KR101326255B1 - Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same - Google Patents

Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same Download PDF

Info

Publication number
KR101326255B1
KR101326255B1 KR1020110143640A KR20110143640A KR101326255B1 KR 101326255 B1 KR101326255 B1 KR 101326255B1 KR 1020110143640 A KR1020110143640 A KR 1020110143640A KR 20110143640 A KR20110143640 A KR 20110143640A KR 101326255 B1 KR101326255 B1 KR 101326255B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ala
aminolevulinic acid
recombinant microorganism
present
acid
Prior art date
Application number
KR1020110143640A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20130075319A (en
Inventor
한성옥
유경옥
최세훈
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020110143640A priority Critical patent/KR101326255B1/en
Publication of KR20130075319A publication Critical patent/KR20130075319A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101326255B1 publication Critical patent/KR101326255B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • C12N15/75Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora for Bacillus
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P13/00Preparation of nitrogen-containing organic compounds
    • C12P13/005Amino acids other than alpha- or beta amino acids, e.g. gamma amino acids

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 5-아미노레블린산의 생산능력이 향상된 재조합 미생물 및 그 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바실러스 속 미생물에 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis) 유래의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase, 이하, 'ALAS'라 함)를 코딩하는 유전자가 도입하여 5-아미노레블린산(5-aminolevulinic acid, 이하, 'ALA'라 함)의 생산능이 향상된 재조합 미생물 및 이를 특정조건엡서 배양함으로서 효율을 향상시킨 5-아미노레블린산(ALA)의 생산방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 재조합 미생물은 자이모모나스 모빌리스의 ALAS를 바실러스 속 미생물에 도입함으로써 형질전환시켜 기존의 야생형에 비하여 ALA 생산수율을 증가시킬 수 있다. 또한 이 형질전환된 재조합 미생물을 최적화된 농도로 글리신 및 숙신산이 첨가된 배양액에 배양함으로써, ALA의 생산량을 더욱 증대하였으므로 매우 유용한 발명인 것으로 기대된다. 아울러, 본 발명에 따른 재조합 미생물은 진핵생물 유래 유전자가 아닌 세균의 유전자를 바로 이용하므로 안정적인 ALA의 생산이 가능하며 제조된 미생물 자체를 미생물 농약으로 이용가능한 장점이 있다. The present invention relates to a recombinant microorganism with improved production capacity of 5-aminolevulinic acid and its use. More particularly, 5-aminolevulinic acid synthase derived from Zymomonas mobilis in Bacillus microorganisms. Recombinant microorganism having improved production capacity of 5-aminolevulinic acid (hereinafter referred to as 'ALA') by introducing a gene encoding (5-aminolevulinic acid synthase, hereinafter referred to as 'ALAS') The present invention relates to a method for producing 5-aminolevulinic acid (ALA) with improved efficiency by culturing specific conditions. Recombinant microorganism according to the present invention can be transformed by introducing the ALAS of Zymomonas mobilis to Bacillus sp. Microorganisms to increase the yield of ALA compared to the wild type. In addition, by culturing the transformed recombinant microorganism in a culture solution to which glycine and succinic acid are added at an optimized concentration, it is expected to be a very useful invention because the production of ALA is further increased. In addition, since the recombinant microorganism according to the present invention directly uses a gene of a bacterium rather than a eukaryotic gene, it is possible to produce stable ALA and has the advantage of using the prepared microorganism itself as a microbial pesticide.

Description

5―아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물 및 이를 이용한 5―아미노레블린산의 생산방법{Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same}5-Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same}

본 발명은 5-아미노레블린산의 생산능력이 향상된 재조합 미생물 및 그 용도에 관한 것으로, 보다 상세하게는 바실러스 속 미생물에 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis) 유래의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase, 이하, 'ALAS'라 함)를 코딩하는 유전자가 도입하여 5-아미노레블린산(5-aminolevulinic acid, 이하, 'ALA'라 함)의 생산능이 향상된 재조합 미생물 및 이를 특정조건에서 배양함으로서 효율을 향상시킨 5-아미노레블린산(ALA)의 생산방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a recombinant microorganism with improved production capacity of 5-aminolevulinic acid and its use. More particularly, 5-aminolevulinic acid synthase derived from Zymomonas mobilis in Bacillus microorganisms. Recombinant microorganism having improved production capacity of 5-aminolevulinic acid (hereinafter referred to as 'ALA') by introducing a gene encoding (5-aminolevulinic acid synthase, hereinafter referred to as 'ALAS') It relates to a method for producing 5-aminolevulinic acid (ALA) with improved efficiency by culturing under specific conditions.

지구상의 인구의 급속한 증가로 인하여 파생된 생태계의 파괴, 환경의 오염, 자원의 고갈 및 식량의 부족 등 부수적으로 많은 문제들이 생겨나고 있다. 고도의 과학 발전으로 식량의 공급량은 늘어났으나, 인구증가에는 못 미치고 있어, 아직도 충분한 양의 식량 공급은 어려운 상태이다. 이러한 문제 극복의 한 방법으로서, 인류는 식량의 생산량을 증가시키기 위해 많은 농약을 연구 개발하여 사용하고 있다.The rapid growth of the global population has resulted in many problems, including the destruction of derived ecosystems, pollution of the environment, depletion of resources and lack of food. With the advance of science, the food supply has increased, but it has not been able to increase the population, and it is still difficult to supply sufficient food. As a way of overcoming these problems, humans research and develop many pesticides to increase food production.

농약으로 사용되는 제제로서는 제초제가 가장 많은 비율(제초제 39.2%, 살충제 32.7%, 살균제 22%, 생장 조절제 6.1%)을 차지하고 있으며, 현재는 독성이 강한 디페닐 에테르(DPEs: diphenylether), 및 옥사디아졸(oxadiazol) 등과 같은 합성 포토다이나믹(photodynamic) 제초제를 화학적 합성을 통하여 생산하여 사용하고 있으나, 이러한 합성 포토다이나믹 제초제의 동물과 인체에의 유해성과 느린 분해속도로 인한 환경오염의 문제가 제기되고 있다.Herbicides account for the largest proportion of pesticides (39.2% herbicides, 32.7% insecticides, 22% fungicides, 6.1% growth regulators) and are currently highly toxic diphenyl ethers (DPEs), and oxiadia. Synthetic photodynamic herbicides such as oxadiazol are produced and used through chemical synthesis, but environmental pollution due to the slow decomposition rate and harmfulness to animals and humans has been raised. .

이에, 잔류 독성이 적고, 생산하기 쉬운 미생물 대사산물을 이용한 생물 유래의 농약의 개발이 활발히 연구되어 왔으며, 현재까지 실질적으로 사용 가능한 생물 유래의 제초 활성물질은 비아라포스(bialaphos), 헤르비시딘(herbicidin), 헤르비마이신(herbimycin), 싸이클로핵시미드(cycloheximide) 등 30 여종으로 집약할 수 있다. 그러나, 이러한 물질들도 인체에 강한 독성을 나타내는 것으로 보고되고 있기에, 선택성이 탁월하고, 인체에 독성이 없으며, 또한 생분해가 가능한 제초 활성 물질이 필연적으로 요구된다.Therefore, the development of biologically-derived pesticides using microbial metabolites with low residual toxicity and easy to produce has been actively studied. To date, practically available biologically-derived herbicides include bialaphos and herbicidine. (herbicidin), herbimycin (herbimycin), cycloheximide (cycloheximide) can be concentrated in about 30 species. However, these substances are also reported to exhibit strong toxicity to the human body, and therefore, an herbicidal active substance which is excellent in selectivity, non-toxic to the human body and also biodegradable is inevitably required.

일반적으로, ALA은 모든 생물계에서 헴(heme), 박테리오-클로로필(bacteriochlorophyll), 코리노이드(corrinoid) 등 테트라피롤(tetrapyrrole) 화합물의 주요 전구 물질로서, 태양광선에 의해서 강력한 산화 물질인 클리드(pchlide)가 형성되고, 이 물질에 의한 일련의 산화 반응이 일어나 쌍자엽 식물에게만 선택적으로 잎의 인지질을 파괴하여 고사시키는 포토다이나믹 물질이다. 그러므로, ALA는 사람, 동물 및 농작물 등에는 피해를 주지 않으면서 잡초를 선택적으로 고사시키는 환경친화성의 제초제로 활용될 수 있다(참조: Rebeiz C.A., Montazer-Zouhoor A., Hopen H., and Wu S.M.,Enzyme Microb. Technol., 6:390(1984)).In general, ALA is a major precursor of tetrapyrrole compounds, such as heme, bacteriochlorophyll, and corinoid, in all living systems. Is formed, and a series of oxidation reactions occur by this substance, which selectively destroys and kills phospholipids of leaves only to dicotyledonous plants. Therefore, ALA can be used as an environmentally friendly herbicide that selectively kills weeds without harming humans, animals, and crops (Rebeiz CA, Montazer-Zouhoor A., Hopen H., and Wu SM). Enzyme Microb.Technol., 6: 390 (1984).

