도 된다. "식물 조직"은 분화된 또는 미분화된 식물의 조직, 예를 들면 이에 한정되진 않으나, 뿌리, 줄기, 잎, 꽃가루, 종자, 암 조직 및 배양에 이용되는 다양한 형태의 세포들, 즉 단일 세포, 원형질체(protoplast), 싹 및 캘러스 조직을 포함한다. 식물 조직은 인 플란타(in planta)이거나 기관 배양, 조직 배양 또는 세포 배양 상태일 수 있다."Plant cell" used for transformation of a plant may be any plant cell. The plant cells may be cultured cells, cultured tissues, cultured organs or whole plants, preferably cultured cells, cultured tissues or cultured organs and more preferably any form of cultured cells. "Plant tissue" refers to a tissue of differentiated or undifferentiated plant, including but not limited to roots, stems, leaves, pollen, seeds, cancer tissues, and various types of cells used for culture, protoplasts, shoots and callus tissue. The plant tissue may be in planta or in an organ culture, tissue culture or cell culture.

따라서, 본 발명은 CYP716A47 유전자 또는 상기 유전자로부터 코딩된 CYP716A47 단백질의 발현을 증가시켜 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법을 제공할 수 있다. 또한 상기 방법은 본 발명에 따른 상기 재조합 벡터 또는 플라스미드로 숙주를 형질전환시켜 CYP716A47 유전자 또는 단백질을 과발현시키는 단계를 포함하게 된다. 이에 제한되지는 않으나, 상기 숙주는 효모, 대장균, 식물, 특히 인삼 일 수 있다.Accordingly, the present invention can provide a method of increasing the production of the CYP716A47 gene or the CYP716A47 protein encoded therefrom, thereby increasing the production of protopanaxadiol. The method also includes the step of overexpressing the CYP716A47 gene or protein by transforming the host with the recombinant vector or plasmid according to the present invention. But are not limited to, yeast, E. coli, plants, especially ginseng.

본 발명의 CYP716A47 유전자는 담마레네디올 12-히드록실라아제(hydroxylase)의 활성화를 통해 담마레네디올(dammarenediol) Ⅱ에서 프로토파낙사디올의 합성을 촉진시키므로, 상기와 같은 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물 및 상기 조성물을 이용하여 프로토파낙사디올이 과다 생성된 형질전환된 식물을 제공할 수 있으며, 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법 또한 제공한다.CYP716A47 gene of the present invention promotes the synthesis of protopanaxadiol in dammarenediol Ⅱ through the activation of dalmarenediol 12-hydroxylase, so as to promote the protopananaxadiol biosynthesis as described above The compositions and the compositions can be used to provide transformed plants with overproduced ProtoPanaxadiol, and also provide methods for increasing ProtoPanaxadiol production.

더불어, 좀 더 효율적으로 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법으로서, CYP716A47 유전자 외에 PgDDS 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 추가적으로 더 포함하는 조성물, 즉 상기 두 유전자(CYP716A47, PgDDS)를 포함한 재조합 벡터 또는 플라스미드를 이용하여 담마레네디올이 없이도 프로토파낙사디올을 생산할 수 있는 방법을 제공한다. 상기 PgDDS 단백질은 서열번호 30에 기재된 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있다.In addition, as a more efficient method of increasing protoparnaxadiol production, a composition further comprising a PgDDS protein or a gene encoding the same in addition to the CYP716A47 gene, that is, a recombinant vector or plasmid containing the two genes (CYP716A47 and PgDDS) It provides a method for producing protoparanaxadiol without dammarenediol. The PgDDS protein may have an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 30.

본 발명자들은 본 발명에 따른 CYP716A47 유전자와 PgDDS 유전자를 함께 발현시킬 경우, 효모 등에서 담마레네디올이 없이도 프로토파낙사디올이 생합성 될 수 있다는 특성을 발견하였는 바, 좀 더 효과적인 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물 및 프로토파낙사디올 생합성 증가 방법을 제공할 수 있게 된 것이다.
The present inventors have found that when the CYP716A47 gene and the PgDDS gene according to the present invention are expressed together, protofanaxadiol can be biosynthesized without yeast, such as yeast, for promoting more effective protofanaxadiol biosynthesis. It is possible to provide a composition and a method for increasing protopanaxadiol biosynthesis.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, these examples are intended to illustrate the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

<실시예 1>&Lt; Example 1 >

P. ginsengP. ginseng EST 라이브러리로부터의 CYP 유전자의 분리(isolation) Isolation of the CYP Gene from the EST Library

<1-1> 식물재료 및 EST 라이브러리 제작<1-1> Plant Materials and EST Library

시험관 내 배양한 인삼의 부정근(adventitious roots)에서 총 RNA를 추출하였다. Poly (A) quick mRNA isolation kit (Stratagene)를 사용하여 Poly(A)+RNA를 추출하였다. Creator SMART cDNA library construction kit (Clontech)를 사용하여 cDNA 라이브러리를 만들었다. 숙주 균주로 DH10B를 사용하였고, 클로닝 벡터로 pDNR-LIB을 사용하였다.Total RNA was extracted from adventitious roots of ginseng cultured in vitro. Poly (A) + RNA was extracted using Poly (A) quick mRNA isolation kit (Stratagene). A cDNA library was constructed using the Creator SMART cDNA library construction kit (Clontech). DH10B was used as a host strain and pDNR-LIB was used as a cloning vector.

자동 DNA 시퀀서(ABI Prism 3700, Applied Biosystems)를 사용하여 싱글패스(single-pass) 부분 서열을 측정하였다. 총 4,226 cDNA 가닥들(NCBI GenBank dbEST accession Nos. HS076062HS080287)을 임의로 추출하고 ABI 3730 XL 자동 DNA 시퀀서(Applied Biosystems)를 사용하여 5' 말단에서부터 시퀀싱하였다. ESTs 결과물을 NCBI 웹사이트 상의 BLASTX 알고리즘을 사용하여 GenBank 및 dbEST 서열들과 비교하였다.
Single-pass partial sequences were measured using an automated DNA sequencer (ABI Prism 3700, Applied Biosystems). A total of 4,226 cDNA strands (NCBI GenBank dbEST accession Nos. HS076062HS080287) were randomly extracted and sequenced from the 5 'end using an ABI 3730 XL automated DNA sequencer (Applied Biosystems). ESTs results were compared to GenBank and dbEST sequences using the BLASTX algorithm on the NCBI website.

<1-2> CYP 패밀리의 동정 및 분석<1-2> Identification and Analysis of CYP Family

P. ginseng 을 포함한 많은 종들에서 엘리시터(elicitor) (MeJA)의 처리는 트리테르펜 사포닌의 생합성을 강하게 활성화시키며, 많은 연구들에서, MeJA 처리는 진세노사이드 생합성을 가장 크게 자극하였다(Lee, M.H. 등 (2004) Plant Cell Physiol. 45, 976-984; Han et al. 2006). 그리하여 본 발명자들은 진세노사이드 생합성에 관련된 CYP 유전자들을 분리하기 위하여, MeJA-처리 부정근(adventitious roots)에서 EST 서열을 분리하였다. 4,140개의 고품질의 EST (2,966 unigenes) 서열들 중에서, 53개의 EST 서열들이 CYP mRNAs에 상동성이 있었다. 이들을 단일 및 다중의 카피수를 갖는 11개의 CYP 패밀리로 나누었다(표 1 참조). In many species, including P. ginseng , the treatment of elicitor (MeJA) strongly activates the biosynthesis of triterpene saponins, and in many studies, MeJA treatment stimulated the ginsenoside biosynthesis most significantly (Lee, MH). (2004) Plant Cell Physiol. 45, 976-984; Han et al. 2006). Thus we isolated EST sequences from MeJA-treated adventitious roots to isolate CYP genes involved in ginsenoside biosynthesis. Of 4,140 high quality EST (2,966 unigenes) sequences, 53 EST sequences are CYP There was homology to the mRNAs. They were divided into 11 CYP families with single and multiple copy numbers (see Table 1).

