KR101292240B1 - DNA fragment for targeting to chloroplast and recombinant vectors containing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 상기 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 본 발명은 서열번호 1로 이루어진 염기서열 중에서 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편, 상기 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터 및 상기 재조합 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 이를 포함하는 재조합 벡터는 형질전환된 식물체 내에서 발현된 목적 단백질을 저장성 및 안정성이 우수한 식물체의 소기관인 엽록체로 타겟팅 하는 효율이 뛰어난 효과가 있고, 단백질의 번역 효율을 증진시키는 유전자를 상기 재조합 벡터에 작동 가능하게 추가 연결할 경우 식물체로부터 목적 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a DNA fragment for chloroplast targeting and a recombinant vector comprising the DNA fragment. More specifically, the present invention relates to a chloroplast comprising a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO. The present invention relates to a DNA fragment for targeting, a recombinant vector comprising the DNA fragment, and a method for mass-producing a target protein from a plant, the method comprising introducing the recombinant vector into a plant. Chloroplast targeting DNA fragments and recombinant vectors comprising the same according to the present invention has an efficient effect of targeting the target protein expressed in the transformed plant to chloroplasts, which are organelles of plants having excellent storage and stability, and translation of proteins. When operably additionally linking the gene that promotes efficiency to the recombinant vector has the effect of producing a large amount of the target protein from the plant.

엽록체, 타겟팅, 식물, 단백질, 번역, 재조합 벡터, 형질전환 Chloroplast, targeting, plant, protein, translation, recombinant vector, transformation

Description

엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 이를 포함하는 재조합 벡터{DNA fragment for targeting to chloroplast and recombinant vectors containing the same}DNA fragment for targeting to chloroplast and recombinant vectors containing the same}

본 발명은 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산할 수 있도록 목적 단백질을 식물의 엽록체로 효과적으로 이동시킬 수 있는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 상기 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터에 관한 것이다. The present invention relates to a DNA fragment for chloroplast targeting and a recombinant vector comprising the DNA fragment, which can efficiently transfer a target protein to the chloroplast of a plant so as to mass-produce a target protein from a plant.

일반적으로 식물은 형질전환이 쉽고 단백질 재료로써 경제적으로 저렴하기 때문에 생물약제로 사용가능한 단백질(biopharmceutical protein) 및 펩타이드(peptide)의 생산에 많은 잠재력을 가지고 있다. 한편, 현재까지 대부분의 생의약품은 전형적으로 배양된 포유류 세포, 박테리아, 곰팡이 등을 형질 전환시켜 이로부터 생산되어 왔다(Ganz PR 외, 1996; Ma JK 외, 1999; Pen J, 1996). 그러나 이러한 포유류 세포, 박테리아, 곰팡이들에 비해 식물에서 치료 단백질을 생산하는 것은 병원균의 오염에 의한 위험의 감소 및 높은 생산 수율을 가져올 수 있으며, 씨앗이나 다른 저장 기관에서의 생산과 같이 경제적 측면과 함께 질적인 측면에서 여러 가지 잇점을 가진다. 또한, 식물은 잠재적으로 재조합 생산물을 생산할 수 있는 저렴한 대상이 될 수 있고, 형질 전환한 곡류의 경작, 수확, 저장, 처리 또한 현재의 기반구조를 사용할 수 있으며, 비교적 적은 자본의 투자만을 필요로 하기 때문에 생의약품의 상업적인 생산에서 매우 큰 전망을 갖게 해준다. In general, plants have a great potential for the production of biopharmceutical proteins and peptides that can be used as biopharmaceuticals because they are easy to transform and economically inexpensive as protein materials. On the other hand, to date, most biopharmaceuticals have typically been produced from transformed cultured mammalian cells, bacteria, fungi and the like (Ganz PR et al., 1996; Ma JK et al., 1999; Pen J, 1996). However, the production of therapeutic proteins in plants compared to these mammalian cells, bacteria, and fungi can lead to a reduction in the risk of contamination by pathogens and higher yields, along with economics such as production in seeds or other storage organs. There are several advantages in terms of quality. In addition, plants can be potentially inexpensive targets to produce recombinant products, cultivate, harvest, store, and process transformed grains, and can also use current infrastructure and require relatively little capital investment. This gives a great prospect in the commercial production of biologics.

따라서 식물 세포를 형질전환시켜 목적하는 유용단백질을 고효율로 얻기 위한 식물 발현 시스템들의 개발이 각광을 받고 있으며, 이러한 식물 발현 시스템들은 재조합 단백질의 발현 수준이 식물이 숙주 단백질들을 기관으로 표적화하는데 사용하는 선척적 분류 및 표적화 기작을 이용함으로써 향상될 수 있다는 점에서 매력적이고, 식물 파생적 생물약제들을 쉽게 대량으로 생산할 수 있다는 장점이 있다.Therefore, the development of plant expression systems for transforming plant cells to obtain the desired useful protein with high efficiency has been in the spotlight, and these plant expression systems are selected for the expression level of recombinant protein used by plants to target host proteins to organs. It is attractive in that it can be improved by using classification and targeting mechanisms, and has the advantage of easily producing large quantities of plant-derived biopharmaceuticals.

그러나 식물체를 이용하여 목적 유용단백질을 생산하는 것은 식물의 종 선별, 조직 선택, 발현 및 회복 전략과 번역 후 프로세싱 등이 식물 기반의 생산 가능성을 결정하는 중요 인자로 작용할 수 있다. However, the production of target proteins using plants can be an important factor in determining plant-based production potential, including plant species selection, tissue selection, expression and recovery strategies, and post-translational processing.

최근에는 식물세포를 이용하여 유용단백질을 생산하는 방법에 있어서 핵을 형질전환 시키는 방법이 많이 연구되어왔다. 그러나 핵에 도입되는 유전자들은 대개 한 개 내지는 소수의 유전자가 도입되기 때문에 유용한 단백질을 대량생산 하는 데는 한계가 있다. 또한 염색체 상의 헤테로크로마틴(heterochromatin) 부위에 외래 유전자가 삽입되었을 경우 비록 형질전환이 되었다 하더라도 발현이 일어나지 않고 도입되는 부위에 따라 형질전환의 정도가 달라지는 문제점이 있다. 따라서 근래에는 미토콘드리아나 엽록체 또는 색소체 등에 유전자를 도입하여 대량 발현을 유도하고자 하는 노력이 많이 시도되고 있다.Recently, many methods for transforming the nucleus have been studied in the method of producing useful proteins using plant cells. However, since genes introduced into the nucleus are usually introduced with one or a few genes, there is a limit to mass production of useful proteins. In addition, when a foreign gene is inserted into a heterochromatin site on a chromosome, even if it is transformed, there is a problem in that the degree of transformation varies depending on the site to be introduced without expression. Therefore, in recent years, many efforts have been made to induce mass expression by introducing genes into mitochondria, chloroplasts, or pigments.

특히, 유용단백질을 생산하기 위해 엽록체 등 색소체를 이용할 경우, 다음과 같은 장점이 있는데, 첫째, 한 세포당 수 천 개의 게놈 카피(copy)가 있는 색소체(plastid) 유전체계의 배수성 때문에 대단히 높은 수준의 외래 단백질이 엽록체 내에 축적될 수 있다. 따라서 형질전환된 엽록체는 단백질의 고수율 생산을 위한 이상적인 발현공장이라 할 수 있으며, 둘째, 엽록체는 다음 세대로 모계 유전되므로, 전통적 형질전환 기술보다 훨씬 더 생태학적 안정성을 확보할 수 있고, 셋째, 단백질의 품질관리(quality control)와 단백질 공정(protein processing)에 필수적인 최소한의 단백질 분해 효소만을 함유하고 있어 외래 단백질의 분해를 최소할 수 있는 장점이 있으며, 이 외에도 유전자 침묵(gene silencing) 및 위치효과(position effect)의 부작용이 적다는 장점을 가지고 있다. In particular, the use of chromosomes such as chloroplasts to produce useful proteins has the following advantages: First, due to the ploidy of the plastid genome system, which has thousands of genomic copies per cell, Foreign proteins can accumulate in the chloroplasts. Therefore, the transformed chloroplast is an ideal expression plant for the high yield of protein production. Second, the chloroplast is maternally inherited to the next generation, so it is much more ecologically stable than traditional transformation technology. It contains minimal proteolytic enzymes, which are essential for protein quality control and protein processing, which minimizes the degradation of foreign proteins. In addition, gene silencing and location effects (side effect) has the advantage of less side effects.

따라서 최근에는 식물의 엽록체에서 유용 단백질들을 생산하려는 연구들이 진행되고 있는데, 이와 관련된 기술들을 살펴보면, 대한민국 등록특허 제542,053호에는 고구마 유래 ADP-글루코즈 인산화 효소 cDNA의 염기서열 중 해당 단백질을 엽록체로 이동시키는데 필요한 DNA 염기서열을 이용하여 목적유전자를 엽록체로 타겟팅할 수 있는 벡터에 대한 내용이 개시되어 있고, 대한민국 등록특허 제362320호에는 rbcS(ribulose bisphosphate carboxylase oxygenase) 프로모터를 이용하여 단백질을 엽록체로 타겟팅하는 유전자의 발현 방법에 대한 내용이 개시되어 있다.Therefore, recently, studies to produce useful proteins in the chloroplasts of plants have been conducted. Looking at the related technologies, Korean Patent No. 542,053 describes the transfer of the protein from the nucleotide sequence of sweet potato-derived ADP-glucose kinase cDNA to chloroplasts. Disclosed is a vector for targeting a target gene to chloroplast using the required DNA sequence, and Korean Patent No. 362320 discloses a gene targeting a protein to chloroplast using a rbcS (ribulose bisphosphate carboxylase oxygenase) promoter. Disclosed is a method for expression of.

그러나 상기 종래기술에 따른 엽록체로의 형질전환을 통해 유용 단백질을 생산하는 과정은 엽록체로의 이동 효율이 낮다는 단점이 있으며, 따라서 목적하는 만큼의 유용 단백질을 생산하지 못하는 문제점이 있다.However, the process of producing a useful protein through transformation into chloroplasts according to the prior art has a disadvantage in that the efficiency of migration to chloroplasts is low, and thus there is a problem in that the desired protein cannot be produced as desired.

그러므로 보다 효율적으로 엽록체에 외래 단백질을 도입하여 목적 단백질을 안정한 형태로 대량 생산할 수 있는 새로운 기술의 개발이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for the development of a new technology that can efficiently introduce foreign proteins into the chloroplast to mass-produce the target protein in a stable form.

따라서 본 발명의 목적은 식물 세포내에서 발현된 목적 단백질을 엽록체로 효과적으로 이동 및 축적시킬 수 있는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a DNA fragment for chloroplast targeting, which can efficiently move and accumulate a target protein expressed in plant cells into chloroplasts.

본 발명의 다른 목적은 상기 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a recombinant vector comprising the DNA fragment for chloroplast targeting.

본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산하는 방법을 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide a method for mass-producing a target protein from a plant, comprising the step of introducing the recombinant vector into the plant.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 서열번호 1로 이루어진 염기서열 중에서 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 제공한다. In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a DNA fragment for chloroplast targeting comprising a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 in the base sequence consisting of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 DNA 단편은 서열번호 14의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열로 이루어진 것일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the DNA fragment may be composed of a base sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 14.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the DNA fragment for chloroplast targeting according to the present invention.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 프로모터, 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 목적 단백질을 암호화하는 유전자가 순차적으로 작동 가능하게 연결될 수 있다. In one embodiment of the present invention, the recombinant vector may be operably linked to the promoter, the chloroplast targeting DNA fragment according to the present invention and the gene encoding the target protein sequentially.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 프로모터 및 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 사이에 서열번호 20 내지 31로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 단백질 번역 효율 증진용 염기서열이 추가적으로 작동가능하게 연결될 수 있다.  In one embodiment of the present invention, the recombinant vector is a nucleotide sequence for enhancing the protein translation efficiency of any one selected from the group consisting of SEQ ID NO: 20 to 31 between the promoter and the chloroplast targeting DNA fragment according to the invention Possibly connected.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 목적 단백질은 녹색 형광 단백질(GFP)일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the target protein may be green fluorescent protein (GFP).

또한, 본 발명은 본 발명에 따른 상기 재조합 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질을 식물체의 엽록체로 이동 및 축적시켜 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산하는 방법을 제공한다. The present invention also provides a method for mass-producing a target protein from a plant by transferring and accumulating the target protein including the step of introducing the recombinant vector according to the present invention into a plant chloroplast.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 재조합 벡터의 식물체로의 도입은 아그로박테리움(Agrobacterium sp .)-매개에 의한 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커법(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리법(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 PEG 침전법(Polyethylen glycol)으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다. In one embodiment of the invention, the introduction of the recombinant vector into the plant Agrobacterium ( Agrobacterium sp . ) -Mediated method, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, electroporation and PEG precipitation (Polyethylen glycol) Any one selected from can be used.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 식물은 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추, 감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근 및 샐러리로 이루어진 군 중에서 선택되는 쌍자엽 식물; 또는 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파로 이루어진 군 중에서 선택되는 단자엽 식물일 수 있다. In one embodiment of the present invention, the plant is Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach, pear, strawberry, watermelon, melon, cucumber, carrot and celery Dicotyledonous plants selected from the group consisting of; Or a monocotyledonous plant selected from the group consisting of rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions.

본 발명의 일실시예에 있어서, 상기 목적 단백질은 녹색 형광 단백질(GFP)일 수 있다.In one embodiment of the present invention, the target protein may be green fluorescent protein (GFP).

본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 이를 포함하는 재조합 벡터는 형질전환된 식물체 내에서 발현된 목적 단백질을 저장성 및 안정성이 우수한 식물체의 소기관인 엽록체로 타겟팅하는 효율이 뛰어난 효과가 있고, 단백질의 번역 효율을 증진시키는 유전자를 상기 재조합 벡터에 작동 가능하게 추가 연결할 경우 식물체로부터 목적 단백질을 대량으로 생산할 수 있는 효과가 있다.Chloroplast targeting DNA fragments and recombinant vectors comprising the same according to the present invention have a highly efficient effect of targeting the target protein expressed in the transformed plant to chloroplasts, which are organelles of plants having excellent storage and stability, and translation of the protein. When operably additionally linking the gene that promotes efficiency to the recombinant vector has the effect of producing a large amount of the target protein from the plant.