또한, ALA는 이러한 제초제로서 뿐만 아니라, 낮은 농도에서 사용할 때 식물 광합성의 증진, 호흡의 저해 및 이산화탄소의 동화를 촉진시켜서 성장을 촉진시키는 효과가 있어(참조: Hua Z., et al., Cancer Reasearch. 55:1723(1995); Matsumoto T.H., et al., Weed Research, 37:60(1992); Matsumoto T.H., et al., Pesticide Biochemistry, 48:214(1994); Rebeiz N., et al., Photochem. Photobiol., 55:431(1995)), 볍씨를 1 내지 3 ppm의 ALA용액에 1 내지 48 시간 침지 후, 파종을 하였을 경우 크기, 무게 및 뿌리의 성장이 촉진되는 것으로 밝혀졌다.In addition, ALA has the effect of promoting growth by promoting plant photosynthesis, inhibition of respiration and assimilation of carbon dioxide when used at low concentrations as well as these herbicides (Hua Z., et al., Cancer Reasearch). 55: 1723 (1995); Matsumoto TH, et al., Weed Research, 37:60 (1992); Matsumoto TH, et al., Pesticide Biochemistry, 48: 214 (1994); Rebeiz N., et al., Photochem.Photobiol., 55: 431 (1995)), after soaking rice seed in 1 to 3 ppm of ALA solution for 1 to 48 hours, it was found that seeding promoted growth of size, weight and roots.

그 외에도 ALA는 트리초푸시아 니(Trichopusia ni) 등과 같은 해충의 살충제로서 그 사용 범위가 확대되고 있다. 특히, ALA를 이용한 살충효과는 특정 대사단계에 관여하여 효력을 나타내는 기존의 살충제와는 달리 그 작용단계가 복잡하므로 해충이 이에 대한 저항성을 개발하기가 어려우므로, 환경 친화 살충제로서의 활용이 가능하다. 그밖에 ALA는 피부암 치료제 및 미생물 저항성 약품 등 의학 분야에서도 생물활성 물질로 사용될 수 있다고 보고되어 있는데, 특히 여러 종류의 악성종양 치료를 위한 광역학 치료법(PDT: photodynamic theraphy)의 포토센시타이저(photosensitizer)로서도 광범위하게 이용될 수 있는 것으로 밝혀져서 활발한 연구가 진행 중이다. 악성종양 부위에 ALA의 투여로 세포 내 포르피린(porphyrin), 특히 헴 생합성 경로의 최종 전구체인, 프로토포르피린 (protoporphyrin )의 농도가 급증되어 가시광선의 조사에 손상을 입혀 종양을 사멸시키는 것으로 밝혀졌다. 반면에, 정상 세포는 ALA의 흡수가 종양 세포에 비하여 낮고 또한 느린 성장 속도로 인하여, 상대적으로 축적되는 프로토포르피린 의 농도가 낮으므로, 빛의 조사로 인한 손상이 낮은 것으로 밝혀졌다.In addition, ALA is expanding its use as a pesticide of pests such as Trichopusia ni. In particular, the pesticidal effect using ALA is complicated by its action stage, unlike the existing pesticides that participate in specific metabolic stages, and thus, it is difficult for pests to develop resistance to it, and thus it can be used as an environmentally friendly insecticide. In addition, ALA has been reported to be used as a bioactive material in medical fields such as skin cancer drugs and microbial resistance drugs. In particular, photosensitizer of photodynamic theraphy (PDT) for the treatment of various malignancies It has been found that it can be widely used as an active research. The administration of ALA to malignant tumors has been shown to increase the concentration of intracellular porphyrin, especially protoporphyrin, the final precursor of the heme biosynthetic pathway, damaging the irradiation of visible light and killing tumors. On the other hand, normal cells have been found to have low damage due to light irradiation because ALA uptake is lower than tumor cells and due to the slow growth rate, the concentration of protoporphyrin that accumulates is relatively low.

현재, ALA는 복잡한 유기 합성법을 이용하여 생산하고 있으나(참조: Beale S.I., et al., Phytochemistry, 18:441(1979)), 생산단가가 높아 채산성이 없으므로, 로도박터스패로이데(Rhodobacter sphaeroides), 클로스트리디움 써모아세티움(Clostridium thermoaceticum), 메타노박터리움 써모오토트로피컴(Methanobacterium thermoautotropicum), 아그네멜룸 쿠아드러프리컴(Agnemellum quadruplicum), 아나시스티스 마리나(Anacystis marina) 및 클로렐라 불가리스(Chlorella vulgaris) 등 미생물의 발효를 이용한 ALA의 생산법 및 그 이용에 관한 연구들이 진행되고 있다(참조: Sasaki K., et al., J. Ferment. Technol., 65:511(1987); Sasaki K., et al., Biotechnol. Lett., 15:859(1993); Tanaka T., et al., Biotechnol. Lett., 13:589(1991); Janschen R., et al., FEMS Microb. Lett., 12:167(1981); Kipe-Not J.A. and Steven S.E., Plant Physiol., 65:126(1980); Beale S.I., and Castelfranco P.A., Plant Physiol., 53:297(1974)).Currently, ALA is produced using a complex organic synthesis method (Beale SI, et al., Phytochemistry, 18: 441 (1979)), but due to its high production cost, it is not profitable, so Rhodobacter sphaeroides ), Clostridium thermoacetium thermoaceticum ), Methanobacterium thermoautotropicum , Agnemellum Cuadrupricom ( Agnemellum) quadruplicum ), Anacystis marina and Chlorella studies on the production of ALA using fermentation of microorganisms such as vulgaris and the use thereof (Sasaki K., et al., J. Ferment. Technol., 65: 511 (1987); Sasaki K. , et al., Biotechnol. Lett., 15: 859 (1993); Tanaka T., et al., Biotechnol. Lett., 13: 589 (1991); Janschen R., et al., FEMS Microb. 12: 167 (1981); Kipe-Not JA and Steven SE, Plant Physiol., 65: 126 (1980); Beale SI, and Castelfranco PA, Plant Physiol., 53: 297 (1974).

ALA는 헴(heme)의 전구체로서, 두 가지의 생합성계(C4, 및 C5 경로)에 의하여 생합성되는 것으로 알려져 있는데, 동물, 진균, 호기성 세균류 등에서 발견되는 C4 계는 글리신(glycine)과 숙시닐-CoA(succinyl - CoA)의 축합에 의하여 생성되며, 이 반응은 피리독살 인산 의존성(pyridoxal phosphate dependent) 효소인 ALA synthase에 의하여 촉매된다. 또 다른 경로인 C5계는 식물, 조류, 대장균 등에서 발견되고 있으며, 이 경로는 글루탐산(glutamate)으로부터 글루타밀-tRNA 합성효소(glutamyl-tRNA synthetase), 글루타믹-tRNA 수소 이탈 효소(glutamic-tRNA dehydrogenase) 및 글루탐산-1-세미알데히드(glutamate-1-semialdehyde: GSA) 아미노기 전이효소(transaminase)에 의한 일련의 반응에 의해서 ALA로 전환된다.ALA is a precursor of heme and is known to be biosynthesized by two biosynthetic systems (C4 and C5 pathways). The C4 systems found in animals, fungi and aerobic bacteria are glycine and succinyl- It is produced by the condensation of succinyl-CoA (CoA), which is catalyzed by ALA synthase, a pyridoxal phosphate dependent enzyme. Another pathway, C5, is found in plants, algae, and Escherichia coli, and this pathway is derived from glutamate, glutamyl-tRNA synthetase, and glutamic-tRNA hydrogen release enzymes. It is converted into ALA by a series of reactions by dehydrogenase and glutamate-1-semialdehyde (GSA) aminotransaminase.

분자 생물학적인 ALA 생합성 경로는 ALA 영양 요구 변이주(ALA auxotrophy)의 분리를 통하여 밝혀졌는데, C4 경로의 ALA synthase 유전자는 두 가지의 동위효소(isozyme) hemA 및 hemT가 존재하는 것으로 밝혀졌고, 반면에 C5 경로는 hemA, hemL 및 hemM 유전자들에 의하여 구성되어 있다.The molecular biological ALA biosynthetic pathway was revealed through the isolation of ALA auxotrophy, whereas the ALA synthase gene in the C4 pathway was found to have two isozymes hemA and hemT, whereas C5 The pathway is composed of hemA, hemL and hemM genes.

이러한 미생물에 의한 ALA의 합성 증대를 위하여 전구체를 배양액 중에 보강하거나 유기 폐자원으로부터 저급지방산의 분리 및 첨가효과 등에 관한 연구가 있었으며, pH, 온도의 조절, 산소의 공급, 광합성 세균들의 경우에는 빛의 조사 등에 의한 ALA 생성량의 증가에 관한 연구 등도 보고되었다. In order to increase the synthesis of ALA by these microorganisms, there have been studies on reinforcing the precursors in the culture medium or separating and adding lower fatty acids from organic waste resources, and controlling the pH, temperature, supply of oxygen, and photosynthetic bacteria. Investigations on the increase in the amount of ALA produced by the investigation have also been reported.

따라서, 높은 수율로 ALA를 수득할 수 있고, 순수정제를 통해 산업화할 수 있으며, 실질적인 제초제로서의 실용화를 위해 유전공학 기법을 이용한 새로운 균주의 개량이 절실히 필요로 하게 되었다.Therefore, ALA can be obtained in high yield, can be industrialized through pure purification, and there is an urgent need for improvement of new strains using genetic engineering techniques for practical use as a practical herbicide.

이에 본 발명자들은 높은 수율로 ALA를 보다 안정적으로 생합성할 수 있는 새로운 균주를 제공하고자 예의 노력한 결과, 자이모모나스 모빌리스의 ALAS 유전자를 바실러스 속 미생물에 도입함으로써 형질전환된 재조합 균주가 ALA를 높은 수율로 생산할 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하게 되었다. Accordingly, the present inventors have diligently tried to provide a new strain capable of biosynthesizing ALA more stably with a high yield. As a result, the recombinant strain transformed by introducing the ALAS gene of Zymonas mobilis into a bacterium of Bacillus yields a high yield of ALA. It was found that it can be produced, the present invention was completed.