P. ginseng의 MeJA-처리 부정근으로부터 얻은 CYP 유전자에 상동성이 있는 EST 서열EST Sequence Homologous to CYP Gene from MeJA-treated Absolute Root of P. ginseng CYP450
family
CYP450
family
Typical EST IDTypical EST ID GenBank 접근번호GenBank Access Number EST
EST
Number
CYPs
명명
CYPs
denomination
Homology to
(species name)
Homology to
(species name)
DescriptionDescription Accession No.Accession No. E-
value
E-
value
CYP71CYP71 KYERRC001_46-A08KYERRC001_46-A08 JN604540JN604540 77 CYP71D312CYP71D312 CYP71D55
(Hyoscyamusmuticus)
CYP71D55
( Hyoscyamusmuticus )
Premnaspirodiene OxygenasePremnaspirodiene Oxygenase EF569601EF569601 2e-09 2e -09
KYERRC001_36-B03KYERRC001_36-B03 JN604541JN604541 55 CYP71D313CYP71D313 KYERRC001_26-F07KYERRC001_26-F07 1One CYP71D314CYP71D314 KYERRC001_18-F12KYERRC001_18-F12 1One CYP71D315v2CYP71D315v2 KYERRC001_17-H02KYERRC001_17-H02 22 CYP71D315v1CYP71D315v1 KYERRC001_10-D12KYERRC001_10-D12 1One CYP71D316CYP71D316 KYERRC001_19-G01KYERRC001_19-G01 1One CYP71D317CYP71D317 KYERRC001_43-F04KYERRC001_43-F04 1One CYP71D318v1CYP71D318v1 KYERRC001_45-G06KYERRC001_45-G06 1One CYP71D318v2CYP71D318v2 CYP72CYP72 KYERRC001_39-E08KYERRC001_39-E08 JN604542JN604542 22 CYP72A129CYP72A129 CYP72A57
(Nicotianatabacum)
CYP72A57
( Nicotianatabacum )
UnknownUnknown DQ350360DQ350360 3e-64 3e -64
KYERRC001_42-H03KYERRC001_42-H03 1One CYP72A220CYP72A220 KYERRC001_31-H09KYERRC001_31-H09 1One CYP72A221CYP72A221 CYP73CYP73 KYERRC001_19-F10KYERRC001_19-F10 JN604543JN604543 55 CYP73A100CYP73A100 CYP73A5
(Arabidopsisthaliana)
CYP73A5
( Arabidopsisthaliana )
Cinnamic acid 4-hydroxylaseCinnamic acid 4-hydroxylase D78596D78596 3e-166 3e -166
CYP82CYP82 KYERRC001_42-G11KYERRC001_42-G11 JN604544JN604544 33 CYP82H23CYP82H23 CYP82A1
(Pisumsativum)
CYP82A1
( Pisumsativum )
Unknown
Wound-inducible P450 hydroxylase
Unknown
Wound-inducible P450 hydroxylase
AF175278AF175278 2e-09 2e -09
KYERRC001_19-F02KYERRC001_19-F02 1One CYP82H24CYP82H24 KYERRC001_01-H12KYERRC001_01-H12 JN604545JN604545 1One CYP82D47CYP82D47 CYP90CYP90 KYERRC001_12-D12KYERRC001_12-D12 33 CYP90A29CYP90A29 CYP90 A2
(Pisumsativum)
CYP90 A2
( Pisumsativum )
Putative brassinosteroid C-23 hydroxylasePutative brassinosteroid C-23 hydroxylase AB218762AB218762 9e-122 9e -122
CYP94CYP94 KYERRC001_27-A10KYERRC001_27-A10 1One CYP94A33CYP94A33 CYP94A1
(Viciasativa)
CYP94A1
( Viciasativa )
Fatty acid omega-hydroxylaseFatty acid omega-hydroxylase O81117O81117 0.00.0
CYP98CYP98 KYERRC001_26-B07KYERRC001_26-B07 1One CYP98A58CYP98A58 CYP98A13
(Ocimumbasilicum)
CYP98A13
( Ocimumbasilicum )
p-coumaroyl shikimate 3'-hydroxylasep-coumaroyl shikimate 3'-hydroxylase AY082612AY082612 1x
10-141
1x
10 -141
KYERRC001_08-H05KYERRC001_08-H05 1One CYP98A59CYP98A59 CYP716CYP716 KYERRC001_23-C09KYERRC001_23-C09 JN604536JN604536 77 CYP716A47CYP716A47 CYP716A2
(Medicagotruncatula)
CYP716A2
( Medicagotruncatula )
Oxidation of β-amyrin and erythrodiol at the C-28 positionOxidation of β-amyrin and erythrodiol at the C-28 position FN 995112FN 995 112 6e-169 6e -169
CYP734CYP734 KYERRC001_09-G04KYERRC001_09-G04 1One CYP734A23CYP734A23 CYP734 A7
(Lycopersiconesculentum)
CYP734 A7
( Lycopersiconesculentum )
Brassinosteroid C-26 hydroxylaseBrassinosteroid C-26 hydroxylase AB223042AB223042 5e-49 5e -49
CYP736CYP736 KYERRC001_22-F01KYERRC001_22-F01 JN604539JN604539 33 CYP736A12CYP736A12 CYP736B
(VitisarizonicaxVitisrupestris)
CYP736B
( Vitisarizonica x Vitisrupestris )
Unknown
Disease responsive
Unknown
Disease responsive
FJ828518FJ828518 5e-24 5e -24
CYP749CYP749 KYERRC001_20-C10KYERRC001_20-C10 JN604538JN604538 22 CYP749A20CYP749A20 CYP86A22
(Petuniaxhybrida)
CYP86A22
( Petunia x hybrida )
Fatty Acyl-CoA-HydroxylaseFatty Acyl-CoA-Hydroxylase DQ099540DQ099540 2e-17 2e -17

인삼 부정근 내에서 가장 많은 CYP 전사체(transcripts)는 CYP71D 서브패밀리에 대한 것으로서, 7개의 아이소형(isoform)을 포함한다. 다중 전사체(multiple transcripts)를 가진 다른 CYP450 패밀리 유전자들은 CYP716, CYP73, CYP72, 및 CYP82였다. The largest number of CYP transcripts in the ginseng root muscle is for the CYP71D subfamily, which contains seven isoforms. Other CYP450 family genes with multiple transcripts were CYP716, CYP73, CYP72, and CYP82.

EST 서열들이 MeJA-처리 부정근에서 분리되었으므로, 본 발명자들은 다중 전사체들이 진세노사이드 생합성과 관련된 CYP 유전자들을 포함할 수 있을 것이라는 가설을 세웠다. 따라서 복수의 카피수를 가진 CYP 유전자들을 진세노사이드 생합성을 담당할 것으로 예측되는 유전자로 선정하였다. EST 카피수가 2보다 많은 CYP mRNA 전사체 서열들로부터 9개의 전장(full-length) 서열들(CYP71D312, CYP71D313, CYP72A219, CYP73A100, CYP82H23, CYP82D47 , CYP716A47, CYP736A12, 및 CYP749A22)을 얻었다.
Since the EST sequences were isolated from the MeJA-treated abscess, we hypothesized that multiple transcripts could contain CYP genes involved in ginsenoside biosynthesis. Therefore, CYP genes with multiple copy numbers were selected as genes predicted to be responsible for ginsenoside biosynthesis. Nine full-length sequences ( CYP71D312 , CYP71D313, CYP72A219 , CYP73A100 , CYP82H23 , CYP82D47 , CYP716A47 , CYP736A12 , and CYP749A22 ) were obtained from CYP mRNA transcript sequences with more than 2 EST copy numbers.