본 발명은 식물 세포내에서 유용 단백질의 생산을 극대화하기 위한 방법으로 식물의 특정 세포 소기관인 엽록체로 유용 단백질을 이동시켜 안전하게 축적시킬 수 있는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 제공하는데 그 특징이 있으며, 보다 구체적으로는 서열번호 1로 이루어진 염기서열 중에서 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 제공하는데 그 특징이 있다. The present invention provides a DNA fragment for chloroplast targeting that can safely accumulate and transport useful proteins to chloroplasts, which are plant specific organelles, as a method for maximizing the production of useful proteins in plant cells. In one embodiment, there is provided a DNA fragment for chloroplast targeting comprising a nucleotide sequence encoding an amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 among nucleotide sequences consisting of SEQ ID NO: 1.

본 발명자들은 식물 세포내에서 발현된 유용 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있는 DNA 단편을 찾기 위해 엽록체 a/b 결합 단백질인 Cab 단백질을 이용하였다.The inventors used Cab protein, a chloroplast a / b binding protein, to find DNA fragments that can transfer useful proteins expressed in plant cells to chloroplasts.

식물의 엽록체는 광합성을 담당하는 기관으로서 식물 세포의 총 단백질 중 40% 이상이 엽록체 단백질일 정도로 단백질 저장 능력이 뛰어나기 때문에 외래 단백질의 저장소로 좋은 타겟이 되고 있다. 또한 엽록체는 자체적으로 게놈을 가지고 있어서 스스로 유전정보를 전자 번역하여 단백질을 생산할 능력이 있다. 그러나 대부분의 엽록체 단백질들을 세포 핵에서 유지되는 유전 정보로부터 합성이 되고 난 후 엽록체로 이동하는 것으로 알려져 있다. 따라서 식물체에 존재하는 단백질들 중에서 엽록체로 이동될 단백질들은 트랜지트 펩타이드(transit peptide)라고 부르는 전구체 시퀀스가 단백질의 아미노 말단에 존재하고 있어 이를 단백질 이동 표지로 이용함으로써 단백질이 엽록체로 이동할 수 있도록 시스템화 되어져 있다. 그러나 이러한 트랜지트 펩타이드들은 여러 종류의 엽록체 단백질들 간에 특별히 보존된 시퀀스가 없다. Plant chloroplasts are organs responsible for photosynthesis and are excellent targets for foreign protein storage because they have excellent protein storage capacity such that over 40% of the plant proteins are chloroplast proteins. In addition, chloroplasts have their own genome, which is capable of producing proteins by electronically translating genetic information. However, most chloroplast proteins are known to migrate to chloroplasts after they are synthesized from genetic information maintained in the cell nucleus. Therefore, among the proteins in the plant, the proteins to be transferred to the chloroplasts are systemized to move the protein to the chloroplast by using a precursor sequence called transit peptide at the amino terminus of the protein. have. However, these transit peptides do not have a specially conserved sequence among the various chloroplast proteins.

한편, 엽록소와 결합하는 성질을 가진 Cab 단백질은 엽록체에서 광합성을 수행하는 포토시스템(PS) I과 II에서 안테나 피그먼트(pigment)의 조력자로서 기능을 하는 것으로 알려져 있으며, Cab이 단백질을 엽록체로 이동시키는 작용을 한다는 사실이 밝혀진 바 있다(Santini C. et. al., 1994; Kavanagh TA. et. al., 1998).On the other hand, Cab protein, which has a property of binding to chlorophyll, is known to function as an aid of antenna pigment in photosystems (PS) I and II that perform photosynthesis in chloroplasts, and Cab moves proteins to chloroplasts. It has been shown that it acts in the same way (Santini C. et. Al., 1994; Kavanagh TA. Et. Al., 1998).

이에 본 발명자들은 보다 효과적으로 단백질을 엽록체로 이동시켜 안전하게 축적시킴과 동시에 식물체로부터 단백질을 대량생산할 수 있는 최적의 조건을 확립하기 위해 상기 Cab 단백질을 대상으로 이들의 DNA 단편들을 제작하여 엽록체로의 이동이 가장 우수한 DNA 단편을 최초로 규명하였다.Therefore, the inventors of the present invention can more efficiently transfer proteins to chloroplasts and safely accumulate them, and at the same time, establish DNA fragments of the Cab proteins to establish optimal conditions for mass production of proteins from plants. The best DNA fragments were identified first.

즉, 본 발명의 일실시예에 있어서, 본 발명자들은 서열번호 1로 표시되는 Cab 단백질의 트랜지트 염기서열 중, 각각 87, 67, 47, 27 및 7개의 펩타이드 서열을 가지는 Cab 절편들을 얻기 위해 PCR 방법을 통해 상기 펩타이드 절편들을 코딩하는 DNA 단편들을 제조하였고, 이후 PCR을 통해 증폭된 각 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터를 제작하여 애기장대에 형질전환 시킨 후, 형광현미경 및 웨스턴 블럿을 통해 각각의 Cab 절편들에 의한 목적 단백질의 엽록체로의 이동 효과를 조사하였다.That is, in one embodiment of the present invention, the present inventors PCR to obtain Cab fragments having 87, 67, 47, 27 and 7 peptide sequences, respectively, of the nucleotide sequence of the Cab protein represented by SEQ ID NO: 1 DNA fragments encoding the peptide fragments were prepared by the method. Then, recombinant vectors including each of the DNA fragments amplified by PCR were prepared and transformed into Arabidopsis, and then each Cab was subjected to fluorescence microscopy and Western blot. The effect of transfer of the target protein to chloroplasts by the fragments was investigated.

그 결과, 목적 단백질로 사용한 녹색 형광 단백질의 엽록체로의 이동은 Cab 7, 17 및 27 펩타이드를 코딩하는 DNA 단편을 사용하였을 경우에는 관찰되지 않았으나, Cab 87, 67 및 47의 펩타이드를 코딩하는 DNA 단편의 경우에는 녹색 형광 단백질의 엽록체로의 이동이 관찰되었고, 특히 Cab 87의 펩타이드를 코딩하는 DNA 단편을 사용하였을 경우에는 거의 90%의 단백질이 엽록체로 이동한 것으로 나타났다(도 2 및 도 3 참조).As a result, transfer of the green fluorescent protein used as the target protein to the chloroplast was not observed when the DNA fragments encoding the Cab 7, 17 and 27 peptides were used, but the DNA fragments encoding the peptides of Cab 87, 67 and 47. In the case of, the green fluorescent protein shifted to the chloroplast, and especially when using the DNA fragment encoding the peptide of Cab 87, almost 90% of the protein shifted to the chloroplast (see FIGS. 2 and 3). .

따라서 상기 결과를 통해 본 발명자들은 Cab 단백질의 펩타이드 서열 중에서 최소 47개의 아미노산을 포함하는 Cab 절편이 목적 단백질을 엽록체로 이동시키는 활성이 있으며, 특히 87개의 아미노산으로 이루어진 Cab 절편은 90% 이상의 단백질을 엽록체로 이동시키는 작용이 있다는 사실을 알 수 있었고, Cab 87 절편을 이용할 경우 종래에 비해 더 우수한 효율로 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있다는 사실을 알 수 있었다.Therefore, through the above results, the present inventors have an activity in which a Cab fragment including at least 47 amino acids in the peptide sequence of Cab protein transfers a target protein to chloroplast, and in particular, the Cab fragment consisting of 87 amino acids is 90% or more protein chloroplast. It can be seen that there is an action to move the protein, and using the Cab 87 fragment can transfer the protein to the chloroplast with better efficiency than conventional.

본 발명에서 상기 87, 67, 47, 27 및 7개의 펩타이드로 이루어진 Cab 절편들의 아미노산 서열들은 서열번호 14 내지 19에 각각 나타내었다.In the present invention, the amino acid sequences of Cab fragments consisting of the 87, 67, 47, 27 and 7 peptides are shown in SEQ ID NOs: 14 to 19, respectively.

그러므로 본 발명은 식물체 내에서 발현된 단백질을 엽록체로 이동시키는데 있어서 서열번호 1로 이루어진 염기서열 중에서 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 제공할 수 있으며, 바람직하게 상기 DNA 단편은 90% 이상의 고효율로 단백질을 엽록체로 타겟팅할 수 있는 서열번호 14의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열로 이루어진 DNA 단편일 수 있다. Therefore, the present invention can provide a DNA fragment for chloroplast targeting comprising a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 in the base sequence consisting of SEQ ID NO: 1 in transferring the protein expressed in the plant to the chloroplast. Preferably, the DNA fragment may be a DNA fragment consisting of a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 14 which can target the protein to the chloroplast with a high efficiency of 90% or more.

또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 포함하는 재조합 벡터를 제공할 수 있다.In addition, the present invention may provide a recombinant vector comprising the DNA fragment for chloroplast targeting according to the present invention.

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 상기 재조합 벡터는 단백질 발현에 사용되는 기존의 벡터를 기본 골격으로 하여 프로모터, 상기 본 발명의 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 목적 단백질을 암호화하는 유전자가 순차적으로 작동 가능하게 연결된 재조합 벡터일 수 있다. More specifically, the recombinant vector according to the present invention has a conventional vector used for protein expression as a backbone, the promoter, the chloroplast targeting DNA fragment of the present invention and the gene encoding the target protein are sequentially operably linked It may be a recombinant vector.

본 발명에서 상기 "발현 벡터"라는 용어는 본 발명에 따른 상기 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열이 삽입 또는 도입될 수 있는 당분야에 공지된 플라스미드, 바이러스 또는 기타 매개체를 의미한다. 본 발명에 따른 상기 DNA 단편 및 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열은 발현 조절 서열에 작동 가능하게 연결될 수 있으며, 상기 작동 가능하게 연결된 유전자 서열과 발현 조절 서열은 선택 마커 및 복제 개시점(replication origin)을 같이 포함하고 있는 하나의 발현 벡터 내에 포함될 수 있다. In the present invention, the term "expression vector" refers to a plasmid, virus or other medium known in the art, into which the DNA fragment for chloroplast targeting and the polynucleotide sequence encoding the target protein according to the present invention can be inserted or introduced. do. The DNA fragment and the polynucleotide sequence encoding the target protein according to the present invention may be operably linked to an expression control sequence, wherein the operably linked gene sequence and the expression control sequence are selected markers and replication origin. It may be included in one expression vector containing together.

상기 "작동 가능하게 연결(operably linked)"된다는 것은 적절한 분자가 발현 조절 서열에 결합될 때 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결된 유전자 및 발현 조절 서열일 수 있다. 또한, "발현 조절 서열(expression control sequence)"이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 폴리뉴클레오티드 서 열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 실시하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. “Operably linked” can be genes and expression control sequences linked in such a way as to enable gene expression when the appropriate molecule is bound to the expression control sequences. In addition, "expression control sequence" refers to a DNA sequence that controls the expression of a polynucleotide sequence operably linked in a particular host cell. Such regulatory sequences include promoters for carrying out transcription, any operator sequence for regulating transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosomal binding sites, and sequences that control termination of transcription and translation.

상기에서 프로모터로는 식물체 내에 삽입 유전자를 발현시킬 수 있는 것이라면 특별히 제한되지 않으며, 상기 프로모터의 예로는 이에 한정되지는 않으나, CaMV의 35S RNA 및 19S RNA 프로모터; 피크워트 모자이크 비루스(FMV)에서 유래한 전장 전사 프로모터 및 TMV의 코트 단백질 프로모터를 들 수 있다. 또한 식물 세포 내로 본 발명에 따른 상기 DNA 단편 및 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 도입시키기 위한 적합한 벡터로는 Ti 플라스미드 및 식물 바이러스 벡터가 있다. 상기 적합한 벡터의 예로는 이에 한정되지는 않으나, pCHF3, pPZP, pGA 및 pCAMBIA 계열과 같은 바이너리벡터를 사용하는 것이 바람직하다. 당업자라면 본 발명에 따른 상기 DNA 단편 및 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 도입시키는데 적합한 벡터를 선택할 수 있으며, 본 발명에서는 본 발명에 따른 상기 DNA 단편 및 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 식물 세포내로 도입할 수 있는 벡터라면 어떠한 벡터라도 모두 사용할 수 있다. The promoter is not particularly limited as long as it can express an insertion gene in a plant. Examples of the promoter include, but are not limited to, 35S RNA and 19S RNA promoters of CaMV; Full length transcriptional promoters derived from Peak Water Mosaic Virus (FMV) and Coat protein promoters of TMV. Also suitable vectors for introducing the DNA fragments according to the invention and polynucleotide sequences encoding the desired proteins into plant cells are Ti plasmids and plant viral vectors. Examples of suitable vectors include, but are not limited to, binary vectors such as pCHF3, pPZP, pGA and pCAMBIA series. Those skilled in the art can select a vector suitable for introducing the DNA fragment and the polynucleotide sequence encoding the protein of interest according to the present invention, in the present invention plant cell polynucleotide sequence encoding the DNA fragment and the protein of interest Any vector can be used as long as it can be introduced into it.

또한, 본 발명에 따른 상기 재조합 벡터는 프로모터 및 상기 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 사이에 서열번호 20 내지 31로 이루어진 군 중에서 선택되는 어느 하나의 단백질 번역 효율 증진용 염기서열이 추가적으로 작동가능하게 연결될 수 있다. In addition, the recombinant vector according to the present invention may be operably linked between any one of the promoter and the chloroplast targeting DNA fragments of any one selected from the group consisting of SEQ ID NO: 20 to 31 for enhancing protein translation efficiency.

본 발명에서 상기 “단백질 번역 효율 증진용 염기서열”은 본 발명자들이 이전에 출원한 바 있는 특허출원 제2009-0081403호에 기재된 5‘비번역 부위(5’UTR:5’untranslated region)의 염기서열로서 목적 단백질을 고효율로 번역(translation)할 수 있는 활성을 가진 염기서열을 말한다. In the present invention, the "nucleotide sequence for improving protein translation efficiency" is the base sequence of the 5 'untranslated region (5'UTR: 5'untranslated region) described in the present patent application No. 2009-0081403 As a nucleotide sequence having an activity capable of translating the target protein with high efficiency.