본 배경기술 부분에 기재된 상기 정보는 오직 본 발명의 배경에 대한 이해를 향상시키기 위한 것이며, 이에 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자에게 있어 이미 알려진 선행기술을 형성하는 정보를 포함하지 않을 수 있다.
The information described in the Background section is intended only to improve the understanding of the background of the present invention and thus does not include information forming a prior art already known to those skilled in the art .

본 발명의 목적은 5-아미노레불린산 (ALA) 생산량이 증대될 수 있도록 개량된 재조합 미생물을 제공하는 데 있다. It is an object of the present invention to provide a recombinant microorganism that is improved to allow 5-aminolevulinic acid (ALA) production to be increased.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 미생물을 이용하여 5-아미노레불린산을 생산하는 방법을 제공하는 데 있다.
Still another object of the present invention is to provide a method for producing 5-aminolevulinic acid using the recombinant microorganism.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 바실러스 속 미생물에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자를 함유하는 재조합 벡터가 도입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is a 5-amino, in which a recombinant vector containing a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is introduced into a Bacillus sp. It provides a recombinant microorganism with improved levulinic acid production capacity.

본 발명은 또한, 바실러스 속 미생물의 염색체에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자가 삽입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물을 제공한다. The present invention also provides an improved recombinant ability of 5-aminolevulinic acid, in which a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is inserted into a chromosome of a Bacillus microorganism. Provide microorganisms.

본 발명은 또한, 상기 재조합 미생물을 8 내지 12 g/L의 숙신산 또는 8 내지 10 g/L의 글리신이 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법을 제공한다. The present invention also comprises the steps of culturing the recombinant microorganism in the culture medium to which 8 to 12 g / L succinic acid or 8 to 10 g / L glycine is added; And it provides a method for producing 5-aminolevulinic acid comprising the step of recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.

본 발명은 또한, 상기 재조합 미생물을 글리신 1 내지 2 g/L 및 숙신산 3 내지 9 g/L가 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법을 제공한다.
The present invention also comprises the steps of culturing the recombinant microorganism in a culture medium to which 1 to 2 g / L glycine and 3 to 9 g / L succinic acid is added; And it provides a method for producing 5-aminolevulinic acid comprising the step of recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.

본 발명에 따른 재조합 미생물은 자이모모나스 모빌리스의 ALAS를 바실러스 속 미생물에 도입함으로써 형질전환시켜 기존의 야생형에 비하여 ALA 생산수율을 증가시킬 수 있다. 본 발명에서는 자이모모나스 모빌리스(Z. mobilis)로 부터 ALAS를 과발현하기 위한 유전자가 도입된 재조합벡터를 바실러스 서브틸리스(B. subtilis) 균주에 도입한 다음, 상기 형질전환되어진 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)는 기존의 야생형에 비하여 ALA 생산수율이 높아진 것을 확인하였다. 본 발명에 따라 ALA을 다량 생산하도록 조작되어진 균주를 이용하여 많은 양의 ALA을 생산할 수 있어 매우 유용한 발명인 것으로 기대된다. 또한 이 형질전환된 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)를 최적화된 농도로 글리신 및 숙신산이 첨가된 배양액에 배양함으로써, ALA의 생산량을 더욱 증대하였으므로 매우 유용한 발명인 것으로 기대된다. 아울러, 본 발명에 따른 재조합 미생물은 진핵생물 유래 유전자가 아닌 세균의 유전자를 바로 이용하므로 안정적인 ALA의 생산이 가능하며 제조된 미생물 자체를 미생물 농약으로 이용가능한 장점이 있다.
Recombinant microorganism according to the present invention can be transformed by introducing the ALAS of Zymomonas mobilis to Bacillus sp. Microorganisms to increase the yield of ALA compared to the wild type. In the present invention, a recombinant vector having a gene for overexpressing ALAS from Z. mobilis is introduced into a B. subtilis strain, and then the transformed Bacillus subtilis. ( B. subtilis ) confirmed that the yield of ALA was higher than that of the wild type. It is expected to be a very useful invention because a large amount of ALA can be produced using a strain engineered to produce a large amount of ALA according to the present invention. In addition, by culturing this transformed B. subtilis in a culture solution to which glycine and succinic acid are added at an optimized concentration, the production of ALA is expected to be a very useful invention. In addition, since the recombinant microorganism according to the present invention directly uses a gene of a bacterium rather than a eukaryotic gene, it is possible to produce stable ALA and has the advantage of using the prepared microorganism itself as a microbial pesticide.

도 1은 본 발명에서 제시된 ALAS 유전자가 삽입된 재조합 벡터 pHT43-ALAS의 유전자 삽입하는 재조합 과정을 나타낸 모식도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)와 ALA synthase 미도입 바실러스 서브틸리스 균주간 ALA 생산량을 비교하는 그래프이다.
도 3은 본 발명의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)를 배양할 때, 배양 온도에 따른 ALA 생산량을 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)을 배양할 때, 전구체(숙신산) 첨가량에 따른 ALA 생산량을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)를 배양할 때, 전구체(글리신) 첨가량에 따른 ALA 생산량을 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)를 배양할 때, 전구체들(글리신과 숙신산) 첨가량에 따른 ALA 생산량을 나타내는 그래프이다.
도 7은 본 연구에 의하여 ALA의 최적화된 조건 하에 배양 시간에 따른 ALA의 생산 결과를 나타내는 그래프이다 (삼각형: ALA 생산량; 사각형: 성장량).
도 8은 본 발명의 최적화된 조건에서의 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스 (B. subtilis)와 ALA synthase 미도입 바실러스 서브틸리스 균주간 ALA 생산량을 비교하는 그래프이다.
Figure 1 shows a schematic diagram showing the recombination process of the gene insertion of the recombinant vector pHT43-ALAS inserted ALAS gene presented in the present invention.
Figure 2 is a graph comparing the ALA production between the ALA synthase expression Bacillus subtilis ( B. subtilis ) and the ALA synthase non-introduced Bacillus subtilis strains of the present invention.
Figure 3 is a graph showing the ALA production according to the culture temperature when culturing the ALA synthase expression Bacillus subtilis of the present invention.
4 is a graph showing ALA production amount according to the amount of precursor (succinic acid) added when culturing ALA synthase-expressing Bacillus subtilis of the present invention.
5 is a graph showing the ALA production amount according to the amount of precursor (glycine) added when culturing the ALA synthase expression Bacillus subtilis of the present invention.
Figure 6 is a graph showing the ALA production amount according to the amount of precursors (glycine and succinic acid) when culturing ALA synthase expression B. subtilis of the present invention.
7 is a graph showing the results of ALA production according to the incubation time under the optimized conditions of ALA by the present study (triangle: ALA production; square: growth).
Figure 8 is a graph comparing the ALA synthase expression of Bacillus subtilis (B. subtilis) and ALA synthase US introduced Bacillus subtilis bacteria week ALA production in the optimized conditions of the present invention.

다른 식으로 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 숙련된 전문가에 의해서 통상적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용된 명명법은 본 기술분야에서 잘 알려져 있고 통상적으로 사용되는 것이다.Unless otherwise defined, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature used herein is well known and commonly used in the art.

본 발명에서는 바실러스 속 미생물에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자를 도입한 결과, 상기 유전자가 도입된 바실러스 속 미생물의 5-아미노레블린산 생성능의 향상을 가져옴을 규명하였다.In the present invention, when the 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is introduced into a Bacillus microorganism, 5-aminolevulinic acid of the Bacillus microorganism to which the gene is introduced is introduced. It was found that the improvement of the production ability.

따라서, 본 발명은 일 관점에서, 바실러스 속 미생물에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자를 함유하는 재조합 벡터가 도입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물에 관한 것이다.Therefore, in one aspect, the present invention provides a 5-aminore, wherein a recombinant vector containing a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is introduced into a bacterium of the genus Bacillus. The present invention relates to a recombinant microorganism having improved blenic acid production capacity.