<< 실시예Example 2> 2>

다중 multiple ESTEST 전사체를Transcript 가진 9개 유전자에 대한 계통 분석 Phylogenetic analysis of 9 genes

<2-1> <2-1> 시토크롬Cytochrome P450P450 단백질 서열의 분리 및 비교 Isolation and comparison of protein sequences

위 실시예 1에서 선택한 9개의 잠정적 CYP ESTs를 시퀀싱하여 9개의 완전한 유전자들을 분리하였다. P. ginseng의 9개의 잠정적 CYP 서열들의 GenBank 접근번호(accession numbers)는 다음과 같다: CYP72A219 (JN604542), CYP73A100 (JN604543), CYP736A12 (JN604539), CYP82H23 (JN604544), CYP82D47 (JN604545), CYP71D312 (JN604540), 및 CYP71D313 (JN604541), CYP749A22 (JN604538), 및 CYP716A47 (JN604537). Nine complete genes were isolated by sequencing the nine provisional CYP ESTs selected in Example 1 above. The GenBank accession numbers of the nine potential CYP sequences of P. ginseng are: CYP72A219 (JN604542), CYP73A100 (JN604543), CYP736A12 (JN604539), CYP82H23 (JN604544), CYP82D47 (JN604545), CYP71D312 (JN604540), and CYP71D313 (JN604541), CYP749A22 (JN604538), and CYP716A47 (JN604537).

DNASIS 프로그램(Hitachi Software Engineering Co.)을 사용하여 그들의 뉴클레오티드 및 예상되는 아미노산 서열들을 분석하였다. 이 유전자 서열들 사이의 계통관계를 분석하기 위하여, EMBL, GenBank 및 DDBJ 서열 데이터로부터 아미노산 서열들을 얻었다. CLUSTAL W 프로그램을 사용하여 멀티플 시퀀스 얼라인먼트(multiple sequence alignments)를 만들었다(Thompson, J.D. 등 (1994) Nucl. Acids Res . 22: 46734680). 추론된 아미노산 얼라인먼트의 계통발생적 분석은 트리뷰(TreeView) 소프트웨어를 이용한 네이버-조이닝(neighbor-joining) 방법을 사용하여 수행하였다(Page, R.D. (1996) TreeView: an application to display phylogenetic trees on personal computers. Comput . Appl . Biosci . 12, 357358). 트리(tree)에서 노드(nodes)의 강도 측정은 1000 레플리케이트(replicates)의 부트스트랩(bootstrap) 분석을 사용하였다(Felsenstein, J. (1985) Confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap. Evolution 39: 783791).
The DNASIS program (Hitachi Software Engineering Co.) was used to analyze their nucleotides and expected amino acid sequences. To analyze the phylogeny between these gene sequences, amino acid sequences were obtained from EMBL, GenBank and DDBJ sequence data. Multiple sequence alignments were made using the CLUSTAL W program (Thompson, JD et al. (1994) Nucl. Acids Res . 22: 46734680). Phylogenetic analysis of inferred amino acid alignments was performed using a neighbor-joining method using TreeView software (Page, RD (1996) TreeView: an application to display phylogenetic trees on personal computers Comput . Appl . Biosci ., 12, 357358). The strength measurements of the nodes in the tree were performed using 1000 replicates of bootstrap analysis (Felsenstein, J. (1985) Confidence limits on phylogenies: an approach using the bootstrap. Evolution 39: 783791).

<2-2> 계통분석 결과&Lt; 2-2 >

P. ginseng의 위 9개의 잠재적인 CYP 유전자들과 다른 식물의 CYP 유전자들 사이의 유연관계를 분석하였으며(도 2 참조), CYP716A47에서 추론된 아미노산 서열은 CYP716A12의 것과 49%에 불과한 상동성을 나타내었다.
We analyzed the relationship between the flexible CYP gene of nine potential CYP genes and other plants of P. ginseng above (see Fig. 2), the amino acid sequence deduced from the CYP716A47 is shown a homology of only 49% of those CYP716A12 It was.

<< 실시예Example 3> 3>

MeJAMeJA -처리 후 및 After treatment and 진세노사이드를Ginsenoside 과발현하는 형질전환 인삼에서 9개의  9 in Transgenic Ginseng Overexpressing CYPCYP mRNAsmRNAs 의 전사 활성 측정Transcriptional activity of

<3-1> <3-1> RTRT -- PCRPCR 분석 analysis

MeJA-처리 부정근(adventitious roots) 또는 인삼의 다른 기관에서 총(total) RNA를 추출하고 ImProm-II Reverse Transcription System (Promega)을 사용하여 역전사하였다. RT-PCR 분석의 주형으로 첫-가닥(first-strand) cDNA를 사용하였으며, 다음과 같은 조건에서 RT-PCR을 수행하였다. 96℃에서 5분, (96℃ 30초, 60℃ 30초, 72℃ 1분)의 30사이클, 및 72℃에서 마지막 10분의 신장(extension). 베타-액틴(b-actin) cDNA를 RNA integrity 및 로딩(loading) 정확도를 위한 대조군으로 사용하였다. 상기 산물들의 전기영동은 1% 아가(agar)/0.5 × TBA 버퍼에서 이루어졌다. 사용된 프라이머 서열은 표 2와 같다. RT-PCR 분석은 두 번 반복하여 수행하였고, 대표적인 데이터를 도 3에 나타내었다.Total RNA was extracted from MeJA-treated adventitious roots or other organs of ginseng and reverse transcribed using the ImProm-II Reverse Transcription System (Promega). First-strand cDNA was used as a template for RT-PCR analysis, and RT-PCR was performed under the following conditions. 5 cycles at 96 ° C., 30 cycles of (96 ° C. 30 seconds, 60 ° C. 30 seconds, 72 ° C. 1 minute), and the extension of the last 10 minutes at 72 ° C. Beta-bactin cDNA was used as a control for RNA integrity and loading accuracy. The electrophoresis of the products was done in 1% agar / 0.5 × TBA buffer. Primer sequences used are shown in Table 2. RT-PCR analysis was performed twice and representative data are shown in FIG. 3.