일반적으로 mRNA의 5‘비번역 부위(5' untranslated region, UTR)는 유전자 발현의 전사 후 조절, 핵 밖으로의 mRNA 수송의 조절, 단백질 번역의 효율 및 mRNA 의 안정성 조절에서 중요한 역할을 하는 것으로 알려진 바 있다. 특히, 5' UTR은 리더 시퀀스로도 알려져 있으며, 박테리아에서는 샤인-달가노 시퀀스(Shine-Delarno sequence, AGGAGGU)라고 알려져 있는 리보솜 결합 부위(ribosome binding site, RBS)를 포함한다. 이러한 5’UTR의 길이는 백 또는 그 이상의 뉴클레오티드로 되어 있고, 3’UTR의 길이는 그보다 더 긴 몇 킬로베이스로 이루어져 있다. 또한, 원핵생물에 5’UTR에 위치한 리보솜 결합 부위 시퀀스로 알려진 샤인-달가노 시퀀스(Shine-Dalgarno sequence)와 같이 정해진 위치는 아니지만 진핵생물에서도 리보솜 결합 부위 시퀀스라 할 수 있는 5’UTR에 속한 시퀀스들에 관한 연구 결과가 보고된 바 있다(Kozak M, 1987, Hamilton 외 1987, Yamauchi 외 1991, Joshi 외 1997).    In general, the 5 'untranslated region (UTR) of mRNA is known to play an important role in post-transcriptional regulation of gene expression, regulation of mRNA transport out of the nucleus, efficiency of protein translation and regulation of mRNA stability. have. In particular, the 5 'UTR is also known as the leader sequence and contains a ribosome binding site (RBS), known in bacteria as the Shine-Delarno sequence (AGGAGGU). This 5 'UTR is one hundred or more nucleotides in length, and the 3' UTR is several kilobases longer. In addition, a sequence belonging to 5'UTR, which is not a predetermined position such as a Shine-Dalgarno sequence, which is known as a ribosome binding site sequence located at 5'UTR in prokaryotes, is a sequence belonging to 5'UTR, which is also a ribosome binding site sequence in eukaryotes. Have been reported (Kozak M, 1987, Hamilton et al. 1987, Yamauchi et al. 1991, Joshi et al. 1997).

또한, mRNA의 번역(translation)은 그 효율에 따라 단백질 생산량이 변화될 수 있는데, 이것은 유전자 조절에 있어 매우 중요하다고 할 수 있다. 5’UTR의 특징은 주로 mRNA 번역을 조절하는데 있으며, 5’UTR의 일부인 번역 개시코돈 주변 시퀀스의 성분(context)이 번역 효율 조절에 이용되는데(Xiong W 외, 2001; Rogozin IB 외, 2001; Gallie DR 외, 1989; Mignone F 외, 2002; Kawaguchi R 외, 2002,2005), 그 대표적인 예로는 리불로스 비스포스페이트 카복시라아제/옥시게나아제(RUBISCO)의 작은 서브유니트(subunit; RbcS) 유전자의 5’UTR이 사용되고 있다.In addition, translation of mRNA may change protein production depending on its efficiency, which is very important for gene regulation. The 5'UTR is mainly used to regulate mRNA translation, and the context of the sequence around the translation initiation codon, which is part of the 5'UTR, is used to regulate translation efficiency (Xiong W et al., 2001; Rogozin IB et al., 2001; Gallie). DR et al., 1989; et al Mignone F, 2002; Kawaguchi R et al., 2002,2005), and typical examples are the small subunit of ribul Los bisphosphate carboxy la kinase / octanoic cyclooxygenase (RUBISCO) (subunit; RbcS) 5 of the gene 'UTR is being used.

따라서 본 발명에서는 Cab 87 단편에 의한 목적 단백질의 엽록체로의 이동과 함께 단백질의 번역 증진 효과를 통해 목적 단백질을 대량생산 할 수 있도록 상기 단백질 번역 효율 증진용 염기서열로서 특허출원 제2009-0081403호에서 규명된 바 있는 5’UTR 서열을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 하기 표에 기재된 서열번호 20 내지 31로 표시되는 5’UTR 서열을 사용할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 상기 특허출원 제2009-0081403호의 전문을 본 발명에서 인용문헌으로 참조하였으며, 본 발명의 일실시예에서 제작한 본 발명에 따른 Cab 87 단편 및 단백질 번역 효율 증진용 염기서열로서 하기 UTR 35(서열번호 25)의 서열을 포함하는 재조합 벡터의 개열지도를 도 1c 및 도 1d에 각각 나타내었다. Therefore, in the present invention, in the patent application No. 2009-0081403 as a base sequence for enhancing the protein translation efficiency to mass-produce the target protein through the effect of the translation of the protein to the chloroplast of the target protein by the Cab 87 fragment 5'UTR sequences that have been identified can be used, preferably 5'UTR sequences represented by SEQ ID NOs: 20 to 31 described in the table below. In addition, in the present invention, the entirety of the patent application No. 2009-0081403 was referred to by reference in the present invention, Cab 87 fragments according to the present invention produced in one embodiment of the present invention and as a base sequence for enhancing protein translation efficiency A cleavage map of the recombinant vector comprising the sequence of UTR 35 (SEQ ID NO: 25) is shown in FIGS. 1C and 1D, respectively.

5'UTR 번호5'UTR number 염기서열Base sequence 서열번호SEQ ID NO: UTR 1UTR 1 AGAGAAGACGAAACACAAAAGAGAGAAGACGAAACACAAAAG 2020 UTR 2UTR 2 GAGAGAAGAAAGAAGAAGACGGAGAGAAGAAAGAAGAAGACG 2121 UTR 6UTR 6 AAAACTTTGGATCAATCAACAAAAACTTTGGATCAATCAACA 2222 UTR 7UTR 7 CTCTAATCACCAGGAGTAAAACTCTAATCACCAGGAGTAAAA 2323 UTR 24UTR 24 AGAAAAGCTTTGAGCAGAAACAGAAAAGCTTTGAGCAGAAAC 2424 UTR 35UTR 35 AACACTAAAAGTAGAAGAAAAAACACTAAAAGTAGAAGAAAA 2525 U1 AAAU1 AAA AGAGAAGACGAAACACAAAAAAGAGAAGACGAAACACAAAAA 2626 U1 CCCU1 CCC AGAGAAGACGAAACACAACCCAGAGAAGACGAAACACAACCC 2727 U1 GGGU1 GGG AGAGAAGACGAAACACAAGGGAGAGAAGACGAAACACAAGGG 2828 U1(-4,5G)   U1 (-4,5G) AGAGAAGACGAAACACGGAAGAGAGAAGACGAAACACGGAAG 2929 U1(-4,5C)   U1 (-4,5C) AGAGAAGACGAAACACCCAAGAGAGAAGACGAAACACCCAAG 3030 UAAG     UAAG AAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAGAAG 3131

한편, 형질전환 식물체 또는 세포내에서 목적 단백질을 과발현시키는 경우, 단백질이 분해(proteolytic degradation)되는 현상들이 종종 발생한다. 그러나 다양한 세포내 소기관으로 외래 단백질을 타겟팅할 경우에는 이들 단백질을 보다 안정적으로 저장할 수 있으며, 특히, 목적 단백질을 엽록체로 타겟팅할 경우, 식물의 엽록체 내에는 단백질 프로세싱에 필요한 최소한의 프로테아제(protease)만을 포함하고 있으므로 목적 단백질이 프로테아제에 의해 분해되는 것을 방지함으로써 엽록체 내에 고농도로 저장할 수 있음을 의미한다.On the other hand, in the case of overexpressing a target protein in a transgenic plant or cell, the phenomenon of proteolytic degradation often occurs. However, when targeting foreign proteins with various intracellular organelles, these proteins can be stored more stably. In particular, when target proteins are targeted to chloroplasts, the plant's chloroplasts contain only the minimum amount of protease required for protein processing. This means that the protein of interest can be stored at a high concentration in the chloroplast by preventing the protein of interest from being degraded by the protease.

따라서 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 단백질의 번역 효율을 증진시키는 염기서열 포함하는 본 발명의 재조합 벡터를 사용할 경우에는 상기 벡터에 연결된 목적 단백질을 높은 효율로 엽록체에 타겟팅시킬 수 있는 효과뿐만 아니라 목적 단백질을 높은 수준으로 축적시켜 대량 생산할 수 있는 효과가 있다.Therefore, when using the recombinant vector of the present invention comprising a nucleotide sequence for enhancing the translation efficiency of the chloroplast targeting DNA and protein according to the present invention, as well as the effect of targeting the target protein linked to the vector to the chloroplast with high efficiency There is an effect that can be mass produced by accumulating the target protein to a high level.

본 발명의 일실시예에 있어서, 단백질 번역효율을 증진시키는 UTR 35 서열(서열번호 25의 염기서열)과 목적 단백질로 녹색 형광 단백질(GFP)을 작동 가능하게 연결한 재조합 벡터와 UTR 35 서열, Cab 87 단편의 염기서열 및 녹색 형광 단백질(GFP)을 코딩하는 염기서열이 작동 가능하게 연결한 재조합 벡터를 사용하여 애기장대를 형질전환시킨 후, 상기 애기장대에서 발현된 GFP 단백질의 양을 웨스턴 블럿을 통해 확인한 결과, Cab 87 단편을 포함한 벡터를 사용하였을 경우, Cab 87 단편을 포함하지 않은 벡터에 비해 단백질의 발현양이 약 6배 이상으로 증가되는 것으로 나타났다(도 4 참조).In one embodiment of the present invention, a recombinant vector and UTR 35 sequence operably linked to a UTR 35 sequence (nucleotide sequence of SEQ ID NO: 25) and a target protein to enhance protein translation efficiency and a green fluorescent protein (GFP) as a target protein, Cab After transforming Arabidopsis with a recombinant vector operably linked to the nucleotide sequence of the 87 fragment and the nucleotide sequence encoding the green fluorescent protein (GFP), the amount of GFP protein expressed in the Arabidopsis pole was Western blot As a result, when the vector containing the Cab 87 fragment was used, the expression level of the protein was increased by about 6 times or more compared to the vector containing the Cab 87 fragment (see Fig. 4).

또한, 본 발명의 다른 일실시예에 있어서, 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형 질전환된 식물체 내에서 발현된 목적 단백질의 발현 정도를 정량적으로 측정한 결과, 발현된 목적 단백질의 양이 형질전환된 식물체에 존재하는 총 단백질의 약 0.5%에 해당하는 양인 것으로 확인되었고, 이러한 발현양은 종래에 엽록체 오일 바디로 단백질을 타겟팅하여 단백질의 축적율을 높일 수 있다고 알려진 올레오신(oleosin)의 0.13%의 발현 효율에 비해 월등히 우수한 것으로 나타났다(도 5 참조). Further, in another embodiment of the present invention, as a result of quantitatively measuring the expression level of the target protein expressed in the plant transformed with the recombinant vector according to the present invention, the amount of the target protein expressed is transformed. It was found that the amount corresponds to about 0.5% of the total protein present in the plant, and this expression amount is 0.13% of oleosin, which is known to increase the protein accumulation rate by targeting the protein with chloroplast oil bodies. It was shown to be superior to the efficiency (see FIG. 5).

따라서 상기 결과를 통해 본 발명자들은 본 발명에서 고안한 엽록체 타겟팅용 DNA 단편이 목적 단백질을 엽록체로 효과적으로 이동시킬 수 있으므로 세포질에 존재하는 각종 단백질 분해 효소로부터 목적 단백질의 분해를 효과적으로 억제시킴에 따라 궁극적으로 대량의 목적단백질을 생산할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 나아가 본 발명은 본 발명에 따른 상기 재조합 벡터를 당분야에 공지된 방법을 사용하여 식물체 내로 도입시킴으로써 형질전환된 식물을 제공할 수 있다. Therefore, through the above results, the inventors of the present invention can effectively move the target protein to the chloroplast targeting DNA fragments, thereby effectively inhibiting the degradation of the target protein from various proteolytic enzymes present in the cytoplasm. It was found that a large amount of the target protein can be produced. Furthermore, the present invention can provide a transformed plant by introducing the recombinant vector according to the present invention into the plant using a method known in the art.

상기 본 발명의 재조합 벡터를 식물체 내로 도입하는 방법은 이에 제한되지는 않으나, 아그로박테리움(Agrobacterium sp.)-매개에 의한 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커법(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리법(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 PEG(Polyethylenglycol)에 의한 침전법을 사용할 수 있다. 본 발명의 일실시예에서는 아그로박테리움(Agrobacterium sp.)-매개에 의한 방법을 사용하여 본 발명의 재조합 벡터로 애기장대를 형질전환시켰다.A method of introducing into the plant the recombinant vector of the present invention is useful for but not limited to Agrobacterium (Agrobacterium sp.) - method according to the parameters, the particle gun bombardment method (particle gun bombardment), silicon carbide whisker methods (Silicon carbide whiskers), sonication, electroporation and precipitation by polyethylene glycol (PEG) may be used. In an embodiment of the present invention Agrobacterium (Agrobacterium sp.) - using the method mediated by the Arabidopsis thaliana was transformed with the recombinant vector of the present invention.

또한, 상기 본 발명의 재조합 벡터로 형질전환된 식물, 즉, 식물체내에서 목적 단백질이 엽록체로 이동 및 축적되어 있어서 상기 목적 단백질을 고효율로 생산할 수 있는 식물은 당업계의 통상적인 방법인 유성번식 방법 또는 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 보다 구체적으로 본 발명의 식물은 꽃의 수분과정을 통하여 종자를 생산하고 상기 종자로부터 번식하는 과정인 유성번식을 통해 수득할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 재조합 벡터로 식물체를 형질전환한 다음, 통상적인 방법에 따라 캘러스의 유도, 발근 및 토양 순화의 과정인 무성번식 방법을 통해 수득할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 식물의 절편체를 당업계에 공지된 적합한 배지에 치상한 다음 적정 조건으로 배양하여 캘러스의 형성을 유도하고, 신초가 형성되면 호르몬 무첨가 배지로 옮겨 배양한다. 약 2주 후 상기 신초를 발근용 배지에 옮겨서 뿌리를 유도한다. 뿌리가 유도된 다음 이를 토양에 이식하여 순화시킴으로써 본 발명에 따른 식물을 수득할 수 있다. 본 발명에서 형질전환된 식물은 전체 식물체 뿐만 아니라 그로부터 수득될 수 있는 조직, 세포 또는 종자를 포함할 수 있다.In addition, a plant transformed with the recombinant vector of the present invention, that is, a plant capable of producing the target protein with high efficiency because the target protein is moved and accumulated in the chloroplast in the plant, is a conventional breeding method in the art. Or through an asexual propagation method. More specifically, the plant of the present invention may be obtained through oily breeding, which is a process of producing seeds from the pollination process of flowers and breeding from the seeds. In addition, after transforming a plant with a recombinant vector according to the present invention, it can be obtained through an asexual propagation method which is a process of induction, rooting and soil purification of callus according to a conventional method. That is, the fragments of the plant transformed with the recombinant vector according to the present invention are inoculated into a suitable medium known in the art, and then cultured under appropriate conditions to induce the formation of callus, and when the shoots are formed, transfer to a hormone-free medium to culture. do. After about 2 weeks, the shoots are transferred to rooting medium to induce roots. The plant according to the invention can be obtained by root derivation, which is then transplanted into soil and purified. Plants transformed in the present invention may include whole plants as well as tissues, cells or seeds obtainable therefrom.