이때, 본원에서, "벡터(vector)"는 적합한 숙주 내에서 DNA를 발현시킬 수 있는 적합한 조절 서열에 작동가능하게 연결된 DNA 서열을 함유하는 DNA 제조물을 의미한다. 벡터는 플라스미드, 파지 입자 또는 간단하게 잠재적 게놈 삽입물일 수 있다. 적당한 숙주로 형질전환되면, 벡터는 숙주 게놈과 무관하게 복제하고 기능할 수 있거나, 또는 일부 경우에 게놈 그 자체에 통합될 수 있다. 플라스미드가 현재 벡터의 가장 통상적으로 사용되는 형태이므로, 본 발명의 명세서에서 "플라스미드(plasmid)" 및 "벡터(vector)"는 때로 상호 교환적으로 사용된다. 본 발명의 목적상, 플라스미드 벡터를 이용하는 게 바람직하다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 전형적인 플라스미드 벡터는 (a) 숙주세포당 수 개에서 수백 개의 플라스미드 벡터를 포함하도록 복제가 효율적으로 이루어지도록 하는 복제 개시점, (b) 플라스미드 벡터로 형질전환된 숙주세포가 선발될 수 있도록 하는 항생제 내성 유전자 및 (c) 외래 DNA 절편이 삽입될 수 있는 제한효소 절단부위를 포함하는 구조를 지니고 있다. 적절한 제한효소 절단부위가 존재하지 않을지라도, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오타이드 어댑터(oligonucleotide adaptor) 또는 링커(linker)를 사용하면 벡터와 외래 DNA를 용이하게 라이게이션(ligation)할 수 있다. 라이게이션 후에, 벡터는 적절한 숙주세포로 형질전환되어야 한다. 형질전환은 칼슘 클로라이드 방법 또는 전기천공법(electroporation) (Neumann, et al., EMBO J., 1:841, 1982) 등을 사용해서 용이하게 달성될 수 있다. As used herein, "vector" refers to a DNA preparation containing a DNA sequence operably linked to a suitable regulatory sequence capable of expressing DNA in a suitable host. Vectors can be plasmids, phage particles or simply potential genomic inserts. Once transformed into the appropriate host, the vector can replicate and function independently of the host genome, or in some cases can be integrated into the genome itself. Since plasmids are the most commonly used form of current vectors, "plasmid" and "vector" are sometimes used interchangeably in the context of the present invention. For the purposes of the present invention, it is preferred to use plasmid vectors. Typical plasmid vectors that can be used for this purpose include (a) a replication initiation point that allows for efficient replication, including several to hundreds of plasmid vectors per host cell, and (b) host cells transformed with plasmid vectors. It has a structure that includes an antibiotic resistance gene that allows it to be used and a restriction enzyme cleavage site (c) into which foreign DNA fragments can be inserted. Although no appropriate restriction enzyme cleavage site is present, the use of synthetic oligonucleotide adapters or linkers according to conventional methods facilitates ligation of the vector and foreign DNA. After ligation, the vector should be transformed into the appropriate host cell. Transformation can be readily accomplished using calcium chloride methods or electroporation (Neumann, et al., EMBO J. , 1: 841, 1982) and the like.

본 발명에 따른 유전자의 과발현을 위하여 사용되는 벡터는 당업계에 공지된 발현 벡터가 사용될 수 있다. As the vector used for overexpression of the gene according to the present invention, an expression vector known in the art may be used.

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

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

상술한 재조합 벡터에 의해 형질전환된 숙주 세포는 본 발명의 또 다른 측면을 구성한다. 본원 명세서에 사용된 용어 "형질전환"은 DNA를 숙주로 도입하여 DNA가 염색체 외 인자로서 또는 염색체 통합완성에 의해 복제 가능하게 되는 것을 의미한다. Host cells transformed with the recombinant vectors described above constitute another aspect of the present invention. As used herein, the term “transformation” means introducing DNA into a host so that the DNA is replicable as an extrachromosomal factor or by chromosomal integration.

물론 모든 벡터가 본 발명의 DNA 서열을 발현하는데 모두 동등하게 기능을 발휘하지는 않는다는 것을 이해하여야만 한다. 마찬가지로 모든 숙주가 동일한 발현 시스템에 대해 동일하게 기능을 발휘하지는 않는다. 그러나, 당업자라면 과도한 실험적 부담없이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 채로 여러 벡터, 발현 조절 서열 및 숙주 중에서 적절한 선택을 할 수 있다. 예를 들어, 벡터를 선택함에 있어서는 숙주를 고려하여야 하는데, 이는 벡터가 그 안에서 복제되어야만 하기 때문이다. 벡터의 복제 수, 복제 수를 조절할 수 있는 능력 및 당해 벡터에 의해 코딩되는 다른 단백질, 예를 들어 항생제 마커의 발현도 또한 고려되어야만 한다. Of course, it should be understood that not all vectors function equally well to express the DNA sequences of the present invention. Likewise not all hosts function equally for the same expression system. However, those skilled in the art can make appropriate choices among various vectors, expression control sequences and hosts without departing from the scope of the present invention without undue experimental burden. For example, in selecting a vector, the host must be considered, since the vector must be replicated in it. The number of copies of the vector, the ability to control the number of copies, and the expression of other proteins encoded by the vector, such as antibiotic markers, must also be considered.

아울러, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자는 숙주세포인 바실러스 속 미생물의 게놈에 도입되어 염색체 상 인자로서 존재하는 것을 특징으로 할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어 상기 유전자를 숙주세포의 게놈 염색체에 삽입하여서도 상기와 같이 재조합 벡터를 숙주세포에 도입한 경우와 동일한 효과를 가질 것은 자명하다 할 것이다.In addition, the 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymomonas mobilis may be introduced into the genome of the bacterium of Bacillus sp., Which is a host cell, and exist as a chromosome. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention may have the same effect as when the recombinant vector is introduced into the host cell even when the gene is inserted into the genomic chromosome of the host cell.

따라서, 본 발명은 다른 관점에서, 바실러스 속 미생물의 염색체에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자가 삽입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물에 관한 것이다. Therefore, in another aspect, the present invention provides 5-aminolevulinic acid in which a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is inserted into a chromosome of a Bacillus microorganism. The present invention relates to a recombinant microorganism with improved ability.

본 발명에서 상기 유전자를 숙주세포의 염색체상에 삽입하는 방법으로는 통상적으로 알려진 유전자조작방법을 사용할 수 있으며, 일 예로는 레트로바이러스 벡터, 아데노바이러스 벡터, 아데노-연관 바이러스 벡터, 헤르페스 심플렉스 바이러스 벡터, 폭스바이러스 벡터, 렌티바이러스 벡터 또는 비바이러스성 벡터를 이용하는 방법을 들 수 있다.As the method for inserting the gene on the chromosome of the host cell in the present invention can be used a commonly known genetic engineering method, for example, retrovirus vector, adenovirus vector, adeno-associated virus vector, herpes simplex virus vector , Poxvirus vectors, lentiviral vectors or non-viral vectors.

한편, ALAS의 취득은, 얻게 되는 배양물 중으로부터, 균체 또는 상층액을 원심 회수하여, 균체파쇄, 추출, 친화성크로마토그래피, 양이온 또는 음이온교환크로마토그래피, 겔여과 등을 단독으로 또는 적당히 조합함으로써 행할 수 있다. 얻게 된 정제물질이 목적의 효소인 것의 확인은, 통상의 방법, 예를 들면 SDS-폴리아크릴아미드겔 전기영동, 웨스턴블로팅등에 의해 행할 수 있다.On the other hand, ALAS can be obtained by centrifuging the cells or supernatants from the cultures obtained, and by individually or suitably combining cell disruption, extraction, affinity chromatography, cation or anion exchange chromatography, gel filtration, and the like. I can do it. Confirmation that the obtained purified substance is the target enzyme can be performed by a conventional method, for example, SDS-polyacrylamide gel electrophoresis, western blotting or the like.

본 발명에 있어서, 상기 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis) 유래의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase, 이하, 'ALAS'라 함)를 코딩하는 유전자는 서열번호 2로 표시되는 핵산서열임을 특징으로 할 수 있다. 유전자 코드의 디제너러시를 고려하여 상기 서열번호 2에 기재된 염기서열과 80%의 상동성, 바람직하게는 85%의 상동성, 더욱 바람직하게는 90%의 상동성, 가장 바람직하게는 95%의 상동성을 가지는 유전자도 본 발명의 ALAS 유전자에 포함된다. 아울러, 상기 ALAS는 서열번호 1에 기재된 아미노산 서열을 가지는 것이 바람직하나, 서열번호 1에 기재된 단백질에 하나 이상의 치환, 결손, 부가 등의 돌연변이가 유발된 ALAS 활성을 가진 돌연변이체도 본 발명의 ALAS에 포함된다.In the present invention, the Zymomonas mobilis ( Zymomonas Gene encoding the 5-aminolevulinic acid synthase (hereinafter referred to as 'ALAS') derived from mobilis ) may be characterized in that the nucleic acid sequence represented by SEQ ID NO: 2. Considering the degeneracy of the genetic code, 80% homology, preferably 85% homology, more preferably 90% homology, most preferably 95% Genes having homology are also included in the ALAS gene of the present invention. In addition, the ALAS preferably has an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 1, but also a mutant having ALAS activity in which one or more substitutions, deletions, additions, etc. of the protein described in SEQ ID NO: 1 is induced in the ALAS of the present invention. do.

본 발명에서는 진핵세포가 아닌 세균인 자이모모나스 모빌리스 유래의 ALAS를 사용함으로써 진핵세포 유래 효소 사용시와 달리 total RNA 추출 후 이의 cDNA 합성을 통한 구축 과정을 필요로 하지 않으며, 세균의 유전자를 바로 이용하므로 게놈 서열에서의 직접적인 코딩 유전자 탐색과 이를 통한 보다 간편한 유전자 구축이 간편한 장점이 있다. 아울러, 본 발명의 경우, 약 1.2kb 의 유전자를 구축하는 것으로 보다 높은 발현율 및 형질전환율을 얻을 수 있는 장점이 있다. In the present invention, unlike the use of eukaryotic-derived enzymes by using ALAS derived from a bacterium other than eukaryotic cells, it does not require a construction process through synthesis of cDNA after total RNA extraction, and immediately uses a bacterial gene. Therefore, there is an advantage that it is easy to search for coding genes directly in the genomic sequence and easier gene construction through them. In addition, in the case of the present invention, by constructing a gene of about 1.2kb has the advantage of obtaining a higher expression rate and transformation rate.