9개의 CYP P. ginseng 유전자의 RT-PCR에 사용된 프라이머Primers used for RT-PCR of 9 CYP P. ginseng genes 이름name 서열 (5' 3')Sequence (5 '3') Annealing
온도 (℃)
Annealing
Temperature (℃)
CYP71D312CYP71D312 Forward: ATGCTCCATTTGGCAGGTACCCTACAA (서열번호 3)
Reverse: TTAGTTGTTGCTTGGAATGCAAGAGGTG (서열번호 4)
Forward: ATGCTCCATTTGGCAGGTACCCTACAA (SEQ ID NO: 3)
Reverse: TTAGTTGTTGCTTGGAATGCAAGAGGTG (SEQ ID NO: 4)
6464
CYP71D313CYP71D313 Forward: ATGGAACTTCAATTTCCATTATTTTCCA (서열번호 5)
Reverse: TCAGCTTGAGTCCTCATTAGGGGTGTAA (서열번호 6)
Forward: ATGGAACTTCAATTTCCATTATTTTCCA (SEQ ID NO: 5)
Reverse: TCAGCTTGAGTCCTCATTAGGGGTGTAA (SEQ ID NO: 6)
6161
CYP72A129CYP72A129 Forward: ATGGAGTTAGTTTTGAAGTTAATTTCAAG (서열번호 7)
Reverse: TTATATTAGTGAGTGTAAAATCAAGTGTG (서열번호 8)
Forward: ATGGAGTTAGTTTTGAAGTTAATTTCAAG (SEQ ID NO: 7)
Reverse: TTATATTAGTGAGTGTAAAATCAAGTGTG (SEQ ID NO: 8)
5555
CYP73A100CYP73A100 Forward: ATGGCCCAAAATATTGGCAAATTCCATCA (서열번호 9)
Reverse: TTATTCCATGATGGCATTGAATACAACC (서열번호 10)
Forward: ATGGCCCAAAATATTGGCAAATTCCATCA (SEQ ID NO: 9)
Reverse: TTATTCCATGATGGCATTGAATACAACC (SEQ ID NO: 10)
6161
CYP82H23CYP82H23 Forward: ATGGCCGATAAATATGGACCTATCTTCT (서열번호 11)
Reverse: TTATGGTTTTTTCATGGATGAATTTTGGA (서열번호 12)
Forward: ATGGCCGATAAATATGGACCTATCTTCT (SEQ ID NO: 11)
Reverse: TTATGGTTTTTTCATGGATGAATTTTGGA (SEQ ID NO: 12)
6262
CYP82D47CYP82D47 Forward: ATGTTTGCATTTACGCCCTACAGTTCAT (서열번호 13)
Reverse: TCAAAACCCATGCAGAGTAGCCAG (서열번호 14)
Forward: ATGTTTGCATTTACGCCCTACAGTTCAT (SEQ ID NO: 13)
Reverse: TCAAAACCCATGCAGAGTAGCCAG (SEQ ID NO: 14)
6363
CYP716A47CYP716A47 Forward: ATGGTGTTGTTTTTCTCCCTATCT (서열번호 15)
Reverse: TTAATTGTGGGGATGTAGATGAAT (서열번호 16)
Forward: ATGGTGTTGTTTTTCTCCCTATCT (SEQ ID NO: 15)
Reverse: TTAATTGTGGGGATGTAGATGAAT (SEQ ID NO: 16)
5757
CYP736A12CYP736A12 Forward: ATGTTCCCCTTAGCTTATCCCCTTCTTTTC (서열번호 17)
Reverse: TCAAAGGCGATATTTAGGCACGGCAAGCA (서열번호 18)
Forward: ATGTTCCCCTTAGCTTATCCCCTTCTTTTC (SEQ ID NO: 17)
Reverse: TCAAAGGCGATATTTAGGCACGGCAAGCA (SEQ ID NO: 18)
6565
CYP749A20CYP749A20 Forward: ATGAGTTGGAACAATATTGGTGTTGTAG (서열번호 19)
Reverse: TTAGAGAGGCTGCACCATTACCTGAAG (서열번호 20)
Forward: ATGAGTTGGAACAATATTGGTGTTGTAG (SEQ ID NO: 19)
Reverse: TTAGAGAGGCTGCACCATTACCTGAAG (SEQ ID NO: 20)
5858
ActinActin Forward: CGTGATCTTACAGATAGCTTCATGA (서열번호 21)
Reverse: AGAGAAGCTAAGATTGATCCTCC (서열번호 22)
Forward: CGTGATCTTACAGATAGCTTCATGA (SEQ ID NO: 21)
Reverse: AGAGAAGCTAAGATTGATCCTCC (SEQ ID NO: 22)
5555

<3-2> <3-2> CYPCYP mRNAsmRNAs 의 전사 활성 분석Transcriptional activity analysis

진세노사이드 생합성과 관련된 CYP 후보 유전자들의 범위를 좁히기 위하여, RT-PCR 분석을 이용하여 9개의 분리된 CYP mRNAs의 전사 활성을 측정하였다. 부정근을 10 uM MeJA에 12 또는 48시간 동안 노출시켰다. 이는 이전의 연구에서 진세노사이드 생합성에 관련된 유전자에 대해 가장 좋은 활성 결과를 나타낸 조건이다(Lee et al. 2004 Han et al. 2006; Han et al. 2010). CYP73A100, CYP749A20, 및 CYP716A47은 MeJA에 의해 상향조절(upregulated) 되었으며(도 3A), CYP82D47CYP82H23은 MeJA에 의해 하향조절(downregulated) 되었고, CYP736A12, CYP71D312 , CYP71D313, 및 CYP72A219는 변화가 없었다.To narrow the range of CYP candidate genes involved in ginsenoside biosynthesis, nine isolated CYPs were used using RT-PCR analysis. Transcriptional activity of mRNAs was measured. The negative root was exposed to 10 uM MeJA for 12 or 48 hours. This is the condition that showed the best activity results for genes involved in ginsenoside biosynthesis in previous studies (Lee et al. 2004 Han et al. 2006; Han et al. 2010). CYP73A100 , CYP749A20 , and CYP716A47 were upregulated by MeJA (FIG. 3A), CYP82D47 and CYP82H23 were downregulated by MeJA, and CYP736A12 , CYP71D312 , CYP71D313 , and CYP72A219 were unchanged.

앞서, 본 발명자들은 형질전환 P. ginseng에서 스퀄렌 합성효소(squalene synthase) (PgSS1)의 과발현에 의해 squalene epoxidase, β- amyrin synthase, 및 cycloartenol synthase와 같은 하위(downstream) 유전자들의 상향조절(upregulation)이 일어난다는 사실을 보고하였다(Lee et al. 2004). PgSS1 효소의 증가된 활성은 진세노사이드 함량의 상당한 증가를 가져온다(Lee et al. 2004). 따라서 본 발명자들은 PgSS1-과발현 형질전환 인삼 뿌리가 프로토파낙사디올 합성효소(protopanaxadiol synthase)의 전사를 상향조절시킬 것이라는 가설을 세우고, RT-PCR을 이용하여 PgSS1을 과발현하는 형질전환 인삼 뿌리에서 9개의 CYP mRNAs의 전사 활성을 관찰하였다. 그 결과 CYP716A47CYP749A20 은 전사 활성이 나타난 반면 나머지 7개의 CYP 유전자들은 반응하지 않거나 감소된 활성을 나타내었다.
Previously, the present inventors have found that over-expression of squalene by Squelch alkylene synthase (squalene synthase) (PgSS1) in transgenic P. ginseng epoxidase , β - amyrin synthase , and cycloartenol It has been reported that upregulation of downstream genes such as synthase occurs (Lee et al. 2004). Increased activity of PgSS1 enzyme results in a significant increase in ginsenoside content (Lee et al. 2004). Therefore, we hypothesized that PgSS1 -overexpressing transgenic ginseng roots would upregulate transcription of protopanaxadiol synthase, and that 9 strains of transgenic ginseng roots overexpressing PgSS1 using RT-PCR were used. CYP The transcriptional activity of mRNAs was observed. As a result, CYP716A47 and CYP749A20 showed transcriptional activity while the remaining seven CYP genes did not respond or showed reduced activity.

<< 실시예Example 4> 4>

WAT21WAT21 효모에서In yeast CYP716A47CYP716A47 cDNAcDNA of ectopicectopic 발현 Expression

<4-1> <4-1> 효모에서In yeast CYP716A47CYP716A47 의 발현Manifestation of

효모에 대한 발현 플라스미드 벡터를 제작하기 위하여, CYP716A47의 cDNA로부터 PCR을 이용하여 오픈 리딩 프레임(ORFs)을 증폭하였다. PCR은 94℃ 40초, 55℃ 40초 및 72℃ 2분의 25 사이클을 수행하였고, Pfu DNA 중합효소(Stratagene)를 사용하였다. 위 PCR 산물을 TOPO TA expression kit (Invitrogen)를 사용하여 pYES2.1에 클로닝하였다. cDNAs를 분리하는데 사용한 프라이머 쌍은 다음과 같다:To prepare expression plasmid vectors for yeast, open reading frames (ORFs) were amplified using PCR from the cDNA of CYP716A47. PCR was carried out 25 cycles of 94 ° C. for 40 seconds, 55 ° C. for 40 seconds and 72 ° C. for 2 minutes, and Pfu DNA polymerase (Stratagene) was used. The above PCR products were cloned into pYES2.1 using the TOPO TA expression kit (Invitrogen). The primer pairs used to isolate the cDNAs are as follows:

CYP716A47 합성효소에 대하여, For CYP716A47 synthase,

5'-ATG GTG TTG TTT TTC TCC CTA TCT-3' (서열번호 23) 및 5'-ATG GTG TTG TTT TTC TCC CTA TCT-3 '(SEQ ID NO: 23) and

5'-TTA ATT GTG GGG ATG TAG ATG AAT-3' (서열번호 24).  5'-TTA ATT GTG GGG ATG TAG ATG AAT-3 '(SEQ ID NO: 24).

