KR101392968B1 - Novel autonomously replicating sequence and uses thereof - Google Patents

Novel autonomously replicating sequence and uses thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101392968B1
KR101392968B1 KR1020120052221A KR20120052221A KR101392968B1 KR 101392968 B1 KR101392968 B1 KR 101392968B1 KR 1020120052221 A KR1020120052221 A KR 1020120052221A KR 20120052221 A KR20120052221 A KR 20120052221A KR 101392968 B1 KR101392968 B1 KR 101392968B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
gene
polynucleotide
plasmid vector
self
marxianus
Prior art date
Application number
KR1020120052221A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120128116A (en
Inventor
손정훈
성봉현
김현진
김종현
배정훈
Original Assignee
한국생명공학연구원
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 한국생명공학연구원 filed Critical 한국생명공학연구원
Priority to KR1020120052221A priority Critical patent/KR101392968B1/en
Publication of KR20120128116A publication Critical patent/KR20120128116A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101392968B1 publication Critical patent/KR101392968B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/37Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi
    • C07K14/39Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi from yeasts
    • 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
    • C12N15/10Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1034Isolating an individual clone by screening libraries
    • C12N15/1086Preparation or screening of expression libraries, e.g. reporter assays
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/80Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi
    • C12N15/81Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts
    • C12N15/815Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for fungi for yeasts for yeasts other than Saccharomyces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/14Hydrolases (3)
    • C12N9/16Hydrolases (3) acting on ester bonds (3.1)

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 클루이베로마이세스 마르시아누스로부터 유래된 신규한 자기복제서열, 상기 자기복제서열을 포함하는 플라스미드 벡터, 상기 플라스미드를 이용한 형질전환체의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 형질전환체, 상기 플라스미드 벡터에 목적 유전자가 도입된 유전자 라이브러리 및 상기 유전자 라이브러리를 이용하여 개량된 유전자를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 신규한 자기복제서열을 이용하면, K. marxianus를 높은 효율로 형질전환 시킬 수 있고, 상기 형질전환된 K. marxianus로 부터 목적하는 유전자를 용이하게 회수할 수 있을 뿐만 아니라 유전자 라이브러리 구축 및 새로운 단백질, 고활성을 보이는 단백질 또는 강력한 프로모터를 스크리닝할 수 있으므로, K. marxianus를 이용한 산업적 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.The present invention relates to a novel self-replicating sequence derived from Kluyveromyces marcianus, a plasmid vector containing the self-replicating sequence, a method for producing a transformant using the plasmid, a transformant prepared by the method, A gene library into which a desired gene is introduced into a vector, and a method of screening a gene modified using the gene library. Using the novel self-replicating sequence of the present invention, it is possible to transform K. marxianus with high efficiency, to easily recover the desired gene from the transformed K. marxianus , New proteins, highly active proteins or strong promoters can be screened, making them widely available for industrial production using K. marxianus .

Description

신규한 자기복제서열 및 이의 용도{Novel autonomously replicating sequence and uses thereof}Novel autonomously replicating sequences and uses thereof < RTI ID = 0.0 >

본 발명은 신규한 자기복제서열 및 이의 용도에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 클루이베로마이세스 마르시아누스로부터 유래된 신규한 자기복제서열, 상기 자기복제서열을 포함하는 플라스미드 벡터, 상기 플라스미드를 이용한 형질전환체의 제조방법, 상기 방법으로 제조된 형질전환체, 상기 플라스미드 벡터에 목적 유전자가 도입된 유전자 라이브러리 및 상기 유전자 라이브러리를 이용하여 개량된 유전자를 스크리닝하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a novel magnetic replication sequence and its use, and more particularly, to a novel self-replication sequence derived from Cluyveromyces marcianus, a plasmid vector containing the self-replication sequence, A transformant prepared by the above method, a gene library into which the target gene is introduced into the plasmid vector, and a method for screening the gene modified using the gene library.