본 발명에서 상기 식물체는 쌍자엽 식물 또는 단자엽 식물일 수 있으며, 상기 쌍자엽 식물로는 이에 제한되지는 않으나, 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추,감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근 및 샐러리일 수 있고, 상기 단자엽 식물로는 이에 제한되지는 않으나, 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파일 수 있다.In the present invention, the plant may be a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant, and the dicotyledonous plant is not limited thereto, but the Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, Chinese cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach , Pears, strawberries, watermelons, melons, cucumbers, carrots and celery. The monocotyledonous plants may include, but are not limited to, rice, barley, wheat, rye, corn, sugarcane, oats and onions.

나아가, 본 발명은 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산하는 방법을 제공할 수 있다.Furthermore, the present invention can provide a method for mass-producing a target protein from a plant transformed with the recombinant vector according to the present invention.

본 발명에서 사용될 수 있는 상기 목적 단백질은 본 발명에 따른 유전공학적 방법으로 생산하고자 하는 단백질을 말하는 것으로, 특별히 제한되지는 않는다. 바람직하게는 상업적 용도, 즉, 농업적 또는 의약학적으로 유용하게 이용될 수 있어 대량으로 생산될 필요가 있는 단백질들이 포함될 수 있으며, 이러한 단백질로는 이에 한정되는 것은 아니지만, 혈청 단백질(예, 인자 VII, VIII 및 IX를 포함한 혈액 인자), 면역글로불린, 사이토카인(예, 인터루킨), α-, β- 및 γ-인터페론, 콜로니 자극 인자(G-CSF 및 GM-CSF 포함), 혈소판 유도된 성장 인자(PDGF), 포스포리파제-활성화 단백질(PLAP), 인슐린, 종양 괴사 인자(TNF), 성장 인자(예, TCFα 또는 TGFβ와 같은 조직 성장 인자 및 내피 성장 인자), 호르몬(예, 소낭-자극 호르몬, 갑상선-자극 호르몬, 항이뇨 호르몬, 색소성 호르몬 및 부갑상선 호르몬, 황체호르몬 분비 호르몬 및 이의 유도체), 칼시토닌(calcitonin), 칼시토닌 유전자 관련 펩타이드(Calcitonin Gene Related Peptide; CGPR), 엔케팔린(enkephalin), 소마토메딘, 에리스로포이에틴, 시상하부 분비 인자, 프롤락틴, 만성 고나도트로핀, 조직 플라스미노겐 활성화제, 성장호르몬 분비 펩타이드(growth hormone releasing peptide; GHPR), 흉선 체액성 인자(thymic humoral factor; THF) 등이 포함될 수 있다. 또한, 본 발명의 목적 단백질은 효소를 포함할 수 있으며, 이러한 예로는 탄수화물-특이적 효소, 단백질분해 효소, 산화환원 효소, 트랜스퍼라제, 하이드롤라제, 라이아제, 이소머라제 및 리가제가 포함될 수 있다. 또한, 상기 목적 단백질로서 리포터 단백질들이 포함될 수 있는데, 상기 리포터 단백질은 리포터 유전자에 의해 발현된 단백질로서 그 존재에 의해서 세포 내에서의 그의 활성을 알려주는 표지 단백질을 말한다. The target protein that can be used in the present invention refers to a protein to be produced by the genetic engineering method according to the present invention, is not particularly limited. Preferably for commercial use, i.e., agriculturally or medically useful, may include proteins that need to be produced in large quantities, such as, but not limited to, serum proteins (e.g. Factor VII , Blood factors including VIII and IX), immunoglobulins, cytokines (eg interleukin), α-, β- and γ-interferons, colony stimulating factors (including G-CSF and GM-CSF), platelet induced growth factors (PDGF), phospholipase-activated protein (PLAP), insulin, tumor necrosis factor (TNF), growth factor (e.g. tissue growth factor and endothelial growth factor such as TCFα or TGFβ), hormones (e.g. vesicle-stimulating hormone , Thyroid-stimulating hormone, antidiuretic hormone, pigment and parathyroid hormone, progesterone-releasing hormone and derivatives thereof, calcitonin, calcitonin gene related peptide (CGPR), enke Enkephalin, somatomedin, erythropoietin, hypothalamic secretion factor, prolactin, chronic gonadotropin, tissue plasminogen activator, growth hormone releasing peptide (GHPR), thymic humoral factor (thymic) humoral factor (THF) and the like. In addition, the protein of interest of the present invention may include enzymes, and examples thereof may include carbohydrate-specific enzymes, proteolytic enzymes, redox enzymes, transferases, hydrolases, lyases, isomerases and ligases. have. In addition, reporter proteins may be included as the target protein, which is a protein expressed by a reporter gene, and indicates the activity of its activity in the cell by its presence.

본 발명의 일실시예에서는 상기 목적 단백질로 녹색 형광 단백질(GFP)를 사용하였다.In one embodiment of the present invention, green fluorescent protein (GFP) was used as the target protein.

상기 형질전환된 식물체로부터 목적 단백질을 생산하는 방법은 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 목적 단백질을 암호화하는 염기서열이 프로모터와 작동 가능하게 연결된 본 발명에 따른 재조합 벡터를 식물체에 도입하거나 또는 상기 재조합 발현 벡터로 세포를 형질전환시킨 다음, 목적 단백질이 발현되도록 적당한 시간 동안 배양한 후, 형질전환된 식물 또는 세포로부터 수득할 수 있다. 이때 상기 목적 단백질을 발현시키는 방법은 당업계에 공지된 방법이라면 모두 사용가능하다. 또한, 형질전환된 식물 또는 세포에서 고발현된 목적 단백질의 회수는 당업계에 공지된 다양한 분리 및 정제 방법을 통해 수행할 수 있으며, 통상적으로 세포 조각(cell debris) 등을 제거하기 위하여 상기 세포 용해물을 원심분리한 후, 침전, 예를 들어, 염석(황산암모늄 침전 및 인산나트륨 침전), 용매 침전(아세톤, 에탄올 등을 이용한 단백질 분획 침전) 등을 수행할 수 있고, 투석, 전기영동 및 각종 컬럼 크로마토그래피 등을 수행할 수 있다. 상기 크로마토그래피로는 이온교환 크로마토그래피, 겔-침투 크로마토그래피, HPLC, 역상-HPLC, 친화성 컬럼 크로마토그래피 및 한외여과 등의 기법을 단독 또는 조합으로 적용시켜 본 발명의 목적 단백질을 정제할 수 있다(Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.(1982); Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989); Deutscher, M., Guide to Protein Purification Methods Enzymology, vol. 182. Academic Press. Inc., San Diego, CA(1990)).The method for producing a target protein from the transformed plant comprises introducing a recombinant vector according to the present invention in which a chloroplast targeting DNA fragment according to the present invention and a nucleotide sequence encoding the target protein are operably linked to a promoter or The cells can be transformed with the recombinant expression vector, then incubated for a suitable time to express the protein of interest, and then obtained from the transformed plant or cell. At this time, the method of expressing the target protein may be any method known in the art. In addition, recovery of the target protein highly expressed in the transformed plant or cell can be carried out through a variety of separation and purification methods known in the art, usually for removing the cell debris, etc. After centrifugation of the seafood, precipitation, for example, salting out (ammonium sulfate precipitation and sodium phosphate precipitation), solvent precipitation (protein fraction precipitation using acetone, ethanol, etc.) can be performed, and dialysis, electrophoresis and various Column chromatography, and the like. As the chromatography, a target protein of the present invention may be purified by applying techniques such as ion exchange chromatography, gel-penetration chromatography, HPLC, reverse phase-HPLC, affinity column chromatography, and ultrafiltration alone or in combination. (Maniatis et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1982); Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d Ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989) Deutscher, M., Guide to Protein Purification Methods Enzymology, vol. 182. Academic Press. Inc., San Diego, CA (1990)).

또한, 본 발명에서는 상기 형질전환된 식물체로부터 목적 단백질을 보다 간편하고 빠르게 분리 및 정제하기 위해 앞서 기술한 본 발명의 재조합 벡터에 셀룰라제의 셀룰로오스-결합 도메인(cellulose-binding domain: CBD)을 코딩하는 염기서열, 바람직하게는 서열번호 32로 표시되는 염기서열을 추가적으로 작동 가능하게 연결된 재조합 벡터를 제조하였다.In addition, the present invention is to encode the cellulose-binding domain (CBD) of the cellulase in the recombinant vector of the present invention described above to more easily and quickly separate and purify the target protein from the transformed plant A recombinant vector was additionally operably linked to a nucleotide sequence, preferably the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 32.

따라서 본 발명에서는 셀룰로오스-결합 도메인을 포함하는 재조합 벡터를 사용함에 따라 발현된 목적 단백질이 셀룰로오스 결합 도메인과 융합된 형태일 수 있으며, 따라서 셀룰로오스 담체를 컬럼으로 이용하는 크로마토그래피를 통하여 용이하게 분리 및 정제할 수 있다. Therefore, in the present invention, the target protein expressed by using a recombinant vector including a cellulose-binding domain may be in a fused form with the cellulose-binding domain, and thus, it may be easily separated and purified through chromatography using a cellulose carrier as a column. Can be.

또한, 이렇게 생산된 융합된 형태의 목적 단백질은 적절한 효소 등을 이용하여 셀룰로오스 결합 도메인을 절단한 다음 추가적인 분리 정제 과정을 거쳐서 비융합된 형태의 목적 단백질을 생산할 수 있다. In addition, the produced protein of the fused form can be used to cut the cellulose binding domain using an appropriate enzyme, etc., and then to further separate and purify to produce a non-fused form of the target protein.

본 발명의 일실시예에서는 프로모터, 단백질의 번역을 증진시키는 염기서열, 본 발명의 엽록체 타겟팅용 DNA 서열 및 목적 단백질(GFP)을 코딩하는 염기서열이 포함된 벡터에 셀룰로오스-결합 도메인(cellulose-binding domain: CBD)이 작동가능하게 연결된 재조합 벡터를 식물체에 도입하였을 경우, 형질전환된 식물체로부터 고발현된 목적 단백질을 셀룰로오스-결합 도메인을 이용하여 거의 90%에 가까운 수율로 분리 및 정제할 수 있음을 확인하였다. 또한, CBD 서열이 연결된 상기 재조합 벡터에 TEV 프로테아제 사이트를 추가 연결한 벡터를 사용하였을 경우, TEV 프로테아제에 의해 CBD가 절단되어 비융합된 목적 단백질만을 정제할 수 있음을 확인하였다.In one embodiment of the present invention, a cellulose-binding domain (cellulose-binding) in a vector including a promoter, a nucleotide sequence for enhancing protein translation, a chloroplast targeting DNA sequence, and a nucleotide sequence encoding a target protein (GFP) When a recombinant vector operably linked to a domain (CBD) is introduced into a plant, a highly expressed target protein from the transformed plant can be isolated and purified in almost 90% yield using a cellulose-binding domain. Confirmed. In addition, when using a vector in which the TEV protease site was additionally linked to the recombinant vector linked to the CBD sequence, it was confirmed that only the target protein in which the CBD was cleaved by the TEV protease was purified.

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.

<< 실시예Example 1> 1>

엽록체로 With chloroplasts 타겟팅을Targeting 위한  for CabCab 트렌지트Transit 시퀀스의Sequence of 제작 making

본 발명자들은 목적하는 단백질을 엽록체로 타겟팅하여 안정한 상태로 저장 및 생산하기 위해 Cab(엽록소 a/b 결합 단백질)의 서열을 이용하여 다음과 같이 여러 가지 단편들을 제작하였다. 즉, 서열번호 1에 기재된 Cab의 DNA 서열을 주형으로 하고 하기 표 1에 기재된 프라이머들을 사용하여 PCR 방법을 통해 하기 표 2에 기재된 Cab7, Cab17, Cab27, Cab47, Cab67 및 Cab87의 단편들, 즉, Cab 트렌지트(transit) 펩타이드 절편들을 각각 제작하였다.The present inventors produced various fragments as follows using the sequence of Cab (chlorophyll a / b binding protein) in order to target the protein of interest as chloroplasts and store and produce it in a stable state. That is, fragments of Cab7, Cab17, Cab27, Cab47, Cab67 and Cab87 described in Table 2 below, namely, by PCR using the DNA sequence of Cab described in SEQ ID NO: 1 as a template and the primers described in Table 1 below, Cab transit peptide fragments were prepared respectively.