PCR 산물을 pYES2.1/V5-His-TOPO 벡터에 클로닝하고, Escherichia coli를 형질전환시켰다. 그 후 ORFs를 GAL1 프로모터에 작동가능하게 접합시켰다. 삽입된 DNA의 뉴클레오티드 서열을 시퀀싱을 통해 확인하였다. CYP716A47 및 빈 벡터를 Arabidopsis thaliana NADPH-CYP 환원효소(reductase)를 보유하고 있는 Saccharomyces cerevisiaestrain WAT21에서 발현시켰다(Urban, P. 등 (1997) J. Biol. Chem . 272, 19176~19186).The PCR product was cloned into the pYES2.1 / V5-His-TOPO vector and Escherichia E. coli . The ORFs were then operably conjugated to the GAL1 promoter. The nucleotide sequence of the inserted DNA was confirmed by sequencing. Arabidopsis CYP716A47 and Empty Vectors Saccharomyces with thaliana NADPH-CYP reductase It was expressed in cerevisiae strain WAT21 (Urban, P. et al . (1997) J. Biol. Chem . 272, 19176-19186).

WAT21 효모 세포들을 공지되어 있는 변형된 리튬 아세테이트 방법으로 형질전환시켰다(Gietz, D., St Jean, A., Woods, R.A., Schiestl, R.H. (1992) Improved method for high efficiency transformation of intact yeast cells. Nucleic Acids Res . 20: 1425). SC-U (우라실(uracil) 결핍 SC 최소배지)로 형질전환 세포들을 선별하고, 3일 간 배양한 뒤 YPG 배지에 계대배양하였다(Kribii et al., 1997). WAT21 yeast cells were transformed with a known modified lithium acetate method (Gietz, D., St Jean, A., Woods, RA, Schiestl, RH (1992) Improved method for high efficiency transformation of intact yeast cells. Nucleic Acids Res . 20: 1425). Transformed cells were selected with SC-U (uracil-deficient SC minimal medium), cultured for 3 days, and subcultured in YPG medium (Kribii et al., 1997).

갈락토오스에 의한 유도 및 트리테르펜 모노알콜 분획(triterpene monoalcohol fraction)의 준비를 위한 배양조건 및 방법은, 담마레네디올 II (50 mg L-1)를 기질로서 배지에 첨가한 것을 제외하고는, 공지의 방법을 따랐다(Kushiro, T., Ohno, Y., Shibuya, Y., Ebizuka, Y. (1997) In vitro conversion of 2,3-oxidosqualene into dammarenediol by Panax ginseng microsomes. Biol . Pharm . Bull . 20: 292294). 하루 동안 갈락토오스 유도를 한 후에, 500 g 로 5분간 원심분리하여 세포들을 모으고, 2 ml 20% KOH/ 50% EtOH 로 5분간 환류(reflux)시켰다. 같은 부피의 헥산으로 추출한 후에, 추출물을 LC/APCIMS로 분석하였다.
Culture conditions and methods for the induction by galactose and the preparation of the triterpene monoalcohol fraction are known, except that dammarenediol II (50 mg L- 1 ) is added to the medium as a substrate. Method was followed (Kushiro, T., Ohno, Y., Shibuya, Y., Ebizuka, Y. (1997) In vitro conversion of 2,3-oxidosqualene into dammarenediol by Panax ginseng microsomes. Biol . Pharm . Bull . 20: 292294). After galactose induction for one day, the cells were collected by centrifugation at 500 g for 5 minutes and refluxed with 2 ml of 20% KOH / 50% EtOH for 5 minutes. After extraction with the same volume of hexane, the extract was analyzed by LC / APCIMS.

<4-2> 재조합 효모의 <4-2> Recombinant Yeast LCLC /Of APCIMSAPCIMS 분석 analysis

Surveyor LC system (Thermo Finnigan Co., San Jose, CA, USA)에서 LC-APCIMS 분석을 수행하였다. 이는 4개의 용매 펌프(solvent pumps), Rheodyne injector (5 ml loop) 및 HTP Pal autosampler (CTC Analytics, Zwingen, Switzerland)로 구성되어 있다. 분석 칼럼은 408℃에서 보관된 YMC pack-pro C18 RS (5 mm, 2.0×150 mm, YMC Co. LTD. Japan)를 사용하였다. LC-APCIMS analysis was performed on a Surveyor LC system (Thermo Finnigan Co., San Jose, CA, USA). It consists of four solvent pumps, a Rheodyne injector (5 ml loop) and an HTP Pal autosampler (CTC Analytics, Zwingen, Switzerland). The analytical column used YMC pack-pro C18 RS (5 mm, 2.0 × 150 mm, YMC Co. LTD. Japan) stored at 408 ° C.

물 및 아세토나이트릴(acetonitrile) 구배(gradient) 적용 시간 및 구성비율은 다음과 같다: 0분, 80% 아세토나이트릴 및 20% 물; 30분, 10% 아세토나이트릴 및 90% 물; 32분, 5% 아세토나이트릴 및 95% 물; 34분, 5% 아세토나이트릴 및 95% 물; 36분, 80% 아세토나이트릴 및 20% 물; 및 45분, 80% 아세토나이트릴 및 20% 물, 0.2 ml min-1의 유량(flow rate). Water and acetonitrile gradient application times and composition ratios were: 0 min, 80% acetonitrile and 20% water; 30 min, 10% acetonitrile and 90% water; 32 min, 5% acetonitrile and 95% water; 34 min, 5% acetonitrile and 95% water; 36 min, 80% acetonitrile and 20% water; And 45 min, 80% acetonitrile and 20% water, flow rate of 0.2 ml min &lt; -1 & gt ;.

APCI (atmospheric pressure chemical ionization) 시스템이 설치된, 삼단계 사중극자형 질량분석기(triple quadrupole mass spectrometer)인 Finnigan TSQ Quantum Ultra (Thermo Electron Co., San Jose, CA, USA)를 검출에 사용하였다. 분석조건은 다음과 같다: 5.0 mA 방전류(discharge current)의 positive mode, 320℃의 vaporizer 온도 및 320℃의 ion-transfer capillary 온도. 질소를 sheath (15 psi) 및 보조가스(auxiliary gas) (10 psi)로 사용하였다. HPLC-UV 검출을 위해, 202 nm 파장에서 진세노사이드를 관찰하였다. 본래의 담마레네디올(dammarenediol) 및 프로토파낙사디올(protopanaxadiol)을 같은 조건에서 실험하였다. 담마레네디올-II를 LC/APCIMS 분석의 표준(standard)으로 사용하였다.
A triple quadrupole mass spectrometer, Finnigan TSQ Quantum Ultra (Thermo Electron Co., San Jose, Calif., USA), equipped with an atmospheric pressure chemical ionization (APCI) system was used for detection. The analysis conditions were as follows: positive mode of 5.0 mA discharge current, 320 ° C vaporizer temperature and 320 ° C ion-transfer capillary temperature. Nitrogen was used as sheath (15 psi) and auxiliary gas (10 psi). For HPLC-UV detection, ginsenosides were observed at a wavelength of 202 nm. The original dammarenediol and protopanaxadiol were tested under the same conditions. Dammarenediol-II was used as standard for LC / APCIMS analysis.