본 발명에서 숙주세포로 사용되는 바실러스 속 미생물은, 바람직하게는 바실러스 서브틸리스(B. subtilis) 속 미생물 유래인 것이 바람직하나 이에 한정되지 아니한다. 본 발명에서는 바실러스 속 미생물을 사용하는데, 바실러스는 대표적인 식물생장 촉진 세균으로서 항생물질 생산, 질소고정, 병저항성 유도 휘발성 생육 축진물질의 생산, 인산 가용화 등 식물 생육 및 병해방제에 유용한 기능을 다수 갖고 있다. 따라서, 본 발명에 따른 재조합 미생물은 생산된 그 자체의 ALA를 이용할 수 있을 뿐 아니라, 그 균주 자체를 식물병 방제제로서 바로 이용가능한 장점이 있다. 즉, 본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 재조합 미생물을 유효성분으로 포함하는 식물병 방제제를 제공한다. The bacterium of the genus Bacillus to be used as a host cell in the present invention is preferably derived from the bacterium of the genus Bacillus subtilis ( B. subtilis ), but is not limited thereto. In the present invention, a bacterium of the genus Bacillus, which is a representative plant growth promoting bacterium, has a number of useful functions for plant growth and pest control, such as antibiotic production, nitrogen fixation, disease resistance-induced volatile growth accumulation, and phosphoric acid solubilization. . Therefore, the recombinant microorganism according to the present invention has the advantage that not only can use its own ALA produced, but also the strain itself as a plant disease control agent. That is, in another aspect, the present invention provides a plant disease control agent comprising the recombinant microorganism as an active ingredient.

본 발명의 일 실시예에서는, 서열번호 2로 표시되는 핵산서열을 가지는 자이모모나스 모빌리스 유래 ALAS 유전자를 바실러스 서브틸리스에 재조합 벡터(도 1)를 이용하여 형질전환함으로써 재조합 균주를 제작한 다음 ALA 생산능이 향상되었음을 확인하였으며 이를 B. subtilis (pHT43-ALAS)라 명명하고, 이를 대한민국 서울시 서대문구 홍제1동 유림빌딩 소재 한국미생물보존센터(KCCM)에 2011년 11월 18일 기탁번호 KCCM11226P로 기탁하였다.In one embodiment of the present invention, a recombinant strain is prepared by transforming the ALAS gene derived from Zymonas mobilis having the nucleic acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 to a Bacillus subtilis using a recombinant vector (FIG. 1). ALA production capacity has been improved, and this is why B. subtilis (pHT43-ALAS) and named it to the Korea Microorganism Conservation Center (KCCM) in Yurim Building, Hongje 1-dong, Seodaemun-gu, Seoul, Korea The deposit was made on November 18, 2011 under the accession number KCCM11226P.

본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제조된 재조합 균주를 배양하여 5-아미노레불린산(ALA)를 생산하였다. In another embodiment of the present invention, 5-aminolevulinic acid (ALA) was produced by culturing the prepared recombinant strain.

본 발명의 형질전환체를 배양하는 방법은, 숙주의 배양에 사용되는 통상의 방법을 사용하면 된다. 또 배양방법은, 배치(batch)식, 유동배치식, 연속배양, 리액터형식 등, 통상의 미생물의 배양에 사용하는 어떠한 방법도 사용할 수 있다. 대장균 등의 세균을 숙주로 해서 얻게 된 형질전환체를 배양하는 배지로서는, 완전배지 또는 합성배지, 예를 들면 LB배지,NB배지 등을 들 수 있다. 또, 배양온도는 적온의 범위, 바람직하게는 약 30도에서 배양함으로써 ALAS를 균체 내에 축적시키고, 회수한다.As a method of culturing the transformant of the present invention, a conventional method used for culturing a host may be used. As the culture method, any method used for culturing ordinary microorganisms, such as a batch type, a flow batch type, a continuous culture, or a reactor type, can be used. As a medium for culturing the transformant obtained by using bacteria such as E. coli as a host, a complete medium or a synthetic medium such as LB medium, NB medium and the like can be given. In addition, the incubation temperature is accumulated in the temperature range, preferably about 30 degrees, ALAS is accumulated in the cells and recovered.

탄소원은 미생물의 증식에 필요하고, 예를 들면 글루코스, 프럭토스, 슈크로스, 말토스, 갈락토스, 전분 등의 당류; 에탄올, 프로판올, 부탄올 등의 저급알콜류; 글리세롤 등의 다가알콜류; 아세트산, 시트르산, 숙신산, 타르타르산, 락트산, 글루콘산 등의 유기산; 프로피온산, 부탄산, 펜탄산, 헥산산, 헵탄산, 옥탄산, 노난산, 데칸산, 운데칸산, 도데칸산 등의 지방산 등을 이용할 수 있다. The carbon source is required for the growth of microorganisms, and for example, sugars such as glucose, fructose, sucrose, maltose, galactose, and starch; Lower alcohols such as ethanol, propanol and butanol; Polyhydric alcohols such as glycerol; Organic acids such as acetic acid, citric acid, succinic acid, tartaric acid, lactic acid and gluconic acid; Fatty acids such as propionic acid, butanoic acid, pentanic acid, hexanoic acid, heptanoic acid, octanoic acid, nonanoic acid, decanoic acid, undecanoic acid and dodecanoic acid can be used.

질소원으로서는, 예를 들면 암모니아, 염화암모늄, 황산암모늄, 인산암모늄등의 암모늄염 외에, 펩톤, 고기즙, 효모엑기스, 맥아엑기스, 카제인분해물, 옥수수 침지액 등의 천연물유래의 것을 들 수 있다. 또, 무기물로서는, 예를 들면 인산제 1칼륨,인산제 2칼륨, 인산마그네슘, 황산마그네슘, 염화나트륨 등을 들 수 있다. 배양액에, 카나마이신, 암피실린, 테트라사이클린, 클로람페니콜, 스트렙토마이신 등의 항생물질을 첨가해도 된다.Examples of the nitrogen source include natural products derived from natural products such as peptone, meat juice, yeast extract, malt extract, caseinate and corn steep liquor, in addition to ammonium salts such as ammonia, ammonium chloride, ammonium sulfate and ammonium phosphate. Moreover, as an inorganic substance, 1 potassium phosphate, dipotassium phosphate, magnesium phosphate, magnesium sulfate, sodium chloride, etc. are mentioned, for example. You may add antibiotics, such as kanamycin, ampicillin, tetracycline, chloramphenicol, and streptomycin, to a culture liquid.

또, 프로모터가 유도성의 발현벡터를 사용해서 형질전환한 미생물을 배양하는 경우는, 프로모터의 종류에 적합한 유도물질을 배지에 첨가하면 된다. 예를 들면, 이소프로필--D-티오갈락토피라노시드(IPTG), 테트라사이클린, 인돌아크릴산(IAA) 등을 유도물질로서 들 수 있다.In addition, when the promoter cultures the microorganism transformed using an inducible expression vector, an inducer suitable for the type of promoter may be added to the medium. For example, isopropyl-D-thiogalactopyranoside (IPTG), tetracycline, indole acrylic acid (IAA), etc. are mentioned as an inducer.

본 발명에서는 상기 재조합 미생물 배양을 위한 최적의 조건을 결정하였으며, 이에 본 발명은 다른 관점에서, 상기 재조합 미생물을 8 내지 12 g/L의 숙신산 또는 8 내지 10 g/L의 글리신이 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법에 관한 것이다. In the present invention, the optimum conditions for culturing the recombinant microorganisms have been determined. Therefore, in another aspect, the present invention provides the recombinant microorganisms in a culture medium to which 8 to 12 g / L of succinic acid or 8 to 10 g / L of glycine is added. Culturing; And it relates to a method for producing 5-aminolevulinic acid comprising the step of recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.

아울러, 본 발명의 일 실시예에서는 숙신산 및 글리신을 모두 첨가한 배양배지에서의 최적의 농도 조건을 결정하였으며, 이에 본 발명은 다른 관점에서, 상기 재조합 미생물을 글리신 1 내지 2 g/L 및 숙신산 3 내지 9 g/L가 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법에 관한 것이다. In addition, in one embodiment of the present invention was determined the optimum concentration conditions in the culture medium to which both succinic acid and glycine added, the present invention in another aspect, the recombinant microorganism glycine 1 to 2 g / L and succinic acid 3 Culturing in a culture solution to which 9 g / L is added; And it relates to a method for producing 5-aminolevulinic acid comprising the step of recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.

또한 본 발명은 상기 본 발명의 형질전환체를 유효성분으로 포함하는 ALA 생산용 조성물을 제공한다. 본 발명의 ALA 생성용 조성물은 예를 들어 상기 형질전환체를 배양하여 ALA을 생성하는데 적합한 폴리펩타이드, 브로쓰, 세포 용해물, 정제 또는 정제되지 않은 효소 추출물 또는 폴리펩타이드 등을 포함한다.In another aspect, the present invention provides a composition for producing ALA comprising the transformant of the present invention as an active ingredient. Compositions for producing ALA of the present invention include polypeptides, broths, cell lysates, purified or unenzymatic enzyme extracts or polypeptides, etc. suitable for producing ALA by culturing the transformant, for example.