[표 1] [Table 1]

Cab 단편의 제작을 위해 사용한 프라이머 서열Primer Sequences Used for the Construction of Cab Fragments

Cab 단편Cab fragment 프라이머 서열Primer sequence 서열번호SEQ ID NO: Cab 87 FCab 87 F 5'-ATGGCGTCGAACTCGCTTATG-3' 5'-ATGGCGTCGAACTCGCTTATG-3 ' 22 Cab 87 RCab 87 R 5'-CTCTGACTCTTTGTATCTCTCA-3'  5'-CTCTGACTCTTTGTATCTCTCA-3 ' 33 Cab 67 FCab 67 F 5'-CGTATCAGAATGGCTGCTCACATGAGTAAAGGAGAAGAACTT-3' 5'-CGTATCAGAATGGCTGCTCACATGAGTAAAGGAGAAGAACTT-3 ' 44 Cab 67 RCab 67 R 5' AAGTTCTTCTCCTTTACTCATCCCAAAGTCACCAGGAGCAGA-3' 5 'AAGTTCTTCTCCTTTACTCATCCCAAAGTCACCAGGAGCAGA-3' 55 Cab 47 FCab 47 F 5'-CGTATCAGAATGGCTGCTCACATGAGTAAAGGAGAAGAACTT-3' 5'-CGTATCAGAATGGCTGCTCACATGAGTAAAGGAGAAGAACTT-3 ' 66 Cab 47 RCab 47 R 5'-AAGTTCTTCTCCTTTACTCATGTGAGCAGCCATTCTGATACG-3' 5'-AAGTTCTTCTCCTTTACTCATGTGAGCAGCCATTCTGATACG-3 ' 77 Cab 27 FCab 27 F 5'-CTTCCAAGTCTAAATTCGTAATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3' 5'-CTTCCAAGTCTAAATTCGTAATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3 ' 88 Cab 27 RCab 27 R 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATTACGAATTTAGACTTGGAAG-3' 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATTACGAATTTAGACTTGGAAG-3 ' 99 Cab 17 FCab 17 F 5'-TAGCCGCCGTGTACCCTTCGATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3' 5'-TAGCCGCCGTGTACCCTTCGATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3 ' 1010 Cab 17 RCab 17 R 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATCGAAGGGTACACGGCGGCTA-3' 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATCGAAGGGTACACGGCGGCTA-3 ' 1111 Cab 7 FCab 7 F 5'-ATGGCGTCGAACTCGCTTATGATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3' 5'-ATGGCGTCGAACTCGCTTATGATGAGTAAAGGAGAAGAACT-3 ' 1212 Cab 7 RCab 7 R 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATCATAAGCGAGTTCGACGCCAT-3' 5'-AGTTCTTCTCCTTTACTCATCATAAGCGAGTTCGACGCCAT-3 ' 1313

[표 2][Table 2]

Cab 단편의 아미노산 서열 Amino acid sequence of the Cab fragment

서열번호SEQ ID NO: 아미노산 서열Amino acid sequence 서열번호 14(Cab 87) SEQ ID NO: 14 (Cab 87) MASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAHWMPGEPRPAYLDGSAPGDFG FDPLGLGEVPANLERYKESEMASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAHWMPGEPRPAYLDGSAPGDFG FDPLGLGEVPANLERYKESE 서열번호 15(Cab 67) SEQ ID NO: 15 (Cab 67) MASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAHWMPGEPRPAYLDGSAPGDFGMASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAHWMPGEPRPAYLDGSAPGDFG 서열번호 16(Cab 47) SEQ ID NO: 16 (Cab 47) MASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAHMASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVSAGVPLPNAGNVGRIRMAAH 서열번호 17(Cab 27) SEQ ID NO: 17 (Cab 27) MASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFVMASNSLMSCGIAAVYPSLLSSSKSKFV 서열번호 18(Cab 17) SEQ ID NO: 18 (Cab 17) MASNSLMSCGIAAVYPSMASNSLMSCGIAAVYPS 서열번호 19(Cab 7) SEQ ID NO: 19 (Cab 7) MASNSLMMASNSLM

<< 실시예Example 2> 2>

CabCab 트렌지트Transit 시퀀스를Sequence 포함한 엽록체  Chloroplasts containing 타겟팅용For targeting 재조합 벡터의 제작  Construction of Recombinant Vectors

상기 실시예 1에서 제작한 Cab7, Cab17, Cab27, Cab47, Cab67 및 Cab87의 트렌지트 펩타이드 단편들에 대하여 이들 중 목적 단백질의 엽록체로의 타겟팅 효과가 가장 우수한 단편들을 확인하기 위해 상기 단편들을 포함하는 재조합 벡터를 다음과 같은 방법으로 제작하였다. 즉, 칼라플라워 모자이크 바이러스 35S 프로모터 및 단백질의 번역(translation) 효율을 증진시키는 DNA 단편, 즉, 5‘UTR(5' untranslated region) 서열로서, 본 발명자들이 개발하여 특허출원(제2009-0081403호)한 바 있는 하기 서열번호 25로 이루어진 염기서열, 녹색 형광단백질(GFP)을 코딩하는 유전자 서열 및 35S 터미너이터(NOS)를 함유하는 종결 코돈을 포함하는 서열의 영역을 통상적으로 사용하는 벡터인 326 벡터에 연결하여 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅 재조합 벡터인 326-35S-UTR35:Cab 절편(Cab7, 17, 27, 47, 67 또는 87):GFP:NOS를 제작하였으며, 도 1a에는 본 발명에 따라 제작한 재조합 벡터에서 35Sp-UTR35:Cab 절편들:GFP:NOS의 순차적인 연결을 나타내었고, 상기 제작한 벡터들 중에서 Cab 87 절편을 함유한 재조합 발현 벡터인 326-35S-UTR35:Cab87:GFP:NOS벡터의 개열지도를 도 1c에 나타내었다.For the transient peptide fragments of Cab7, Cab17, Cab27, Cab47, Cab67, and Cab87 prepared in Example 1, these fragments were included to identify the fragments having the highest targeting effect to the chloroplasts. Recombinant vectors were constructed in the following manner. In other words, as a DNA fragment, that is, a 5'UTR (5 'untranslated region) sequence, which enhances the translation efficiency of the color flower mosaic virus 35S promoter and protein, the inventors have developed and applied for a patent (No. 2009-0081403) 326, a vector which typically uses a region of the sequence comprising the nucleotide sequence consisting of SEQ ID NO: 25, a gene sequence encoding a green fluorescent protein (GFP), and a stop codon containing a 35S terminator (NOS) A 326-35S-UTR35: Cab fragment (Cab7, 17, 27, 47, 67 or 87): GFP: NOS, which was a chloroplast targeting recombinant vector according to the present invention, was prepared by connecting to a vector, and FIG. 1A was prepared according to the present invention. Sequential linkage of 35Sp-UTR35: Cab fragments: GFP: NOS in one recombinant vector, 326-35S-UTR35: Cab87: GFP: NOS, a recombinant expression vector containing Cab 87 fragments, was produced A cleavage map of the vector is shown in Fig. 1C. .

서열번호 25 UTR 서열 : 5‘-AACACTAAAAGTAGAAGAAAA-3 SEQ ID NO: 25 UTR Sequence: 5'-AACACTAAAAGTAGAAGAAAA-3

<< 실시예Example 3> 3>

형광현미경 분석 및 웨스턴 블럿을 통한 엽록체 타겟팅의 최적 Cab 트렌지트 시퀀스의 선정Selection of Optimal Cab Transient Sequences for Chloroplast Targeting by Fluorescence Microscopy and Western Blot

상기 실시예 2에서 제작한 각 6개의 Cab 절편(Cab7, 17, 27, 47, 67 또는 87)을 포함하는 재조합 벡터들을 당업계에 잘 알려진 PEG-매개성 형질전환 방법(PEG-mediated transformation)(Jin et al., Plant Cell 13: 1511-1526, 2001)을 사용하여 애기장대를 형질전환시켰고, 형질전환된 애기장대 식물체를 대상으로 형광 현미경 분석 및 웨스턴 블럿팅 분석을 통해 각 Cab 절편들에 의한 GFP 단백질의 발현 및 엽록체로의 이동을 관찰하였다. Recombinant vectors comprising each of the six Cab fragments prepared in Example 2 (Cab7, 17, 27, 47, 67 or 87) were PEG-mediated transformation methods well known in the art ( Jin et al., Plant Cell 13: 1511-1526, 2001) were used to transform Arabidopsis vulgaris. The transformed Arabidopsis plants were subjected to fluorescence microscopy and Western blotting analysis. Expression of GFP protein and migration to chloroplasts were observed.

상기 형광 현미경에 의한 분석은 상기 재조합 벡터들을 애기장대로 형질전환 시키고 24시간 후, Cab 절편과 연결된 형광을 띄는 단백질인 GFP의 형광 정도를 현미경을 통해 육안으로 관찰하였으며, 상기 웨스턴 블럿팅은 상기 본 발명에 따른 재조합 벡터들로 형질전환된 애기장대 잎을 23℃의 인공 환경실에서 24시간 보관한 다음, 보관용액인 W5 용액(154mM NaCl, 125mM CaCl2,5mM KCl,5mM Glucose,1.5mM MES, pH 5.6)을 제거한 뒤, 단백질 추출을 위해 변성 완충용액(denaturation buffer ; 10% SDS, β-mercaptoethanol)을 넣고 원형질체를 깨뜨린 후 끓는 물에서 중탕하고 4 ℃, 13,000 rpm 에서 10분 동안 원심 분리하여 침전물과 상등액을 분리하였다. 이후 분리된 상등액을 SDS-PAGE 전기영동시킨 후, 단일클론성 항-GFP 항체(monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381)를 이용하여 면역 블럿팅을 수행함으로써 Cab 절편들에 의한 GFP의 엽록체로의 이동 및 GFP 단백질 발현량을 분석하였다.In the analysis by fluorescence microscopy, the recombinant vectors were transformed into the Arabidopsis and 24 hours later, the degree of fluorescence of GFP, a fluorescent protein linked to Cab fragments, was visually observed through a microscope. The Arabidopsis leaves transformed with the recombinant vectors according to the present invention were stored in an artificial environment room at 23 ° C. for 24 hours, and then W5 solution (154 mM NaCl, 125 mM CaCl 2 , 5 mM KCl, 5 mM Glucose, 1.5 mM MES, and storage solution). pH 5.6), remove the denatured buffer (10% SDS, β-mercaptoethanol) for protein extraction, break the protoplasts, and then bathe in boiling water and centrifuge for 10 minutes at 4 ℃, 13,000 rpm. And supernatant were separated. The supernatant was then subjected to SDS-PAGE electrophoresis, followed by immunoblotting using monoclonal anti-GFP antibody (Clontech cat no. 632381). Migration and GFP protein expression levels were analyzed.

그 결과, 도 2에 나타낸 바와 같이, Cab 7, 17 및 27 절편이 포함된 재조합 벡터를 사용하였을 경우 원형질체에서 엽록체로 이동된 녹색 형광을 띈 GFP 단백질은 전혀 관찰 할 수 없었고, Cab 47의 경우에는 Cab 27에서 전혀 볼 수 없었던 엽록체로 이동된 일부의 녹색형광을 띈 GFP 단백질을 관찰할 수 있었다. 또한, Cab 47은 상당히 많은 녹색형광이 세포질에서 관찰된 반면, 일부만이 엽록체에서 관찰되는 것을 확인함으로써 엽록체 타겟팅 효율이 비록 떨어지지만 Cab의 서열에서 47 개의 아미노산이 녹색형광 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있는 최소 단위의 트렌지트 펩타이드임을 알 수 있다. 특히, 도면에서 보이는 붉은색은 엽록소에서 나오는 자체 형광색이므로 붉은색 위에 녹색 형광이 보이는 경우들에 대해서 Cab에 의해 GFP 단백질이 엽록체로 이동되었다고 판단할 수 있다. 또한, Cab 67의 경우에는 일부가 엽록체로 타겟팅이 되었지만 일부는 여전히 세포질에 남아있는 녹색형광을 관찰할 수 있었고, Cab 47에 비해서는 더 많은 녹색형광이 엽록체에서 관찰되는 것을 확인함으로써 Cab 67이 Cab 47 보다 엽록체로의 타겟팅 효율이 더 우수하다는 것을 알 수 있었다. 또한, Cab 87의 경우는 형광현미경에서 대부분의 녹색형광이 엽록체에서 관찰되었고, 반면 세포질에서는 거의 관찰되지 않았다. As a result, as shown in Figure 2, using a recombinant vector containing Cab 7, 17 and 27 fragments GFP protein with green fluorescence shifted from protoplasts to chloroplasts could not be observed at all, in the case of Cab 47 Some green fluorescent GFP proteins migrated to chloroplasts that were never seen in Cab 27 were observed. In addition, Cab 47 confirms that a significant amount of green fluorescence is observed in the cytoplasm, while only a few are observed in the chloroplast, though 47 nucleotides in the Cab's sequence can shift the green fluorescence protein to chloroplast, although the chloroplast targeting efficiency is lower. It can be seen that it is the minimum unit of the transient peptide. In particular, since the red color shown in the drawing is a self-fluorescence color coming from chlorophyll, it can be determined that the GFP protein is transferred to chloroplast by Cab for the cases where green fluorescence is seen on the red color. In addition, in the case of Cab 67, some were targeted to chloroplasts, but some were still able to observe the green fluorescence remaining in the cytoplasm, and compared to Cab 47, Cab 67 confirmed that more green fluorescence was observed in the chloroplast. It was found that the targeting efficiency to chloroplast was higher than that of 47. In the case of Cab 87, most of the green fluorescence was observed in the chloroplast under the fluorescence microscope, while almost no in the cytoplasm.

따라서 상기 결과를 통해 본 발명에서 제작한 Cab 절편들에 대해서 Cab 47이 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있는 최소 단위임을 알 수 있었으며, 나아가 Cab 87의 경우에는 90% 이상의 목적 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있는 엽록체 타겟팅 효율이 매우 우수하다는 것을 알 수 있었다. Therefore, it can be seen from the above results that Cab 47 is the smallest unit that can move the protein to chloroplasts for Cab fragments prepared in the present invention, and in the case of Cab 87, more than 90% of the target protein can be moved to chloroplasts. Chloroplast targeting efficiency was found to be very good.

또한, 웨스턴 블럿 결과 분석에 있어서, Cab 절편, 즉, Cab 트렌지트 펩타이드는 엽록체로 이동된 후에는 트렌지트 펩타이드를 특이적으로 절단하는 효소(transit peptidase)에 의해 절단이 일어나게 되고 따라서 웨스턴 블럿 상에서 그 밴드의 크기는 차이가 발생하게 된다. 따라서 엽록체로 이동하지 못하고 세포질에 잔류하는 녹색형광 단백질은 트렌지트 펩타이드가 그대로 연결된 큰 사이즈로 나타나는 반면 엽록체로 이동된 경우에는 효소에 의해 단백질이 절단되므로 작은 사이즈로 나타나게 된다. In addition, in the analysis of Western blot results, after the Cab fragment, ie, Cab Transit Peptide, was transferred to the chloroplast, cleavage was caused by a transit peptidase that specifically cleaves the Transit Peptide. The size of the band in the phase will be different. Therefore, the green fluorescent protein, which cannot move to chloroplasts and remains in the cytoplasm, appears as a large size in which the transgenic peptides are connected as it is, whereas when moved to chloroplasts, the protein is cleaved by enzymes and thus appears as a small size.