<4-3> 프로토파낙사디올 생합성 여부 분석<4-3> Analysis of Protoparanaxadiol Biosynthesis

CYP716A47 (AB115496)의 전장 cDNA 클론은 1,485 bp 의 크기이며, 487-아미노산의 오픈 리딩 프레임(open reading frame) (ORF)을 가지고 있으며, 분자량이 55.36 kDa으로 예측되는 단백질을 생산한다. 프로토파낙사디올 생산에 있어서 CYP716A47의 히드록실화(hydroxylation) 활성을 측정하기 위하여, CYP716A47 cDNA의 ORF 영역을 pYES2.1 발현 벡터에 삽입하여, WAT21 효모(yeast)에서 GAL1 프로모터의 조절 하에 발현시켰다. LC/APCIMS (liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry)로부터 총 이온 크로마토그램(total ion chromatograms)을 사용하여 효모추출물을 분석하였다. CYP716A47 The full length cDNA clone of (AB115496) is 1485 bp in size, has an open reading frame (ORF) of 487-amino acids, and produces a protein whose molecular weight is predicted to be 55.36 kDa. Prototype wave incident to the diol to measure the hydroxylated (hydroxylation) of CYP716A47 active in the production, by inserting the ORF region of the cDNA CYP716A47 pYES2.1 expression vector, were expressed in WAT21 yeast (yeast) under the control of the GAL1 promoter. Yeast extracts were analyzed using total ion chromatograms from LC / APCIMS (liquid chromatography-atmospheric pressure chemical ionization mass spectrometry).

담마레네디올(dammarenediol)-II는 외인적으로(exogenously) 효모에 적용되었기 때문에, 담마레네디올(dammarenediol) 및 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 모두 LC/APCIMS로부터 총 이온 크로마토그램에서 측정하였다(도 3B). 표준 담마레네디올 및 프로토파낙사디올 피크(peak)의 보존시간(retention time)은 각각 24.70 및 32.59분이었다(도 3A). 담마레네디올 및 프로토파낙사디올 모두 LC/APCI-MS를 사용하여 CYP716A47-발현 효모에서 확인하였다(도 5B). 빈 벡터를 가진 대조군 효모 추출물에서는, 외인적으로 첨가한 담마레네디올의 피크는 검출되었으나, 프로토파낙사디올 신호는 검출되지 않았다(도 5A). Since dammarenediol-II was applied exogenously to yeast, both dammarenediol and protopanaxadiol were measured in total ion chromatograms from LC / APCIMS (Figure 3B). ). Retention times of the standard dammarenediol and protopanaxanadiol peaks were 24.70 and 32.59 minutes, respectively (FIG. 3A). Both dammarenediol and protoparnaxadiol were identified in CYP716A47 -expressing yeast using LC / APCI-MS (FIG. 5B). In the control yeast extract with an empty vector, the peak of exogenously added dammarenediol was detected, but no protopanaxanadiol signal was detected (FIG. 5A).

CYP716A47 유전자를 발현하는 효모에서 32.59-분의 보존시간(retention time)에서 프로토파낙사디올 신호를 MS 단편화(fragmentation) 패턴을 이용하여 분석하였다(도 4). CYP716A47 유전자를 발현하는 효모에서 LC/APCIMS 단편화 패턴은 407 [M-3H2O+H]+, 425 [M-2H2O+H]+, 및 443 [M-H2O+H]+의 m/z 비율을 포함하였으며, 이는 원래의 프로토파낙사디올에 대한 것과 동일하였다(도 4). 이러한 결과는 CYP716A47이 담마레네디올 12-히드록실화 효소(dammarenediol 12-hydroxylase) 유전자이며 담마레네디올을 프로토파낙사디올로 변환시킨다는 것을 보여준다.
In yeast expressing the CYP716A47 gene, the protopanaxadiol signal at 32.59-minute retention time was analyzed using an MS fragmentation pattern (FIG. 4). The LC / APCIMS fragmentation pattern in yeast expressing the CYP716A47 gene was m / s of 407 [M-3H 2 O + H] + , 425 [M-2H 2 O + H] + , and 443 [MH 2 O + H] + . z ratios were included, which was the same as for the original Protopanaxanadiol (FIG. 4). These results show that CYP716A47 is a dammarenediol 12-hydroxylase gene and converts it to protopanaxadiol.

<< 실시예Example 5> 5>

효모에서In yeast PgDDSPgDDS  And CYP716A47CYP716A47 의 공동발현(Co-expression of coco -- expressionexpression ))

<5-1> 플라스미드 제작<5-1> Plasmid Preparation

PgDDS 암호화 영역 단편(coding region fragment) (GenBank accession number GU183405)을 PCR로 증폭시켰다. 5' 말단에 제한효소 부위를 가진 다음의 프라이머 세트를 사용하였다: PgDDS coding region fragment (GenBank accession number GU183405) was amplified by PCR. The following primer sets were used with restriction enzyme sites at the 5 'end:

NotI-PgDDS-Fw: Not I- PgDDS -Fw:

5'-GCGGCCGC ATG TGG AAG CTG AAG GTT GCT CAA GGA-3' (서열번호 25) 5'- GCGGCCGC ATG TGG AAG CTG AAG GTT GCT CAA GGA-3 '(SEQ ID NO: 25)

SacI-PgDDS-Rv: Sac I- PgDDS -Rv:

5'-GAGCTC TTA AAT TTT GAG CTG CTG GTG CTT AGG-3' (서열번호 26).5'- GAGCTC TTA AAT TTT GAG CTG CTG GTG CTT AGG-3 '(SEQ ID NO: 26).

위 산물을 pGEM-Teasy 벡터에 클로닝한 뒤 시퀀싱하였다. ORF 단편을 NotI 및 SacI을 통해 잘라낸 뒤, pESC-URA 벡터(Stratagene)의 NotI 및 SacI 부위에 삽입시켰다. 유사한 방법으로, CYP716A47 유전자의 암호화 영역 단편을 증폭하고, XhoI-KpnI 단편으로 pGET-Teasy 벡터에 서브클론하였다. 사용한 프라이머 쌍은 다음과 같다:The product was cloned into pGEM-Teasy vector and sequenced. ORF behind the short cut through the Not I and Sac I, was inserted into the Not I and Sac I sites of pESC-URA vector (Stratagene). In a similar way, CYP716A47 Amplifying a fragment of the gene coding region, and, Xho I- Kpn I was subcloned in pGET-Teasy vector fragment. The primer pairs used were as follows:

XhoI-CYP716A47-Fw: Xho I- CYP716A47 -Fw:

5'-CTCGAG ATG GTG TTG TTT TTC TCC CTA TCT-3' (서열번호 27) 5'- CTCGAG ATG GTG TTG TTT TTC TCC CTA TCT-3 '(SEQ ID NO: 27)

KpnI-CYP716A47-Rv: Kpn I- CYP716A47 -Rv:

5'-GGTACC TTA ATT GTG GGG ATG TAG ATG AAT-3' (서열번호 28). 5'- GGTACC TTA ATT GTG GGG ATG TAG ATG AAT-3 '(SEQ ID NO: 28).

플라스미드 DNA를 XhoI 및 KpnI 으로 자른 뒤, PgDDS 유전자를 포함하는 pESC-URA 벡터의 XhoI 및 KpnI 부위에 접합시켰다. 그 플라스미드 산물을 pESC-PgDDS-CYP716A47-URA로 명명하였다. 상기와 같은 방법으로 WAT21 세포를 이 플라스미드로 형질전환시켰다. After cutting the plasmid DNA with Xho I and Kpn I, PgDDS It was conjugated to the Xho I and Kpn I sites of the pESC-URA vector containing the gene. The plasmid product was named pESC - PgDDS - CYP716A47- URA. WAT21 cells were transformed with this plasmid in the same manner as above.

재조합 효모에 대한 LC/APCIMS 분석은 위 실시예 <4-2>에 기재된 것과 같은 방법으로 수행하였다.
LC / APCIMS analysis for recombinant yeast was performed in the same manner as described in Example <4-2> above.