한편, 상기 ALA 생성용 조성물은 유전자 발현 억제용 키트(kit)의 형태로 제공될 수 있다. 유전자 발현 억제용 키트는 병, 통(tub), 작은 봉지(sachet), 봉투(envelope), 튜브, 앰플(ampoule) 등과 같은 형태를 취할 수 있으며 이들은 부분적으로 또는 전체적으로 플라스틱, 유리, 종이, 호일, 왁스 등으로부터 형성될 수 있다. 용기는, 처음에는 용기의 일부이거나 또는 기계적, 접착성, 또는 기타 수단에 의해 용기에 부착될 수 있는, 완전히 또는 부분적으로 분리가 가능한 마개를 장착할 수 있다. 용기는 또한 주사바늘에 의해 내용물에 접근할 수 있는, 스토퍼가 장착될 수 있다. 상기 키트는 외부 패키지를 포함할 수 있으며, 외부 패키지는 구성 요소들의 사용에 관한 사용설명서를 포함할 수 있다.
On the other hand, the composition for producing ALA may be provided in the form of a kit for inhibiting gene expression. Kits for inhibiting gene expression may take the form of bottles, tubs, sachets, envelopes, tubes, ampoules, etc., which may be partially or wholly plastic, glass, paper, foil, It may be formed from a wax or the like. The container may be fitted with a cap which is initially part of the container or can be fully or partially detachable, which may be attached to the container by mechanical, adhesive, or other means. The container may also be equipped with a stopper, which is accessible to the contents by the injection needle. The kit may include an external package, and the external package may include instructions for use of the components.

실시예Example

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these examples are for illustrative purposes only and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these examples.

바실러스Bacillus 서브틸리스(Subtilis ( B. subtilisB. subtilis )의)of 5- 5- 아미노레불린산Aminolevulinic acid 합성효소( Synthetic enzyme ( ALASALAS )를 코딩하는 유전자의 형질전환Transformation of the gene encoding

실시예Example 1-1:  1-1: 자이모모나스Zaimomonas 모빌리스( Mobilis ( Z. Z. mobilismobilis )의 )of ALASALAS 유전자의 증폭 Gene amplification

ALA 생산을 위한 자이모모나스 모빌리스(Z. mobilis) (KCTC 1534, Korea)의 ALAS 유전자를 과발현하여 이를 통한 ALA 생산의 증대를 위하여 먼저 유전자를 클로닝하기 위하여, 자이모모나스 모빌리스(Z. mobilis)의 지노믹디엔에이로부터 펩타이드 부분의 염기서열을 참고로 하여 ALAS의 클로닝을 위하여 BamH -F(5'-gga tcc atg gat tac aaa cat att ttc ag-3', 서열번호 3), XbaI -R ( 5'-tct aga gta tgc ggc aaa acg cat atc aag-3', 서열번호 4) 으로 각각의 인식서열이 삽입되도록 프라이머를 디자인하여 합성하였다. 이후 상기 합성된 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하였다. By over-expressing the gene of ALAS Xi thigh eggplant Mobilis (Z. mobilis) (KCTC 1534, Korea) for ALA production in order to increase production of ALA by them to first clone the gene, Xi thigh eggplant Mobilis (Z. mobilis BamH- F ( 5'-gga tcc atg gat tac aaa cat att ttc ag-3 ', SEQ ID NO: 3), XbaI -R (A) for the cloning of ALAS with reference to the nucleotide sequence of the peptide portion from the genomic DNA of 5'-tct aga gta tgc ggc aaa acg cat atc aag-3 ', SEQ ID NO. Then, PCR was performed using the synthesized primers.

이때 합성한 프라이머의 서열은 다음과 같다.The sequence of the synthesized primer is as follows.

서열번호 5: 5'-gga tcc atg gat tac aaa cat att ttc ag-3'SEQ ID NO: 5'-gga tcc atg gat tac aaa cat att ttc ag-3 '

서열번호 6: 5'-tct aga gta tgc ggc aaa acg cat atc aag-3'SEQ ID NO: 5'-tct aga gta tgc ggc aaa acg cat atc aag-3 '

Tag 중합효소(Geneall, Korea) 0.5㎕, 10X PCR 버퍼 5㎕, dNTP mix 4㎕, 프라이머 샘플, 증류수로 50㎕를 맞춘 후 94℃ 5분 1회, 94℃ 30초, 55℃ 30초, 72℃ 1분 30초, 30회를 반복한 후 72℃ 10분, 1회를 통하여 PCR을 수행하였다.
0.5 μl of Tag polymerase (Geneall, Korea), 5 μl of 10X PCR buffer, 4 μl of dNTP mix, 50 μl of primer sample, distilled water, and then 94 ℃ 5 min, 94 ℃ 30 seconds, 55 ℃ 30 seconds, 72 After repeating 30 minutes 1 30 ℃, PCR was performed through 72 10 minutes, once.

실시예Example 1-2:  1-2: 자이모모나스의Zaimomonas ALASALAS 의 유전자의 Of genes 클로닝Cloning

상기 실시예 1-1에서 수득한 증폭산물을 0.8% 아가로스 겔 상에서 전기영동하였고 아가로스 겔 상의 DNA 절편은 Biospin gel extraction kit (Bioflux)를 사용하여 회수하였다. The amplification product obtained in Example 1-1 was electrophoresed on 0.8% agarose gel and DNA fragments on agarose gel were recovered using a Biospin gel extraction kit (Bioflux).

그 후, 수득한 ALAS를 BamH , XbaI 로 절단한 후 바실러스 발현벡터인 pHT43 (Mobitech GmbH, Germany)에 라이게이션(ligation)시켜서 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)에 형질전환을 하였다. 이어 형질 전환체로부터 라이게이션 (ligation) 된 재조합 플라스미드 DNA를 분리하였다. 상기 재조합 벡터를 pHT43-ALAS이라 명명하였으며 이를 도 1에 도식화하였다.Thereafter, the obtained ALAS was digested with BamH , XbaI , and then ligated to pHT43 (Mobitech GmbH, Germany), which is a Bacillus expression vector, to transform B. subtilis . The ligation of recombinant plasmid DNA was then isolated from the transformants. The recombinant vector was named pHT43-ALAS and is illustrated in FIG. 1.

이때, pHT43-ALAS 단백질을 발현하는 바실러스 속 미생물을 제조하기 위해서는 Ito And Nagane(Ito M. & Nagane M., Biosci . Biotechnol . Biochem ., 65:2773, 2001)의 방법에 따라 일렉트로컴포턴트 바실러스 서브틸리스(Electrocompetent Bacillus subtilis)를 제조하였다. 즉, 바실러스 서브틸리스를 LB agar plate에 30℃에서 전배양한 다음, 배양되어진 바실러스 서브틸리스를 SpC 배지(T base 20ml, 50% glucose 0.2ml, 1.2% MgSO4.3H2O 0.3ml, 10% Bacto yease extract 0.4ml, 1% casamino acid 0.5ml) 20ml에 37℃에서 OD600에서 0.5까지 배양 후, 그 중 2ml을 SpII 배지(T base 200ml, 50% glucose 2ml, 1.2% MgSO4.3H2O 14ml, 10% Bacto yease extract 2ml, 1% casamino acid 2ml, 0.1M CaCl2 1ml)에 배양시켰다. 배양 90분 후 원심분리기를 통해 셀을 모으고, 글리세롤 2ml을 분주하여 셀을 잘 풀어주고 500ul씩 나누어 분주하여 -70℃에 보관하였다. At this time, in order to prepare a bacterium of the genus Bacillus expressing the pHT43-ALAS protein, according to the method of Ito And Nagane (Ito M. & Nagane M., Biosci . Biotechnol . Biochem ., 65: 2773, 2001) Tilis (Electrocompetent Bacillus subtilis ) was prepared. That is, Bacillus subtilis pre-incubated in LB agar plate at 30 ℃, and then cultured Bacillus subtilis in SpC medium (T base 20ml, 50% glucose 0.2ml, 1.2% MgSO 4 H 3 O 0.3ml, 10 ml of 10% Bacto yease extract 0.4ml, 1% casamino acid 0.5ml) was incubated at 37 ° C. at OD600 to 0.5, and 2 ml of the SpII medium (T base 200ml, 50% glucose 2ml, 1.2% MgSO 4 .3H 2 O 14ml, 10% Bacto yease extract 2ml, 1% casamino acid 2ml, 0.1M CaCl 2 1ml). After 90 minutes of incubation, the cells were collected through a centrifuge, 2 ml of glycerol was dispensed to release the cells well, and the cells were divided into 500ul and stored at -70 ° C.

pHT43-ALAS의 ALAS 2㎍을 형질전환용 일렉트로 바실러스 서브틸리스(Electrocompetent Bacillus subtilis) 100ul에 첨가하고 Gene-Pulser cuvette에 옮기고, Gene-Pulser(Bio-Rad)를 이용하여 형질전환하였다. 그 다음, LB 배지에 클로람페니콜(5㎍/㎖)이 첨가된 다량의 고체배지에 도말하여 형질 전환체를 선별하였으며, 이를 B. subtilis (pHT43-ALAS)라 명명하고, 이를 대한민국 서울시 서대문구 홍제1동 유림빌딩 소재 한국미생물보존센터(KCCM)에 2011년 11월 18일 기탁번호 KCCM11226P로 기탁하였다.
2 μg of ALAS of pHT43-ALAS was transformed into Electrocompetent Bacillus subtilis ) was added to 100ul, transferred to Gene-Pulser cuvette, and transformed using Gene-Pulser (Bio-Rad). Then, the chloramphenicol (5㎍ / ㎖) plated on a large amount of the solid medium is added to the LB medium were selected transformants, this B. subtilis (pHT43-ALAS) and named it to the Korea Microorganism Conservation Center (KCCM) in Yurim Building, Hongje 1-dong, Seodaemun-gu, Seoul, Korea The deposit was made on November 18, 2011 under the accession number KCCM11226P.