본 발명에 따른 상기 웨스턴 블럿 결과, 도 3에 나타낸 바와 같이, Cab 87의 경우에는 거의 대부분의 단백질이 잘려진 크기로 관찰됨에 따라 엽록체 내부로 GFP 단백질이 대부분 이동된 것으로 나타났고 엽록체로 이동되지 않아 잘려지지 않은 크기의 단백질은 매우 소량으로 검출되었다. 반면, Cab 67의 경우에는 약 50% 이상이 잘려진 단백질로 관찰됨에 따라 이 또한 엽록체 타겟팅의 효과가 있는 것으로 나타났으나 그 효율은 Cab 87에 비하면 다소 낮은 것으로 관찰되었고, 엽록체로 이동하지 못한 단백질의 경우에는 트렌지트 펩타이드를 포함한 전체의 크기 또는 중간체(intermediate) 형태의 크기로 관찰되었다. Cab 47의 경우에는 뚜렷한 이중 밴드로 관찰되었는데, 크기가 큰 밴드는 엽록체로의 이동 전 단백질을 나타낸 것이고, 작은 크기의 밴드는 엽록체로 이동된 단백질을 나타낸 것으로서 이동 효과가 50%에는 미치지 못하는 것으로 나타났다. 또한, Cab 27, 17, 7의 경우에는 상기 현미경 분석 결과에서 엽록체로 이동된 녹색형광을 전혀 관찰할 수 없었던 결과와 동일하게 엽록체로 이동되어 잘려진 형태의 단백질 밴드를 관찰할 수 없었으며 엽록체로 전혀 이동하지 못하고 세포질에 남아있는 전체 크기의 단백질만이 관찰되었다.As shown in FIG. 3, the western blot according to the present invention showed that in the case of Cab 87, almost all proteins were cut in size, and thus, most of the GFP protein was moved into the chloroplast. Unsized protein was detected in very small amounts. On the other hand, in Cab 67, more than 50% of the protein was found to be truncated protein, which also showed the effect of chloroplast targeting, but its efficiency was observed to be somewhat lower than that of Cab 87. The case was observed in the size of the whole or intermediate form including the transient peptides. In the case of Cab 47, a distinct double band was observed, with the larger band representing the protein prior to migration to the chloroplast, and the smaller band representing the protein transferred to the chloroplast, indicating that the migration effect was less than 50%. . In addition, in the case of Cab 27, 17, and 7, the result of the microscopic analysis showed that the green fluorescence transferred to the chloroplast was not observed at all, and the protein band of the truncated form could not be observed. Only full-sized proteins that could not migrate and remain in the cytoplasm were observed.

따라서 본 발명자들은 본 발명에서 제작한 엽록체로의 이동을 위한 Cab의 트렌지트 시퀀스들 중에서 엽록체로의 이동을 위한 최소 단위가 Cab 47로 이루어진 서열임을 알 수 있었고, 특히 Cab 87의 경우에는 발현된 단백질들 중에서 90% 이상의 단백질을 엽록체로 이동시킬 수 있다는 사실을 알 수 있었다. Therefore, the present inventors found that the minimum unit for chloroplast movement among the cab transition sequences produced by the present invention was a cab 47 sequence, and in particular, in the case of Cab 87. It was found that more than 90% of the proteins could be transferred to chloroplasts.

<< 실시예Example 4> 4>

CabCab 87  87 트렌지트Transit 시퀀스에In sequence 의한 단백질의 발현 및 안정성 분석 Protein expression and stability analysis

상기 실시예 3을 통해 본 발명에 제작한 Cab 트랜지트 시퀀스 절편들 중에서 Of Cab Transition Sequence Fragments Made In The Present Invention Through Example 3

Cab 87이 목적 단백질을 엽록체로 이동시키는 최적의 트랜지트 시퀀스임을 확인함에 따라 Cab 87이 목적 단백질의 발현 효율 및 안정성에도 영향을 미치는지를 조사하였다. 이를 위해 상기 실시예 3에서 Cab 87을 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대로부터 당업계에 알려진 방법에 의해 식물 세포의 원형질체를 수득한 후, 실시예 3에 기재된 방법인 단일클론성 항-GFP 항체(monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381)를 이용한 면역 블럿팅 방법을 통해 GFP 단백질의 발현양을 분석하였다. 이때 대조군으로는 Cab 서열을 포함하지 않는 벡터, 즉, 본 발명에서 제작된 Cab 절편들을 포함하는 벡터에서 Cab 절편만을 포함하지 않은 벡터로 형질전환된 식물의 원형질체를 사용하였다.As Cab 87 was identified as the optimal transition sequence to transfer the target protein to chloroplasts, it was investigated whether Cab 87 also affected the expression efficiency and stability of the target protein. To this end, protoplasts of plant cells were obtained from a Arabidopsis transformed with a recombinant vector comprising Cab 87 in Example 3 by a method known in the art, followed by the monoclonal anti-GFP method described in Example 3. The expression level of GFP protein was analyzed by immunoblotting using an antibody (monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381). At this time, the control group was used as a protoplast of a plant transformed with a vector not including a Cab sequence, that is, a vector containing only Cab fragments in a vector including Cab fragments prepared in the present invention.

그 결과, 도 4에 나타낸 바와 같이, 단백질의 발현 효율을 높이는 DNA 단편인 UTR 35 서열을 동일하게 사용하였음에도 불구하고 Cab 87을 이용한 경우, Cab 87을 이용하지 않은 경우에 비해 GFP 단백질의 발현이 약 6배 이상 증가한 것으로 나타났다. 이러한 결과는 세포질에서 발현된 단백질이 엽록체로 이동하지 못하고 세포질 내에 존재할 경우 단백질 분해 효소와 같은 세포내 효소들에 의해 단백질들이 분해될 확률이 높지만 엽록체로 이동될 경우 이러한 단백질 분해 작용으로부터 안전하게 보호될 수 있어 많은 양의 단백질을 수득할 수 있음을 예측할 수 있었다. As a result, as shown in Figure 4, despite using the same UTR 35 sequence, which is a DNA fragment that enhances the expression efficiency of the protein using Cab 87, the expression of GFP protein is weak compared to the case without using Cab 87 It increased more than 6 times. These results suggest that if proteins expressed in the cytoplasm fail to migrate to chloroplasts and are present in the cytoplasm, they are more likely to be degraded by intracellular enzymes, such as proteolytic enzymes, but they can be safely protected from these proteolytic actions when transferred to chloroplasts. It can be expected that a large amount of protein can be obtained.

따라서 상기 결과를 통해 본 발명에 따른 Cab 87 트랜지트 시퀀스는 발현된 목적 단백질을 엽록체로 타겟팅하는 효과가 우수할 뿐만 아니라 식물세포의 소기관 중 엽록체는 단백질의 저장능력이 매우 우수하므로 안정하게 단백질을 축적시킬 수 있다는 것을 알 수 있었다. Therefore, according to the above results, the Cab 87 transit sequence according to the present invention not only has an excellent effect of targeting the expressed target protein to chloroplast, but also accumulates proteins stably because the chloroplasts of the organelles of plant cells have a very good protein storage capacity. I could see that you can.

<< 실시예Example 5>  5>

형질전환 식물체의 제조Production of Transgenic Plants

엽록체로 목적 단백질을 타겟팅할 수 있는 서열인 Cab 트랜지트 시퀀스를 이용하여 목적 단백질을 엽록체에서 대량 생산할 수 있는 형질전환 식물체를 제조하였다. 식물체 형질전환용 플라스미드는 상기 실시예 2에서 제조한 재조합 벡터에서 35Sp-UTR35:Cab 87:GFP를 포함하는 영역을 잘라 pCAMBIA3300 벡터의 멀티 클로닝 사이트에 PstI 과 EcoRI 제한효소를 이용하여 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:NOS의 형질전환용 재조합 벡터를 제조하였고, 제조된 상기 벡터의 개열지도는 도 1d에 나타내었다. 이후, 상기 제조된 형질전환용 재조합 벡터를 아그로박테리움-매개 형질전환 방법을 이용하여 형질전환된 식물체를 제조하였다. 이때, 제조된 형질전환용 벡터의 기본 벡타인 pCABIA3300은 바스타 내성 검사를 통해 본 발명의 방법으로 형질 전환된 식물체를 선별하였다. 또한, 내성 검사로 선별된 식물체는 웨스턴 블럿을 통해 단백질이 잘 발현되는 라인을 찾아 형질전환 1세대를 확보하였고, 형질전환 2세대에서는 선택 마커를 이용하여 죽는개체:살아남은 개체가 1:3의 비율로 깨끗하게 나오는 라인을 1 카피로 선정하였으며, 이들 라인은 이후 형질전환 3세대로 정한 뒤, 형질전환 3세대에서는 모두 살아남는 개체에 대해 단백질이 모두 발현되는 라인을 호모(homo)로 선정하여 라인을 유지함으로써 형질전환된 식물체 라인을 확보하였다.A transgenic plant capable of mass-producing a target protein in the chloroplast was prepared using a Cab transit sequence, a sequence capable of targeting the target protein as a chloroplast. Plant transformation plasmid was cut from the region containing 35Sp-UTR35: Cab 87: GFP in the recombinant vector prepared in Example 2 using pstI and EcoRI restriction enzymes at the multicloning site of pCAMBIA3300 vector using pCAMBIA3300-35Sp-UTR35 A recombinant vector for transforming: Cab 87: GFP: HA: NOS was prepared, and a cleavage map of the prepared vector is shown in FIG. 1D. Thereafter, the transformed recombinant vector was prepared using the Agrobacterium-mediated transformation method. At this time, pCABIA3300, a basic vector of the prepared vector for transformation, was selected for plants transformed by the method of the present invention through a Vasta resistance test. In addition, the plants selected by the resistance test obtained a first generation of transformation through the Western blot to find a line that expresses the protein well, and in the second generation of transformation, a death marker: the surviving subject is 1: 3 using a selection marker. The clean lines were selected as one copy, and these lines were then designated as the third generation of transformation, and in the third generation of transformation, homo lines were selected to express all the proteins for all surviving individuals. This secured a transformed plant line.

<< 실시예Example 6>  6>

본 발명에 따른 벡터를 이용하여 식물체에서 목적 단백질의 발현 정도 측정Determination of the expression level of the protein of interest in plants using the vector according to the present invention

본 발명자들은 본 발명에서 제조한 엽록체 타겟팅 서열 중 가장 효율이 높은 것으로 확인된 Cab 87 서열에 대하여 실제적으로 식물체 내에서의 발현 효율 정도를 조사하였다. 이를 위해 먼저 상기 실시예 5에서 제조한 Cab 87 및 GFP 단백질을 코딩하는 서열을 포함하는 식물의 형질전환용 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대로부터 전체 단백질을 추출하였다. 이때 상기 단백질의 추출은 형질전환된 애기장대 잎을 단백질 추출을 위한 변성 완충용액(denaturation buffer ; 10% SDS, β-mercaptoethanol)에 넣고 원형질체를 깨뜨린 후 끓는 물에서 중탕하고 4 ℃, 13,000 rpm 에서 10분 동안 원심 분리함으로써 상등액을 수득하는 과정으로 수행하였다. 이후 분리된 상등액을 SDS-PAGE 전기영동시킨 후, 단일클론성 항-GFP 항체(monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381)를 이용한 웨스턴 블럿팅을 수행함으로써 본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 식물체에서 GFP 단백질의 발현 정도를 측정하였다. 이때 대조군으로는 당업계에 공지된 His 표지를 가지고 있는 발현 벡터에 GFP를 연결한 벡터를 이용하여 박테리아에서 발현된 GFP 단백질을 분리 및 정제하고 정제된 단백질의 양을 정량화한 것을 사용하였다. The inventors examined the degree of expression efficiency in plants with respect to the Cab 87 sequence, which was found to be the most efficient among the chloroplast targeting sequences prepared in the present invention. To this end, the entire protein was first extracted from Arabidopsis transformed with a recombinant vector for transformation of a plant comprising a sequence encoding Cab 87 and GFP protein prepared in Example 5. At this time, the extraction of the protein is carried out in a denatured buffer (denaturation buffer; 10% SDS, β-mercaptoethanol) for extracting the transformed Arabidopsis leaves, the protoplasts are broken, and then heated in boiling water and heated at 4 ℃, 13,000 rpm 10 The supernatant was obtained by centrifugation for a minute. Subsequently, the supernatant isolated was subjected to SDS-PAGE electrophoresis, and then transformed into a recombinant vector according to the present invention by Western blotting using a monoclonal anti-GFP antibody (Clontech cat no. 632381). The expression level of the GFP protein in the plants was measured. At this time, the control group was used to isolate and purify the GFP protein expressed in bacteria using a vector linking GFP to an expression vector having a His label known in the art and to quantify the amount of purified protein.

그 결과, 도 5에 나타낸 바와 같이, Cab 87을 포함하는 벡터에 의해 형질전환된 식물체로부터 발현된 GFP 단백질의 양은 식물체의 총 단백질 중 약 0.5% 정도에 이르는 것을 알 수 있었으며, 이러한 양은 엽록체 내의 오일 바디로 단백질을 타겟팅하여 단백질의 축적 정도를 높이는 효과가 있는 것으로 알려진 올레오신(oleosin)의 효율인 0.13%에 비해 월등히 높은 것으로 나타났다.As a result, as shown in FIG. 5, it was found that the amount of GFP protein expressed from the plant transformed by the vector including Cab 87 reached about 0.5% of the total protein of the plant, and this amount was the amount of oil in the chloroplast. By targeting the protein with the body, it is much higher than the efficiency of 0.13% of oleosin, which is known to increase the accumulation of protein.

<< 실시예Example 7>  7>

본 발명에 따른 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대로부터 단백질의 분리 및 정제Isolation and Purification of Proteins from Arabidopsis Transformed with Recombinant Vectors According to the Present Invention

본 발명자들은 본 발명에서 제조된 벡터를 이용하여 식물체의 엽록체에서 고발현되어 축적된 단백질을 분리 및 정제하였다. 앞서 기술한 실시예에서 제조한 벡터인 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:NOS의 형질전환용 재조합 벡터에 단백질 순수 정제용 표지로써 셀룰로즈 결합 도메인(CBD) 및 이를 제거하기 위한 TEV 프로테아제의 절단 사이트를 추가 연결한 벡터를 제조하였는데, 즉, 상기 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:NOS를 기본 벡터로 하여 HA 표지의 C-말단에 TEV 단백질 분해효소의 기질 사이트와 셀룰로오즈 결합 도메인(CBD)을 융합하여 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD 벡터를 제작하였다. 이때 상기 벡 터의 제작은 당업계에 공지된 TEV 단백질 분해효소의 기질 사이트와 서열번호 32의 셀룰로오즈 결합 도메인을 암호화하는 염기서열을 주형으로 하고, 서열번호 33 및 서열번호 34의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR 증폭 후, 상기 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA 플라스미드의 HA 표지의 C-말단에 클로닝하여 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD 벡터를 제조하였으며, 상기 벡터에서 35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD의 연결구조는 도 1b에 나타내었다. The inventors have isolated and purified proteins accumulated and expressed in chloroplasts of plants using the vectors prepared in the present invention. A recombinant protein for transformation of pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: NOS, a vector prepared in the above-described example, as a protein pure purification label, and a cellulose binding domain (CBD) and a TEV protease for removing the same. A vector was obtained by further linking the cleavage site of ie, ie, the substrate site of the TEV protease and the cellulose at the C-terminus of the HA label using the pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: NOS as a base vector. The binding domain (CBD) was fused to produce pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD vector. At this time, the production of the vector is based on the nucleotide sequence encoding the substrate site of the TEV protease known in the art and the cellulose binding domain of SEQ ID NO: 32, using a primer pair of SEQ ID NO: 33 and SEQ ID NO: 34 After PCR amplification, pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD vector was prepared by cloning at the C-terminus of the HA label of the pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA plasmid. The connection structure of 35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD in the vector is shown in FIG. 1B.