<5-2> 프로토파낙사디올 생합성 여부 분석<5-2> Analysis of Protoparanaxadiol Biosynthesis

PgDDSCYP716A47 유전자들을 이중 유전자 발현 카세트(double gene expression cassettes)로 효모 발현 벡터인 pESC-URA에 서브클론하고, LC/APCIMS을 사용하여 세포의 에틸 아세테이트 추출물(ethyl acetate extracts)을 분석하였다. 그 결과, UV 형광 검출을 이용한 HPLC 분석은 재조합(도 6B) 및 대조군 효모(도 6A) 사이에 크로마토그램 부분(fraction) 패턴이 유사하였으나, 32.59분의 보존시간에서 새로운 피크가 형성되었으며, 이는 표준 프로토파낙사디올 피크라고 밝혀졌다(도 6C). PgDDS and CYP716A47 genes were subcloned into the yeast expression vector pESC-URA using double gene expression cassettes, and ethyl acetate extracts of cells were analyzed using LC / APCIMS. As a result, HPLC analysis using UV fluorescence detection showed similar chromatogram fraction patterns between recombination (FIG. 6B) and control yeast (FIG. 6A), but new peaks formed at a retention time of 32.59 minutes, which is standard. It was found to be a ProtoPanaxadiol peak (FIG. 6C).

즉, LC/APCIMS의 총 이온 크로마토그램은 효모에서 PgDDSCYP716A47 의 공동발현은 32.59분의 보존시간에서 명확히 피크를 생성한다는 것을 보여주었으며(도 7B), 이는 프로토파낙사디올 표준에 대한 것과 동일한 보존시간이다(도 7C). 빈 벡터만을 넣은 대조군 효모에서는 표준 프로토파낙사디올 피크와 같은 보존시간(24.70분)에서 프로토파낙사디올 피크가 검출되지 않았다(도 7A).That is, the total ion chromatogram of LC / APCIMS showed that co-expression of PgDDS and CYP716A47 in yeast clearly produced peaks at a retention time of 32.59 minutes (FIG. 7B), which was the same retention as for the Protopananadiol standard. Time (Figure 7C). In the control yeast containing only the empty vector, no protopananadiol peak was detected at the same retention time (24.70 minutes) as that of the standard protopanaxanadiol peak (FIG. 7A).

또한, 본 발명자들은 MS 단편화 패턴을 이용하여 PgDDSCYP716A47 유전자 모두를 발현하는 효모에서 32.59분의 보존시간에서 프로토파낙사디올 신호를 분석하였다(도 6D). 그 결과, PgDDSCYP716A47 유전자 모두를 발현하는 효모의 32.59분의 보존시간에서의 피크의 LC/APCIMS 스펙트럼은 407 [M-3H2O+H]+, 425 [M-2H2O+H]+, 및 443 [M-H2O+H]+의 m/z 비율을 포함하며, 이것은 본래의 프로토파낙사디올에 대한 것과 동일하다(도 5B). 이러한 결과는 CYP716A47 이 프로토파낙사디올을 생산하는 담마레네디올 12-히드록실화 효소(dammarenediol 12-hydroxylase) 유전자라는 것을 보여준다. 갈락토오스-유도 배지에서 배양 2일 후의 프로토파낙사디올 수율은 약 17.32 ㎍ g-1생중량(fresh weight)이었다. In addition, we analyzed the protopanaxadiol signal at a retention time of 32.59 minutes in yeast expressing both PgDDS and CYP716A47 genes using the MS fragmentation pattern (FIG. 6D). As a result, the LC / APCIMS spectrum of the peak at 32.59 min retention time of yeast expressing both PgDDS and CYP716A47 genes was found to be 407 [M-3H 2 O + H] + , 425 [M-2H 2 O + H] + , And the m / z ratio of 443 [MH 2 O + H] + , which is the same as for the original Protopananadiol (FIG. 5B). These results show that CYP716A47 is a dammarenediol 12-hydroxylase gene that produces protoparnaxadiol. The yield of protopanaxadiol after 2 days of culture in galactose-induced medium was about 17.32 μg g −1 fresh weight.

즉, 본 <실시예 5>에 따른 효모에서의 PgDDS CYP716A47 의 공동발현은 기존 <실시예 4>에서와 달리, 담마레네디올 Ⅱ를 기질로서 배지에 첨가하지 않았음에도 불구하고, CYP716A47에 PgDDS 유전자의 추가 발현만으로 프로토파낙사디올이 생산될 수 있음을 증명한다.That is, PgDDS in yeast according to <Example 5> And co-expression of CYP716A47 was different from that of <Example 4>, despite the fact that Dhammarendiol II was not added to the medium as a substrate, it was found that propananaxadiol can be produced only by the additional expression of the PgDDS gene in CYP716A47. Prove it.

추가로 본 발명자들은 CYP716A47-발현 효모가 프로토파낙사디올을 프로토파낙사트리올로 변환시킬 수 있는지 여부도 실험하였다. 본래의 프로토파낙사트리올 피크는 19.20분의 보존시간에서 발견되었다. PgDDS CYP716A47 을 모두 발현하는 효모에서는 프로토파낙사트리올이 검출되지 않았다. 또한, 프로토파낙사트리올에 대한 추적가능한 LC/APCIMS 신호는 검출되지 않았다. 이러한 결과는 CYP716A47이 프로토파낙사트리올을 생합성하기 위해 프로토파낙사디올을 추가로 히드록실화 할 수는 없다는 것을 보여준다.
In addition, the inventors also tested whether CYP716A47 -expressing yeast can convert ProtoPanacodiol to ProtoPanacotriol . The original Protopananatriol peak was found at a retention time of 19.20 minutes. PgDDS And CYP716A47 In the yeast expressing all of them, no protopanaxanatriol was detected. In addition, no traceable LC / APCIMS signal was detected for ProtoPanaxatriol. These results show that CYP716A47 cannot further hydroxylate ProtoPanaxadiol for biosynthesis of ProtoPanaxatriol .

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (12)

서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 포함하는 프로토파낙사디올(protopanaxadiol) 생합성 촉진용 조성물.A composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis comprising a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a gene encoding the same. 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 조성물은 상기 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성되는 단백질을 코딩하는 유전자를 함유하는 재조합 벡터 또는 플라스미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis, characterized in that it comprises a recombinant vector or plasmid containing a gene encoding a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서,
상기 조성물은 담마레네디올 12-히드록실라아제(hydroxylase)의 활성화를 통해 담마레네디올(dammarenediol) Ⅱ에서 프로토파낙사디올의 합성을 증가시키는 것을 특징으로 하는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis, characterized in that to increase the synthesis of protoparanaxadiol in dammarenediol (II) through the activation of dalmarenediol 12-hydroxylase (hydroxylase).
제1항에 있어서,
상기 조성물은 파낙스 진생 담마레네디올 신세이즈(Panax ginseng dammarenediol synthase, PgDDS) 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물.
The method of claim 1,
The composition is a panax ginseng dammarenediol synthase (Panax ginseng dammarenediol synthase, PgDDS) protein or composition for promoting protopananaxadiol biosynthesis further comprising a gene encoding the same.
제5항에 있어서,
상기 조성물은 담마레네디올 Ⅱ의 첨가없이도 프로토파낙사디올의 합성이 가능한 프로토파낙사디올 생합성 촉진용 조성물.
The method of claim 5,
The composition is a composition for promoting protopanaxadiol biosynthesis capable of synthesizing protopanaxadiol without addition of dammarenediol II.
제3항의 재조합 벡터 또는 플라스미드로 형질전환된 숙주세포.A host cell transformed with the recombinant vector or plasmid of claim 3. 제7항에 있어서,
상기 숙주세포는 효모 또는 대장균인 것을 특징으로 하는 형질전환된 숙주 세포.
The method of claim 7, wherein
Wherein the host cell is yeast or Escherichia coli.
삭제delete 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성된 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자의 발현을 증가시켜 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법.A method for increasing protoparanaxadiol production by increasing the expression of a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a gene encoding the same. 제10항에 있어서,
상기 방법은 제3항의 재조합 벡터 또는 플라스미드로 숙주를 형질전환시켜 서열번호 2의 아미노산 서열로 구성된 단백질 또는 이를 코딩하는 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법.
The method of claim 10,
The method comprises the steps of transforming the host with the recombinant vector or plasmid of claim 3, overexpressing a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or a gene encoding the same. .
제11항에 있어서,
상기 숙주는 효모 또는 대장균인 것을 특징으로 하는 프로토파낙사디올 생산을 증가시키는 방법.
12. The method of claim 11,
And said host is yeast or Escherichia coli.
KR1020110113784A 2011-11-03 2011-11-03 Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol KR101284707B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110113784A KR101284707B1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol
PCT/KR2012/003246 WO2013065917A1 (en) 2011-11-03 2012-04-26 Composition for stimulating protopanaxadiol biosynthesis