ALASALAS 미도입 균주와의  With unintroduced strain ALAALA 생산량 비교 Production comparison

실시예 1에서 제작한 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)와 ALA synthase 미도입 바실러스 서브틸리스 균주간 ALA 생산량을 비교하기 위하여, 다음과 같이 실험을 수행하였다. In order to compare the ALA production between the ALA synthase-expressing Bacillus subtilis prepared in Example 1 and the ALA synthase-free Bacillus subtilis strains, the experiment was performed as follows.

즉, 제작한 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)와 ALA synthase 미도입 바실러스 서브틸리스 균주에서 생성된 ALA양을 측정하기 위하여 배양 여과액 200㎕에 1M 아세트산 나트륨 완충액(pH 4.7) 100㎕, 아세틸 아세톤 50 ㎕를 첨가한 다음, 10분간 가열하고, 실온에서 냉각하여 형성된 2-메틸-3-아세틸-5-프로피오닌산 피롤에 MER(modified Ehrlich's reagent: -dimethylaminobenzaldehyde 0.2g, glacial acetic acid 8㎖, 70% perchloric acid 1㎖, D.W 1㎖) 350 ㎕을 가하여 15분간 실온에서 방치하였다.That is, to measure the amount of ALA produced in the ALA synthase-expressing Bacillus subtilis and the ALA synthase-free Bacillus subtilis strains, 1M sodium acetate buffer (pH 4.7) 100 was added to 200 µl of the culture filtrate. Μl, 50 μl of acetyl acetone were added, followed by heating for 10 minutes, and cooling at room temperature to 2-methyl-3-acetyl-5-propionate pyrrole formed by MER (modified Ehrlich's reagent: -dimethylaminobenzaldehyde 0.2 g, glacial acetic acid 8 ml, 1 ml of 70% perchloric acid, 1 ml of DW) 350 µl was added, and the mixture was left at room temperature for 15 minutes.

이때 착색된 화합물 양을 Microplate Spectrophotometer(Biotech, USA)를 이용하여 555nm에서 측정한 다음 ALA 표준곡선으로부터 ALA 생산량을 환산하여 정량하였다. The amount of the colored compound was measured at 555 nm using a Microplate Spectrophotometer (Biotech, USA) and then quantified by converting ALA production amount from the ALA standard curve.

그 결과, 도 2에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis)은 대조군인 ALA synthase 미도입 바실러스 서브틸리스 균주에 비하여 1.4배의 ALA 생산량 증가를 보이는 것을 확인하였다. As a result, as shown in Figure 2 ALA synthase expression Bacillus subtilis according to the present invention was confirmed to show a 1.4-fold increase in ALA production compared to the control ALA synthase unintroduced Bacillus subtilis strains. .

추가로 본 발명에 따른 재조합 균주의 ALA 최적 수율 생산 조건을 결정하기 위하여 다음의 실험을 수행하였다.
In addition, the following experiment was carried out to determine the ALA optimum yield production conditions of the recombinant strain according to the present invention.

ALAALA 생산의 최적조건 결정 및 수율 측정 Determination of optimum conditions of production and measurement of yield

3-1: 3-1: ALAALA 생산 최적화를 위한 온도 조건의 결정 Determination of temperature conditions for production optimization

실시예 1에서 제작한 B. subtilis (pHT43-ALAS) 균주의 최적 ALA 생산 수율을 결정하기 위하여 다음과 같이 실험하였다. 즉, 제작한 B. subtilis (pHT43-ALAS) 균주를 클로람페니콜이 5㎍/㎖가 포함된 LB 배지에 배양하였다. 배지의 배양 온도를 25℃, 30℃, 37℃에서 각각 배양하여 5-아미노레불린산의 생산량을 측정하였다. B. subtilis produced in Example 1 In order to determine the optimum ALA production yield of the (pHT43-ALAS) strain was tested as follows. That is, the prepared B. subtilis (pHT43-ALAS) strain was cultured in LB medium containing 5 µg / ml of chloramphenicol. The culture temperature of the medium was incubated at 25 ° C., 30 ° C. and 37 ° C., respectively, and the yield of 5-aminolevulinic acid was measured.

그 결과, 도 3에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 ALA synthase 발현 바실러스 서브틸리스(B. subtilis) 균주는 약 30℃ 에서 가장 증가된 ALA 생산량을 보이는 것으로 확인되었다.
As a result, as shown in Figure 3, ALA synthase expression of Bacillus subtilis (B. subtilis) strain according to the invention was found to exhibit the most ALA increased yield at about 30 ℃.

3-2: 3-2: ALAALA 생산 최적화를 위한 전구체의 농도 조건의 결정 Determination of Concentration Conditions of Precursors for Production Optimization

실시예 1에서 제작한 B. subtilis (pHT43-ALAS) 균주의 최적 ALA 생산 수율을 결정하기 위하여 다음과 같이 실험하였다. 즉, 실시예 1에서 제작된 ALAS 유전자를 포함하고 있는 형질전환 B. subtilis-ALAS를 통상적인 클로람페니콜(chloramphenicol) 함유 LB 배지에 ALA 생산을 위해 숙신산(succinic acid), 글리신(glycine) 및 각종 미네랄 등을 넣어 배양하였다. 최적의 ALA생산 조건을 결정하기 위하여, 배양액에 숙신산 2, 4, 6, 8, 10 및 12 g/L의 농도별로 첨가한 후, ALA 생산수율을 측정하였고, 글리신 2, 4, 6, 8, 10 및 12 g/L의 농도별로 첨가한 후, ALA 생산수율을 측정하였다. B. subtilis produced in Example 1 In order to determine the optimum ALA production yield of the (pHT43-ALAS) strain was tested as follows. That is, the transformed B. subtilis -ALAS containing the ALAS gene prepared in Example 1 is used to produce ALA in a conventional chloramphenicol-containing LB medium for succinic acid, glycine and various minerals. Was incubated. In order to determine the optimum ALA production conditions, the succinic acid 2, 4, 6, 8, 10 and 12 g / L was added to the culture medium, the ALA production yield was measured, glycine 2, 4, 6, 8, After addition by concentration of 10 and 12 g / L, the yield of ALA was measured.

그 결과, 도 4에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 재조합 균주의 경우 숙신산은 8 내지 12 g/L에서 숙신산 무첨가 배지에 비하여 높은 ALA 생산량을 보였으며, 특히 약 9g/L에서 가장 높은 수율을 보였다. 아울러, 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 재조합 균주의 경우 글리신의 경우, 2 내지 12 g/L의 범위에서 전반적으로 숙신산 무첨가 배지에 비하여 높은 ALA 생산량을 보였으며, 4 내지 12 g/L에서 좀더 우수한 수율을 보였으며, 8 내지 10g/L에서 이보다 더 우수한 수율을 보였으며, 특히 약 8g/L에서 가장 높은 수율을 보였다.As a result, as shown in Figure 4, in the recombinant strain according to the invention succinic acid showed a high ALA production compared to the succinic acid-free medium at 8 to 12 g / L, in particular the highest yield at about 9 g / L . In addition, as shown in Figure 5, in the case of the recombinant strain according to the present invention showed a high ALA production in general compared to the succinic acid-free medium in the range of 2 to 12 g / L, 4 to 12 g / L The yield was better at, and the yield was better at 8-10 g / L, especially at about 8 g / L.

한편, 숙신산 및 글리신을 모두 포함하는 배지에서 상기와 같이 배양한 경우에는, 도 6에 나타난 바와 같이, 배양액에 글리신 1 g/L 및 숙신산 9 g/L을 첨가할 경우, 무첨가시 보다 1.5배의 ALA 생산량을 보임을 확인할 수 있었다.On the other hand, when cultured as described above in a medium containing both succinic acid and glycine, as shown in Figure 6, when added 1 g / L glycine and 9 g / L succinic acid to the culture medium, 1.5 times more than no addition ALA production was confirmed.

결국, 본 발명에 따른 재조합 균주는 글리신 및 숙신산의 특정 조합에서 높은 ALA 생산 수율을 보임을 확인할 수 있었다.
As a result, the recombinant strain according to the present invention was confirmed to show a high ALA production yield in a specific combination of glycine and succinic acid.

3-3: 최적화된 3-3: Optimized ALAALA 생산조건 하에서의  Under production conditions ALAALA 생산량 측정 Production quantity measurement

한편, 실시예 3-2의 조건에서 생성된 ALA양을 측정하기 위하여 배양 여과액 200㎕에 1M 아세트산 나트륨 완충액(pH 4.7) 100㎕, 아세틸 아세톤 50 ㎕를 첨가한 다음, 10분간 가열하고, 실온에서 냉각하여 형성된 2-메틸-3-아세틸-5-프로피오닌산 피롤에 MER(modified Ehrlich's reagent: -dimethylaminobenzaldehyde 0.2g, glacial acetic acid 8㎖, 70% perchloric acid 1㎖, D.W 1㎖) 350 ㎕을 가하여 15분간 실온에서 방치하였다.Meanwhile, to measure the amount of ALA produced under the conditions of Example 3-2, 100 μl of 1M sodium acetate buffer (pH 4.7) and 50 μl of acetyl acetone were added to 200 μl of the culture filtrate, followed by heating for 10 minutes, followed by room temperature. 350 μl of MER (modified Ehrlich's reagent: -dimethylaminobenzaldehyde, 8 ml of glacial acetic acid, 1 ml of 70% perchloric acid, DW 1 ml) was prepared in 2-methyl-3-acetyl-5-propionate pyrrole formed by cooling in It was added and left at room temperature for 15 minutes.