서열번호 33(CBD F 프라이머): TTACACATGGCATGGATGAACTSEQ ID NO: 33 (CBD F Primer): TTACACATGGCATGGATGAACT

서열번호 34(CBD R 프라이머): CTAAGTTCTTGATTTGAGAATACSEQ ID NO: 34 (CBD R primer): CTAAGTTCTTGATTTGAGAATAC

이후 상기 제작한 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD 벡터를 애기장대 원형질체 내로 PEG-매개성 형질전환 방법(PEG-mediated transformation)에 의해 도입하였고(Jin etal.,PlantCell13:1511-1526,2001), 애기장대의 원형질체 내에서 발현된 융합 단백질(Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD가 융합된 형태의 단백질)을 분리하여 웨스턴 블럿팅을 수행하였으며, 정제된 상기 융합 단백질의 정제 유-무 및 TEV 프로테아제 처리를 통해 상기 융합 단백질과 CBD가 분리되는지를 분석하였다. 구체적으로, 애기장대 원형질체에 형질전환된 단백질 추출은 단백질 추출용액(10 mM HEPES pH 7.5, 10 mM NaCl, 3 mM MgCl2, 5 mM DTT, 5mM EDTA, 5mM EGTA 0.2 % Triton X-100, protease inhibitor cocktail)을 첨가하여 추출액을 4℃, 13,000 rpm 에서 10분 동안 원심분리하여 침전물과 상등액을 분리하였다. 이로부터 분리된 상등액에 0.3~0.5% 셀룰로즈 비드(cellulose bead, Sigma S3504 Cellulose Type 20)를 첨가하여 4℃에서 3~4 시간 동안 인큐베이션 후 Poly-Prep chromatography column(Bio-Rad, USA)에 통과시켜 셀룰로즈 비드를 팩킹(packing)시켰고, 단백질 추출에 사용된 추출액 5 ml을 통과시켜 셀룰로즈 비드에 비특이적으로 결합한 단백질들을 제거 후 셀루로즈 비드는 새로운 튜브로 옮겨 1.6%의 cellobios가 들어있는 일루션 버퍼(elution buffer)를 넣고 10~30 분간 인큐베이션 후 4℃, 13,000 rpm에서 원심분리를 통해서 셀룰로즈 비드를 침전시켰고, 순수 정제된 Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD가 융합된 형태의 단백질이 포함된 상등액 만을 취하여 다음 실험에 사용하였다. 상기 융합 단백질 내에는 TEV 프로테아제에 의해 잘려지는 아미노산 서열을 포함하고 있기 때문에 실제로 TEV 프로테아제에 의해 잘려지는지를 분석하였다. 상기 분석은 순수 정제된 융합 단백질에 TEV 프로테아제를 4℃에서 6시간동안 처리한 후 SDS-PAGE 후 단클론성 Anti-GFP 항체(monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381)를 이용하여 웨스턴 블럿팅을 통해 확인하였다.The pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD vector was then introduced into the Arabidopsis protoplasts by PEG-mediated transformation (Jin et al., Plant Cell 13: 1511-1526,2001), a fusion protein expressed in protoplasts of Arabidopsis (Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD fused protein) was isolated and subjected to Western blotting, and the purified fusion protein It was analyzed whether the fusion protein and the CBD were separated through the purification of and without TEV protease treatment. Specifically, protein extraction transformed into Arabidopsis protoplasts was performed with protein extract solution (10 mM HEPES pH 7.5, 10 mM NaCl, 3 mM MgCl 2 , 5 mM DTT, 5 mM EDTA, 5 mM EGTA 0.2% Triton X-100, protease inhibitor The extract was centrifuged at 4 ° C. and 13,000 rpm for 10 minutes to separate the precipitate and the supernatant. 0.3-0.5% cellulose beads (cellulose bead, Sigma S3504 Cellulose Type 20) were added to the supernatant separated therefrom, incubated at 4 ° C for 3-4 hours, and then passed through a Poly-Prep chromatography column (Bio-Rad, USA). Cellulose beads were packed and passed through 5 ml of the extract used for protein extraction to remove nonspecifically bound proteins. Cellulose beads were transferred to a new tube and elution buffer containing 1.6% of cellobios. ), Incubated for 10-30 minutes, and then precipitated the cellulose beads by centrifugation at 4 ° C and 13,000 rpm, and taking only the supernatant containing the protein in the form of fused pure Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD. It was used for the next experiment. Since the fusion protein contained an amino acid sequence that was cut by the TEV protease, it was analyzed whether it was actually cut by the TEV protease. The assay was performed by treating the pure purified fusion protein with TEV protease for 6 hours at 4 ° C., followed by Western blotting using monoclonal anti-GFP antibody (monoclonal anti-GFP antibody, Clontech cat no. 632381) after SDS-PAGE. It was confirmed through.

그 결과, 도 6에 나타낸 바와 같이, 식물체의 엽록체에서 발현되어 저장된 융합 단백질(Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD가 융합된 형태의 단백질)이 본 발명의 방법에 의해 용이하게 정제됨을 확인할 수 있었으며, 또한, TEV 프로테아제를 처리하였을 경우, 융합 단백질이 TEV 프로테아제에 의해 잘려지는 것을 확인할 수 있었다. 반 면, TEV 프로테아제를 처리하지 않은 경우에는 잘려지지 않은 큰 사이즈의 단백질이 검출되는 것으로 나타났고, TEV 프로테아제가 처리된 군에서는 CBD가 제거된 형태의 작은 크기에서 단백질 밴드가 검출되는 것을 확인할 수 있었다.As a result, as shown in Figure 6, it can be seen that the fusion protein expressed in the chloroplast of the plant stored (Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD fused form protein) is easily purified by the method of the present invention Also, when the TEV protease was treated, it was confirmed that the fusion protein was cut by the TEV protease. On the other hand, when the TEV protease was not treated, a large sized protein was detected, and the protein band was detected in the small size of the CBD-removed form in the TEV protease-treated group. .

그러므로 본 발명자들은 앞서 기술한 본 발명의 실시예들을 통해 Cab의 트랜지트 서열 중에서 Cab의 47개의 아미노산 서열, 즉, 서열번호 16의 아미노산 서열을 포함하는 DNA 단편이 식물체 내에서 발현된 목적 단백질을 엽록체로 이동 및 축적시키는 효과가 우수하다는 것을 알 수 있었으며, 특히 Cab의 87개의 아미노산 서열, 즉 서열번호 14의 아미노산 서열로 이루어진 DNA 단편의 경우에는 월등히 높은 효율로 목적 단백질을 식물체의 엽록체 이동 및 축적시킬 수 있으므로 이러한 본 발명에 따른 엽록체 타겟팅용 DNA 단편을 이용할 경우, 식물체로부터 목적 단백질을 매우 효과적으로 대량 생산할 수 있다는 것을 알 수 있었다. Therefore, through the embodiments of the present invention described above, the inventors have identified chloroplasts in which the DNA fragment comprising 47 amino acid sequences of Cab, ie, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16, is expressed in a plant. And DNA fragments consisting of 87 amino acid sequences of Cab, ie, the amino acid sequence of SEQ ID NO: 14, are capable of mobilizing and accumulating chloroplasts of the target protein with high efficiency. Therefore, when using the chloroplast targeting DNA fragments according to the present invention, it was found that the target protein can be produced in large quantities from the plant very effectively.

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.

도 1a는 본 발명에 따른 목적 단백질의 엽록체로의 타켓팅을 위한 재조합 벡터에서 35Sp-UTR35:Cab 절편(Cab 7, 17, 27, 47, 67 또는 87):GFP:NOS 부분의 연결 형태를 나타낸 모식도이고, 도 1b는 본 발명의 일실시예에서 제작한 재조합 벡터에서 35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD 부분의 연결 형태를 나타낸 모식도이며, 도 1c는 본 발명의 일실시예에서 제작한 Cab 87을 포함하는 재조합 발현 벡터의 개열지도를 나타낸 것이고, 도 1d는 본 발명의 일실시예에서 제작한 Cab 87을 포함하는 식물형질전환용 재조합 벡터의 개열지도를 나타낸 것이다. Figure 1a is a schematic diagram showing the connection form of the 35Sp-UTR35: Cab fragment (Cab 7, 17, 27, 47, 67 or 87): GFP: NOS portion in the recombinant vector for targeting the chloroplast of the target protein according to the present invention Figure 1b is a schematic diagram showing the connection form of 35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD in the recombinant vector prepared in one embodiment of the present invention, Figure 1c is an embodiment of the present invention 1 shows a cleavage map of a recombinant vector for plant transformation comprising Cab 87 prepared in one embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명에서 제조한 Cab 7, 17, 27, 47, 67 또는 87을 포함하는 식물의 형질전환용 재조합 벡터를 이용하여 애기장대를 형질전환 시킨 후, 애기장대에서 발현된 GFP 단백질의 엽록체로의 타겟팅의 패턴을 형광현미경을 통해 관찰한 것을 나타낸 것이다.Figure 2 is a chloroplast of GFP protein expressed in Arabidopsis after transforming Arabidopsis using a recombinant vector for transformation of a plant comprising Cab 7, 17, 27, 47, 67 or 87 prepared in the present invention The pattern of the targeting of the furnace was observed through a fluorescence microscope.

도 3은 본 발명에서 제조한 Cab 7, 17, 27, 47, 67 또는 87을 포함하는 식물의 형질전환용 재조합 벡터를 이용하여 애기장대를 형질전환 시킨 후, 애기장대에서 발현된 GFP 단백질의 발현 패턴을 GFP에 대한 항체를 이용하여 웨스턴 블럿팅을 수행한 결과를 나타낸 것이며, Cab 87 레인에서 위쪽의 화살표는 단백질이 엽록체로 이동되지 않아 트렌지트 펩타이드를 특이적으로 절단하는 효소에 의해 잘리지 않은 단백질을 나타낸 것이며, 아래쪽의 화살표는 엽록체로 이동되어 효소에 의해 잘려진 형태의 단백질을 나타낸 것이다. Figure 3 is transformed Arabidopsis using a recombinant vector for transformation of plants comprising Cab 7, 17, 27, 47, 67 or 87 prepared in the present invention, the expression of GFP protein expressed in Arabidopsis The pattern shows the result of Western blotting using an antibody against GFP, and the upper arrow in Cab 87 lane is not cut by the enzyme that specifically cleaves the transient peptide because the protein is not transferred to the chloroplast. The protein is shown, and the down arrow shows the protein in the form that has been moved to the chloroplast and cut by the enzyme.

도 4는 UTR35:GFP 및 UTR35:Cab 87:GFP를 포함하는 식물의 형질전환용 재조 합 벡터를 이용하여 애기장대를 형질전환 시킨 후, 애기장대에서 발현된 GFP 단백질의 양을 GFP에 대한 항체를 이용한 웨스턴 블럿팅을 통해 비교한 결과를 나타낸 것이다.4 is a transgenic Arabidopsis transformed using a recombinant recombination vector of a plant comprising UTR35: GFP and UTR35: Cab 87: GFP, the amount of GFP protein expressed in the Arabidopsis is the antibody to GFP The comparison result is shown by using western blotting.

도 5는 본 발명에 따른 Cab 87 트랜지트 서열에 의한 목적 단백질의 발현 및 축적 효율을 확인하기 위해 UTR35:Cab 87:GFP를 포함하는 식물의 형질전환용 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대로부터 발현된 GFP 단백질 양을 박테리아에서 발현시켜 정제된 GFP의 정량화된 양과 웨스턴 블럿을 통해 비교한 것을 나타낸 것이다.5 is expressed from Arabidopsis transformed with a recombinant vector for transformation of a plant comprising UTR35: Cab 87: GFP to confirm the expression and accumulation efficiency of the target protein by the Cab 87 transition sequence according to the present invention The amount of GFP protein was expressed in bacteria and compared with the quantified amount of purified GFP via Western blot.

도 6은 본 발명의 일실시예에서 제조한 pCAMBIA3300-35Sp-UTR35:Cab 87:GFP:HA:TEV:CBD 재조합 벡터로 형질전환된 애기장대로부터 발현된 GFP 단백질을 CBD를 이용하여 분리한 다음, TEV 프로테아제의 처리에 의해 분리 및 정제된 단백질을 GFP 항체를 이용하여 웨스턴 블럿을 수행한 결과를 나타낸 것이다. Figure 6 is isolated from the Arabidopsis transformed with pCAMBIA3300-35Sp-UTR35: Cab 87: GFP: HA: TEV: CBD recombinant vector prepared in one embodiment of the present invention using CBD, The protein isolated and purified by the treatment of TEV protease was shown by Western blot using a GFP antibody.