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110113784A KR101284707B1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130049270A KR20130049270A (en) 2013-05-14
KR101284707B1 true KR101284707B1 (en) 2013-07-23

Family

ID=48192240

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110113784A KR101284707B1 (en) 2011-11-03 2011-11-03 Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101284707B1 (en)
WO (1) WO2013065917A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190129840A (en) * 2017-01-20 2019-11-20 상하이 인스티튜츠 포 바이올로지컬 사이언시스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스 Cytochrome P450 Mutant Proteins and Their Applications

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104293755A (en) * 2014-09-17 2015-01-21 陈平 Rhizoma panacis majoris dammarenediol synthetase (DS) gene and application thereof
CN108690822B (en) * 2017-04-12 2021-11-05 上海医药工业研究院 Genetically engineered bacterium for producing protopanoxadiol and method thereof
CN111471704B (en) * 2019-01-23 2024-02-06 中国医学科学院药物研究所 Recombinant bacterium for producing rare ginsenoside 20S-O-Glc-DM and application thereof

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017428A (en) * 2007-01-22 2007-02-09 최용의 discovery of dammarenediol? synthase and producing dammarenediol? using transformed yeast
KR100931845B1 (en) 2007-12-18 2009-12-15 전남대학교산학협력단 Ginseng-derived PPS genes involved in protofa narcotic diol biosynthesis
KR20110031023A (en) * 2009-09-18 2011-03-24 한국생명공학연구원 Ginsenoside glycosidase from rhodanobacter ginsenosidimutans kctc22231t and use thereof
KR20110059090A (en) * 2009-11-27 2011-06-02 중앙대학교 산학협력단 Use of leifsonia sp. gal45 for preparation of protopanaxatriol

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101079293B1 (en) * 2009-03-27 2011-11-04 건국대학교 산학협력단 Method of rare ginsenosides production using thermostable beta-glycosidase

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20070017428A (en) * 2007-01-22 2007-02-09 최용의 discovery of dammarenediol? synthase and producing dammarenediol? using transformed yeast
KR100931845B1 (en) 2007-12-18 2009-12-15 전남대학교산학협력단 Ginseng-derived PPS genes involved in protofa narcotic diol biosynthesis
KR20110031023A (en) * 2009-09-18 2011-03-24 한국생명공학연구원 Ginsenoside glycosidase from rhodanobacter ginsenosidimutans kctc22231t and use thereof
KR20110059090A (en) * 2009-11-27 2011-06-02 중앙대학교 산학협력단 Use of leifsonia sp. gal45 for preparation of protopanaxatriol

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190129840A (en) * 2017-01-20 2019-11-20 상하이 인스티튜츠 포 바이올로지컬 사이언시스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스 Cytochrome P450 Mutant Proteins and Their Applications
JP2020513843A (en) * 2017-01-20 2020-05-21 上海 インスティテューツ フォー バイオロジカル サイエンシーズ、チャイニーズ アカデミー オブ サイエンシーズShanghai Institutes For Biological Sciences, Chinese Academy Of Sciences Cytochrome P450 muteins and uses thereof
KR102310518B1 (en) 2017-01-20 2021-10-08 상하이 인스티튜츠 포 바이올로지컬 사이언시스, 차이니즈 아카데미 오브 사이언시스 Cytochrome P450 mutant protein and its applications
JP7090266B2 (en) 2017-01-20 2022-06-24 シーエーエス センター フォー エクセレンス イン モレキュラー プラント サイエンシーズ Cytochrome P450 mutant protein and its use

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130049270A (en) 2013-05-14
WO2013065917A1 (en) 2013-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Han et al. The Cyt P450 enzyme CYP716A47 catalyzes the formation of protopanaxadiol from dammarenediol-II during ginsenoside biosynthesis in Panax ginseng
Han et al. Cytochrome P450 CYP716A53v2 catalyzes the formation of protopanaxatriol from protopanaxadiol during ginsenoside biosynthesis in Panax ginseng
Han et al. The involvement of β-amyrin 28-oxidase (CYP716A52v2) in oleanane-type ginsenoside biosynthesis in Panax ginseng
Han et al. Expression and RNA interference-induced silencing of the dammarenediol synthase gene in Panax ginseng
US11208667B2 (en) Means and methods for regulating secondary metabolite production in plants
US20230106588A1 (en) Transferase enzymes
WO2013167751A1 (en) Triterpenoid sapogenin production in plant and microbial cultures
Jo et al. β-Amyrin synthase (EsBAS) and β-amyrin 28-oxidase (CYP716A244) in oleanane-type triterpene saponin biosynthesis in Eleutherococcus senticosus
US20220217934A1 (en) Cellulose-synthase-like enzymes and uses thereof
JP2024003016A (en) metabolic engineering
KR101284707B1 (en) Composition for promoting and activating biosynthesis of protopanaxadiol
JP2021520806A (en) Methods for increasing the production of oxidose squalene, triterpenes, and / or triterpenoids, and host cells for that purpose.
WO2019224321A1 (en) Triterpene glycosylation
Zhang et al. De novo biosynthesis of oleanane-type ginsenosides in Saccharomyces cerevisiae using two types of glycosyltransferases from Panax ginseng
KR101446391B1 (en) Genes for the Biosynthesis of Protopanaxatriol and Composition for Promoting and Activating Biosynthesis of Protopanaxatriol
KR100931845B1 (en) Ginseng-derived PPS genes involved in protofa narcotic diol biosynthesis
KR20160039867A (en) Composition for Promoting Biosysthesis of Oleanane-Type Ginsenoside
KR101399946B1 (en) Method for producing transgenic plant with increased syringin production and the plant thereof
Guo et al. PgDDS Changes the Plant Growth of Transgenic Aralia elata and Improves the Production of Re and Rg3 in Its Leaves
Um et al. Functional characterization of the β-amyrin synthase gene involved in platycoside biosynthesis in Platycodon grandiflorum
KR102550242B1 (en) Method for producing transgenic plant with enhanced fresh weight and syringin by suppressing hyperimmune responses
KR101841828B1 (en) Method for producing of protopanaxadiol using cell suspension culture of transgeninc tabacco cells
Sun Le Wang, Shou-Jing Zhao, Hao-Jie Cao
KR20110068292A (en) Dammarenediol synthase gene from centella asiatica l. urban and uses thereof
Class et al. Patent application title: TRITERPENOID SAPOGENIN PRODUCTION IN PLANT AND MICROBIAL CULTURES Inventors: Alain Goossens (Lokeren, BE) Tessa Moses (Gent, BE) Jacob Pollier (Gent, BE) Lorena Almagro Romero (Aljucer, ES)

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160701

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170703

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190110

Year of fee payment: 6

R401 Registration of restoration
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190702

Year of fee payment: 7