이때 착색된 화합물 양을 Microplate Spectrophotometer(Biotech, USA)를 이용하여 555nm에서 측정한 다음 ALA 표준곡선으로부터 ALA 생산량을 환산하여 정량하였다.The amount of the colored compound was measured at 555 nm using a Microplate Spectrophotometer (Biotech, USA) and then quantified by converting ALA production amount from the ALA standard curve.

ALA의 최적화된 조건 하에 배양 시간에 따른 ALA의 생산량을 측정한 결과, 도 7과 같은 ALA 생산 양상을 확인할 수 있었으며, 아울러, 도 8과 같이, 본 발명에 따른 재조합 미생물을 최적 조건에서 배양한 경우, 자이모모나스 모빌리스 유래 ALAS를 미도입한 바실러스 서브틸리스 균주에 비하여 약 2.1 배 높은 ALA 생산량을 보임을 확인할 수 있었다. As a result of measuring the production of ALA according to the incubation time under the optimized conditions of ALA, it was confirmed that the ALA production pattern as shown in Figure 7, and, as shown in Figure 8, when the recombinant microorganism according to the present invention is cultured in the optimum conditions It was confirmed that ALA production was about 2.1 times higher than that of the Bacillus subtilis strain which did not introduce ALAS derived from Zymomonas mobilis.

이상으로 본 발명의 내용의 특정한 부분을 상세히 기술하였는바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서, 이러한 구체적 기술은 단지 바람직한 실시양태일 뿐이며, 이에 의해 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항들과 그것들의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, those skilled in the art will appreciate that such specific embodiments are merely preferred embodiments and that the scope of the invention is not limited thereby. It will be obvious. Accordingly, the actual scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

부호 없음Unsigned

한국미생물보존센터(국외)Korea Microorganism Conservation Center (overseas) KCCM11226PKCCM11226P 2011112820111128

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (6)

바실러스 서브틸리스에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자를 함유하는 재조합 벡터가 도입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물.
Recombinant microorganism with improved ability to produce 5-aminolevulinic acid, wherein a Bacillus subtilis has introduced a recombinant vector containing a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis. .
바실러스 서브틸리스의 염색체에, 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자가 삽입되어 있는, 5-아미노레블린산 생산능력이 향상된 재조합 미생물.
A recombinant microorganism having improved 5-aminolevulinic acid production capacity, in which a 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is inserted into a chromosome of Bacillus subtilis.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 자이모모나스 모빌리스의 5-아미노레블린산 합성효소 (5-aminolevulinic acid synthase) 유전자는 서열번호 2로 표시되는 핵산서열인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물.
The recombinant microorganism according to claim 1 or 2, wherein the 5-aminolevulinic acid synthase gene of Zymonas mobilis is a nucleic acid sequence represented by SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서, 상기 재조합 미생물은 기탁번호 KCCM11226P로 기탁된 바실러스 서브틸리스 균주 유래인 것을 특징으로 하는 재조합 미생물.
The recombinant microorganism of claim 1, wherein the recombinant microorganism is derived from a Bacillus subtilis strain deposited with accession number KCCM11226P.
제1항 또는 제2항의 재조합 미생물을 8 내지 12 g/L의 숙신산 또는 8 내지 10 g/L의 글리신이 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법.
Culturing the recombinant microorganism of claim 1 or 2 in a culture medium to which 8 to 12 g / L succinic acid or 8 to 10 g / L glycine is added; And recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.
제1항 또는 제2항의 재조합 미생물을 글리신 1 내지 2 g/L 및 숙신산 3 내지 9 g/L가 첨가된 배양액에서 배양하는 단계; 및 상기 배양된 배양액으로부터 5-아미노레블린산을 회수하는 단계를 포함하는 5-아미노레블린산의 제조방법. Culturing the recombinant microorganism of claim 1 or 2 in a culture medium to which 1 to 2 g / L glycine and 3 to 9 g / L succinic acid are added; And recovering 5-aminolevulinic acid from the culture medium.
KR1020110143640A 2011-12-27 2011-12-27 Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same KR101326255B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143640A KR101326255B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110143640A KR101326255B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20130075319A KR20130075319A (en) 2013-07-05
KR101326255B1 true KR101326255B1 (en) 2013-11-11

Family

ID=48989227

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110143640A KR101326255B1 (en) 2011-12-27 2011-12-27 Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101326255B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193152B2 (en) 2017-05-18 2021-12-07 Korea University Research And Business Foundation Recombinant microorganism having enhanced ability to produce heme, coproporphyrin III, and uroporphyrin III, and method for producing heme, coproporphyrin III, and uroporphyrin III using same

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101708754B1 (en) 2014-11-04 2017-02-21 서강대학교산학협력단 A method for continuous production of 5-aminolevulinic acid by photosynthetic membrane vesicle
CN113862314B (en) * 2021-08-31 2024-03-29 新泰市佳禾生物科技有限公司 Method for producing 5-aminolevulinic acid through fermentation

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0145946B1 (en) * 1995-06-10 1998-08-01 김은영 Process for the preparation of levan by using levansucrase
KR100496419B1 (en) 2002-09-27 2005-06-21 주식회사 리얼바이오텍 A process for the extra-cellular secretory production of Zymomonas mobilis levansucrase using a transformed Hansenular polymorpha
KR20060060389A (en) * 2004-11-30 2006-06-05 주식회사 마크로젠 Genome sequence of zymomonas mobilis zm4 and novel gene involved in production of ethanol

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0145946B1 (en) * 1995-06-10 1998-08-01 김은영 Process for the preparation of levan by using levansucrase
KR100496419B1 (en) 2002-09-27 2005-06-21 주식회사 리얼바이오텍 A process for the extra-cellular secretory production of Zymomonas mobilis levansucrase using a transformed Hansenular polymorpha
KR20060060389A (en) * 2004-11-30 2006-06-05 주식회사 마크로젠 Genome sequence of zymomonas mobilis zm4 and novel gene involved in production of ethanol

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11193152B2 (en) 2017-05-18 2021-12-07 Korea University Research And Business Foundation Recombinant microorganism having enhanced ability to produce heme, coproporphyrin III, and uroporphyrin III, and method for producing heme, coproporphyrin III, and uroporphyrin III using same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130075319A (en) 2013-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101814888B1 (en) 5-aminolevulinic acid high-yield bacterial strain, preparation method and uses thereof
Sasaki et al. Biosynthesis, biotechnological production and applications of 5-aminolevulinic acid
Chaves et al. Engineering isoprene synthase expression and activity in cyanobacteria
KR102223521B1 (en) Recombinant Microorganisms Producing Methyl-anthranilate and Method for Producing Methyl-anthranilate Using the Same
KR102052134B1 (en) Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of Heme, Coproporphyrin III and Uroporphyrin III and Method of Producing Heme, Coproporphyrin III and Uroporphyrin III Using the same
CN107787361A (en) Generate the mutant microbial of L aspartames and the method using mutant microbial generation L aspartames
CN107075463A (en) The biosynthesis production of acylamino acid
KR101326255B1 (en) Recombinant Microorganism Having Enhanced Productivity of 5-Aminolevulinic Acid and Method of Producing 5-aminolevulinic Acid Using the Same
CN111778201B (en) Escherichia coli chassis cell with improved biological robustness and construction method and application thereof
CN108300726B (en) α -bisabolol synthetic plasmid, construction method thereof and escherichia coli engineering strain
CN109722459A (en) A kind of 5-ALA superior strain and the preparation method and application thereof
Lee et al. Cloning and characterization of the dxs gene, encoding 1-deoxy-d-xylulose 5-phosphate synthase from Agrobacterium tumefaciens, and its overexpression in Agrobacterium tumefaciens
WO2021036901A1 (en) APPLICATION OF BRANCHED-CHAIN α-KETOACID DEHYDROGENASE COMPLEX IN PREPARATION OF MALONYL COENZYME A
Sun et al. Cry3Aa* SpyCatcher fusion crystals produced in bacteria as scaffolds for multienzyme coimmobilization
KR101780767B1 (en) Variant Microorganism Pruducing 5-Aminolevulinic Acid and Method for Preparing 5-Aminolevulinic Acid Using Thereof
CN105349557B (en) A kind of malic enzyme gene RKME2 and its recombinant expression carrier
CN110004164B (en) 5-aminolevulinic acid high-yield recombinant strain and application thereof
Nishikawa et al. 5-Aminolevulinic acid: production by fermentation, and agricultural and biomedical applications
KR20040027589A (en) Fermentation process for the production of coenzyme Q10 by the transformed Agrobacterium tumefaciens
CN114774297B (en) Recombinant saccharomyces cerevisiae for producing T-juniper alcohol and application thereof
TW200426218A (en) Method for the fermentative production of R-α-lipoic acid
KR100332353B1 (en) Method for preparing ALA synthase-expressing Escherichia coli and biosynthetic delta-aminolevulinic acid using the same
CN112522226B (en) High-density fermentation method of recombinant glufosinate-ammonium dehydrogenase engineering bacteria under limit of phosphorus emission
US20230126375A1 (en) Engineered bacteria and methods of producing sustainable biomolecules
KR102005664B1 (en) Transformed methanotrophs for producing aminolevulinic acid and uses thereof

Legal Events

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

Payment date: 20170927

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181010

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191002

Year of fee payment: 7