<110> Helix.co.ltd. <120> DNA fragment for targeting to chloroplast and recombinant vectors containing the same <160> 34 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 261 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab transit DNA seq. <400> 1 atggcgtcga actcgcttat gagctgtggc atagccgccg tgtacccttc gcttctctct 60 tcttccaagt ctaaattcgt atccgccgga gttccactcc caaacgccgg gaatgttggt 120 cgtatcagaa tggctgctca ctggatgcct ggcgagccac gaccagctta ccttgacggt 180 tctgctcctg gtgactttgg gtttgaccca cttggacttg gagaagttcc agcgaacctt 240 gagagataca aagagtcaga g 261 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 F primer <400> 2 atggcgtcga actcgcttat g 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 R primer <400> 3 ctctgactct ttgtatctct ca 22 <210> 4 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 F primer <400> 4 cgtatcagaa tggctgctca catgagtaaa ggagaagaac tt 42 <210> 5 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 R primer <400> 5 aagttcttct cctttactca tcccaaagtc accaggagca ga 42 <210> 6 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 47 F primer <400> 6 cgtatcagaa tggctgctca catgagtaaa ggagaagaac tt 42 <210> 7 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 47 R primer <400> 7 aagttcttct cctttactca tgtgagcagc cattctgata cg 42 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 27 F primer <400> 8 cttccaagtc taaattcgta atgagtaaag gagaagaact 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 27 R primer <400> 9 agttcttctc ctttactcat tacgaattta gacttggaag 40 <210> 10 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 17 F primer <400> 10 tagccgccgt gtacccttcg atgagtaaag gagaagaact 40 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 17 R primer <400> 11 agttcttctc ctttactcat cgaagggtac acggcggcta 40 <210> 12 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 F primer <400> 12 atggcgtcga actcgcttat gatgagtaaa ggagaagaac t 41 <210> 13 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 R primer <400> 13 agttcttctc ctttactcat cataagcgag ttcgacgcca t 41 <210> 14 <211> 87 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 peptide <400> 14 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 144 148 153 158 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro 163 168 173 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His Trp 178 183 188 Met Pro Gly Glu Pro Arg Pro Ala Tyr Leu Asp Gly Ser Ala Pro Gly 193 198 203 Asp Phe Gly Phe Asp Pro Leu Gly Leu Gly Glu Val Pro Ala Asn Leu 208 213 218 223 Glu Arg Tyr Lys Glu Ser Glu 228 <210> 15 <211> 67 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 peptide <400> 15 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 155 159 164 169 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro 174 179 184 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His Trp 189 194 199 Met Pro Gly Glu Pro Arg Pro Ala Tyr Leu Asp Gly Ser Ala Pro Gly 204 209 214 Asp Phe Gly 219 <210> 16 <211> 47 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 47 peptide <400> 16 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 166 170 175 180 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro 185 190 195 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His 200 205 210 <210> 17 <211> 27 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 27 peptide <400> 17 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 177 181 186 191 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val 196 201 <210> 18 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 17 peptide <400> 18 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 188 192 197 202 Ser <210> 19 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 peptide <400> 19 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met 199 203 <210> 20 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 1 <400> 20 agagaagacg aaacacaaaa g 21 <210> 21 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 2 <400> 21 gagagaagaa agaagaagac g 21 <210> 22 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 6 <400> 22 aaaactttgg atcaatcaac a 21 <210> 23 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 7 <400> 23 ctctaatcac caggagtaaa a 21 <210> 24 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 24 <400> 24 agaaaagctt tgagcagaaa c 21 <210> 25 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 35 <400> 25 aacactaaaa gtagaagaaa a 21 <210> 26 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 aaa <400> 26 agagaagacg aaacacaaaa a 21 <210> 27 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 ccc <400> 27 agagaagacg aaacacaacc c 21 <210> 28 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 ggg <400> 28 agagaagacg aaacacaagg g 21 <210> 29 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1(-4,5G) <400> 29 agagaagacg aaacacggaa g 21 <210> 30 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1(-4,5C) <400> 30 agagaagacg aaacacccaa g 21 <210> 31 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> uaag <400> 31 aagaagaaga agaagaagaa g 21 <210> 32 <211> 502 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD DNA seq <400> 32 ttacacatgg catggatgaa ctatacaaat taggaggtgg aggtggaccc cgggcacacc 60 accaccacca ccactttcga agttcaccag tgcctgcacc tggtgataac acaagagacg 120 catattctat cattcaggcc gaggattatg acagcagtta tggtcccaac cttcaaatct 180 ttagcttacc aggtggtggc agcgccattg gctatattga aaatggttat tccactacct 240 ataaaaatat tgattttggt gacggcgcaa cgtccgtaac agcaagagta gctacccaga 300 atgctactac cattcaggta agattgggaa gtccatcggg tacattactt ggaacaattt 360 acgtggggtc cacaggaagc tttgatactt atagggatgt atccgctacc attagtaata 420 ctgcgggtgt aaaagatatt gttcttgtat tctcaggtcc tgttaatgtt gactggtttg 480 tattctcaaa tcaagaactt ag 502 <210> 33 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD F primer <400> 33 ttacacatgg catggatgaa ct 22 <210> 34 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD R primer <400> 34 ctaagttctt gatttgagaa tac 23 <110> Helix.co.ltd. <120> DNA fragment for targeting to chloroplast and recombinant vectors          containing the same <160> 34 <170> Kopatentin 1.71 <210> 1 <211> 261 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab transit DNA seq. <400> 1 atggcgtcga actcgcttat gagctgtggc atagccgccg tgtacccttc gcttctctct 60 tcttccaagt ctaaattcgt atccgccgga gttccactcc caaacgccgg gaatgttggt 120 cgtatcagaa tggctgctca ctggatgcct ggcgagccac gaccagctta ccttgacggt 180 tctgctcctg gtgactttgg gtttgaccca cttggacttg gagaagttcc agcgaacctt 240 gagagataca aagagtcaga g 261 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 F primer <400> 2 atggcgtcga actcgcttat g 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 R primer <400> 3 ctctgactct ttgtatctct ca 22 <210> 4 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 F primer <400> 4 cgtatcagaa tggctgctca catgagtaaa ggagaagaac tt 42 <210> 5 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 R primer <400> 5 aagttcttct cctttactca tcccaaagtc accaggagca ga 42 <210> 6 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 47 F primer <400> 6 cgtatcagaa tggctgctca catgagtaaa ggagaagaac tt 42 <210> 7 <211> 42 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 223 47 cab primer <400> 7 aagttcttct cctttactca tgtgagcagc cattctgata cg 42 <210> 8 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 27 F primer <400> 8 cttccaagtc taaattcgta atgagtaaag gagaagaact 40 <210> 9 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 223 cab 27 R primer <400> 9 agttcttctc ctttactcat tacgaattta gacttggaag 40 <210> 10 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 17 F primer <400> 10 tagccgccgt gtacccttcg atgagtaaag gagaagaact 40 <210> 11 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> 223 cab 17 R primer <400> 11 agttcttctc ctttactcat cgaagggtac acggcggcta 40 <210> 12 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 F primer <400> 12 atggcgtcga actcgcttat gatgagtaaa ggagaagaac t 41 <210> 13 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 R primer <400> 13 agttcttctc ctttactcat cataagcgag ttcgacgcca t 41 <210> 14 <211> 87 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 87 peptide <400> 14 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 144 148 153 158 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro             163 168 173 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His Trp         178 183 188 Met Pro Gly Glu Pro Arg Pro Ala Tyr Leu Asp Gly Ser Ala Pro Gly     193 198 203 Asp Phe Gly Phe Asp Pro Leu Gly Leu Gly Glu Val Pro Ala Asn Leu 208 213 218 223 Glu Arg Tyr Lys Glu Ser Glu                 228 <210> 15 <211> 67 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 67 peptide <400> 15 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 155 159 164 169 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro             174 179 184 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His Trp         189 194 199 Met Pro Gly Glu Pro Arg Pro Ala Tyr Leu Asp Gly Ser Ala Pro Gly     204 209 214 Asp Phe Gly 219 <210> 16 <211> 47 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 47 peptide <400> 16 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 166 170 175 180 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val Ser Ala Gly Val Pro             185 190 195 Leu Pro Asn Ala Gly Asn Val Gly Arg Ile Arg Met Ala Ala His         200 205 210 <210> 17 <211> 27 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 27 peptide <400> 17 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 177 181 186 191 Ser Leu Leu Ser Ser Ser Lys Ser Lys Phe Val             196 201 <210> 18 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 17 peptide <400> 18 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met Ser Cys Gly Ile Ala Ala Val Tyr Pro 188 192 197 202 Ser     <210> 19 <211> 7 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> cab 7 peptide <400> 19 Met Ala Ser Asn Ser Leu Met 199 203 <210> 20 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 1 <400> 20 agagaagacg aaacacaaaa g 21 <210> 21 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 2 <400> 21 gagagaagaa agaagaagac g 21 <210> 22 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 6 <400> 22 aaaactttgg atcaatcaac a 21 <210> 23 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 7 <400> 23 ctctaatcac caggagtaaa a 21 <210> 24 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 24 <400> 24 agaaaagctt tgagcagaaa c 21 <210> 25 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> utr 35 <400> 25 aacactaaaa gtagaagaaa a 21 <210> 26 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 aaa <400> 26 agagaagacg aaacacaaaa a 21 <210> 27 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 ccc <400> 27 agagaagacg aaacacaacc c 21 <210> 28 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 ggg <400> 28 agagaagacg aaacacaagg g 21 <210> 29 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> u1 (-4,5G) <400> 29 agagaagacg aaacacggaa g 21 <210> 30 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> U1 (-4,5C) <400> 30 agagaagacg aaacacccaa g 21 <210> 31 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> uaag <400> 31 aagaagaaga agaagaagaa g 21 <210> 32 <211> 502 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD DNA seq <400> 32 ttacacatgg catggatgaa ctatacaaat taggaggtgg aggtggaccc cgggcacacc 60 accaccacca ccactttcga agttcaccag tgcctgcacc tggtgataac acaagagacg 120 catattctat cattcaggcc gaggattatg acagcagtta tggtcccaac cttcaaatct 180 ttagcttacc aggtggtggc agcgccattg gctatattga aaatggttat tccactacct 240 ataaaaatat tgattttggt gacggcgcaa cgtccgtaac agcaagagta gctacccaga 300 atgctactac cattcaggta agattgggaa gtccatcggg tacattactt ggaacaattt 360 acgtggggtc cacaggaagc tttgatactt atagggatgt atccgctacc attagtaata 420 ctgcgggtgt aaaagatatt gttcttgtat tctcaggtcc tgttaatgtt gactggtttg 480 tattctcaaa tcaagaactt ag 502 <210> 33 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD F primer <400> 33 ttacacatgg catggatgaa ct 22 <210> 34 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CBD R primer <400> 34 ctaagttctt gatttgagaa tac 23

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 프로모터, 서열번호 20으로 이루어진 단백질 번역 효율 증진용 DNA 단편, 서열번호 1로 이루어진 염기서열 중에서 서열번호 16의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함하는 엽록체 타겟팅용 DNA 단편 및 목적 단백질을 암호화하는 유전자를 순차적으로 작동 가능하게 연결하여 포함하는 재조합 벡터. Promoter, DNA fragment for enhancing protein translation efficiency consisting of SEQ ID NO: 20, Chloroplast targeting DNA fragment comprising a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 16 of the base sequence consisting of SEQ ID NO: 1 and gene encoding the target protein Recombinant vectors comprising operably linked in sequence. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 엽록체 타겟팅용 DNA 단편은 서열번호 14의 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.The chloroplast targeting DNA fragment is a recombinant vector comprising a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 14. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 단백질 번역 효율 증진용 DNA 단편은 서열번호 20으로 이루어진 DNA 염기서열에서, The DNA fragment for enhancing the protein translation efficiency in the DNA base sequence consisting of SEQ ID NO: 20, 3' 말단의 3개의 염기가 아데닌(A)으로 치환된 서열번호 26으로 이루어진 DNA 단편;A DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 26 in which three bases at the 3 'end are substituted with adenine (A); 3' 말단의 3개의 염기가 시토신(C)으로 치환된 서열번호 27로 이루어진 DNA 단편;A DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 27 in which 3 bases at the 3 'end are substituted with cytosine (C); 3' 말단의 3개의 염기가 구아닌(G)으로 치환된 서열번호 28로 이루어진 DNA 단편;A DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 28 in which three bases at the 3 'end are substituted with guanine (G); 3' 말단으로부터 네 번째와 다섯 번째의 염기가 구아닌(G)으로 치환된 서열번호 29로 이루어진 DNA 단편;A DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 29, wherein the fourth and fifth bases from the 3 'end are substituted with guanine (G); 3' 말단으로부터 네 번째와 다섯 번째의 염기가 시토신(C)으로 치환된 서열번호 30으로 이루어진 DNA 단편;A DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 30 in which the fourth and fifth bases from the 3 'end are replaced with cytosine (C); 서열번호 20으로 이루어진 DNA 염기서열에서 3' 말단의 3개의 염기인 AAG가 반복되는 서열번호 31로 이루어진 DNA 단편;으로 이루어진 군 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.Recombinant vector, characterized in that it is selected from the group consisting of; DNA fragment consisting of SEQ ID NO: 31 in which the three bases AAG is repeated in the DNA base sequence consisting of SEQ ID NO: 20. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 목적 단백질은 녹색 형광 단백질(GFP)인 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.The target protein is a recombinant vector, characterized in that the green fluorescent protein (GFP). 제5항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 재조합 벡터를 식물체에 도입하는 단계를 포함하는 목적 단백질을 식물체의 엽록체로 이동 및 축적시켜 식물체로부터 목적 단백질을 대량 생산하는 방법.A method of mass-producing a target protein from a plant by transferring and accumulating the target protein into the chloroplast of the plant, the method comprising introducing the recombinant vector of any one of claims 5 to 8 into the plant. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 재조합 벡터의 식물체로의 도입은 아그로박테리움(Agrobacterium sp.)-매개에 의한 방법, 입자 총 충격법(particle gun bombardment), 실리콘 탄화물 위스커법(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리법(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 PEG 침전법(Polyethylen glycol)으로 이루어진 군 중에서 선택된 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 방법.Introduction into a plant of the recombinant vector is Agrobacterium (Agrobacterium sp.) - method according to the parameters, the particle gun bombardment method (particle gun bombardment), silicon carbide whisker methods (Silicon carbide whiskers), ultrasound treatment (sonication), electrical A method comprising using any one selected from the group consisting of electroporation and PEG precipitation (Polyethylen glycol). 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 식물체는 애기장대, 대두, 담배, 가지, 고추, 감자, 토마토, 배추, 무, 양배추, 상추, 복숭아, 배, 딸기, 수박, 참외, 오이, 당근 및 샐러리로 이루어진 군 중에서 선택되는 쌍자엽 식물; 또는 벼, 보리, 밀, 호밀, 옥수수, 사탕수수, 귀리 및 양파로 이루어진 군 중에서 선택되는 단자엽 식물인 것을 특징으로 하는 방법.The plant is a dicotyledonous plant selected from the group consisting of Arabidopsis, soybean, tobacco, eggplant, pepper, potato, tomato, cabbage, radish, cabbage, lettuce, peach, pear, strawberry, watermelon, melon, cucumber, carrot and celery; Or a monocotyledonous plant selected from the group consisting of rice, barley, wheat, rye, corn, sugar cane, oats and onions. 제9항에 있어서,10. The method of claim 9, 상기 목적 단백질은 녹색 형광 단백질(GFP)인 것을 특징으로 하는 방법.The target protein is characterized in that the green fluorescent protein (GFP).
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