고온성 효모인 클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces marxianus, K. marxianus)는 클루이베로마이세스 락티스(Kluyveromyces lactis)와 유사한 크라브트리-음성(Crabtree-negative) 효모로서 기초연구가 많이 진행되었으며 산업적 활용도가 매우 높은 균주이다(Fonseca 등, Appl. Microbial. Biotechnol. 79, 339, 2008). 상기 K. marxianus는 산업적 가치가 있는 이눌리나제, β-갈락토시다제, β-글루코시다제, 엔도폴리갈락투로나제, 단백질인산화효소, 카르복시펩티다제, 아미노펩티다제 등의 효소의 공급원으로 이용되어 왔다. 최근 K. marxianus 균주는 다양한 탄소원 사용능력, 고온에서의 빠른 성장능 등의 장점이 있어 최근 석유대체 바이오화학 이나 바이오에너지 분야에서 K. marxianus 균주를 활용하려는 시도가 늘어나고 있다. 상기 K. marxianus 균주는 종래의 효모(S. cerevisiae)에 비하여 고온에서의 에탄올 발효가 가능하여 바이오에탄올 발효시 냉각비용을 절감할 수 있고, 기질의 당화효율을 높게 유지할 수 있으며, 고온에서 배양함으로써 다른 미생물의 오염을 방지할 수 있으므로, 동시당화공정(simultaneous saccharification and fermentation) 이나 통합공정(consolidated bioprocessing) 개발에 매우 적합하다. 지금까지 K. marxianus 균주를 이용한 에탄올 생산 연구는 대부분 다양한 탄소원을 사용한 발효 또는 균주 고정화를 통한 발효 방법의 최적화 등 발효공정 개발에 집중되었으나 최근에는 유전자 재조합기술을 도입하여 K. marxianus 균주의 에탄올 생산능을 향상 시키려는 연구가 진행되고 있다. A thermophilic yeast Cluj Vero My Marcia Seth Augustine (Kluyveromyces marxianus, K. marxianus) is Cluj Vero Mai Seth lactis (Kluyveromyces (Fonseca et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 79, 339, 2008), which is a crabtree-negative yeast similar to lactis . The K. marxianus is an enzyme of industrially valuable inulinase,? -Galactosidase,? -Glucosidase, endopolygalacturonase, protein kinase, carboxypeptidase, aminopeptidase Has been used as a source. In recent years, K. marxianus strains have a variety of carbon source utilization ability and rapid growth ability at high temperature. Therefore, there is an increasing tendency to utilize K. marxianus strains in petroleum alternative biochemistry or bio energy field. The K. marxianus strain is capable of fermenting ethanol at high temperature as compared with the conventional yeast ( S. cerevisiae ), thereby reducing the cooling cost in the fermentation of bioethanol, maintaining the high saccharification efficiency of the substrate, It is very suitable for simultaneous saccharification and fermentation or consolidated bioprocessing because it can prevent contamination of other microorganisms. Up to now, most studies on ethanol production using K. marxianus strains have focused on the development of fermentation processes such as fermentation using various carbon sources or optimization of fermentation methods by strain immobilization. However, recently, by introducing gene recombinant technology, the ethanol production ability of K. marxianus strain Research is underway to improve

클루이베로마이세스계열 효모의 유전자 조작 연구는 주로 대표 균주인 K. lactis를 중심으로 진행되어 왔으며 K. marxianus 유전자 조작 시스템은 상대적으로 열악한 상태이다. K. marxianus의 특성을 개량하기 위하여 1984년 처음으로 G418 저항성 유전자와 K. lactis 유래의 자기복제서열(ARS, autonomously replicating sequence)인 KARS2를 포함하는 pGL2 벡터와 S. cerevisiae의 리튬이온 방법을 사용하여 형질전환 방법이 개발되었으나 낮은 효율 때문에 널리 사용되지는 못하였다(Das et al., 1984. J Bacteriol 158: 1165). 클루이베로마이세스속에서 유일하게 발견된 플라스미드인 pKD1은 S. cerevisiae의 2um 플라스미드와 유사한 성질을 갖는다(Falcone 등, 1986. Plasmid 15: 248, Bianchi 등, 1991, Curr. Genet. 19, 155). 그러나, pKD1을 이용하여 K. marxianus를 형질전환할 수 있지만 형질전환 효율이나 세포내 안정성이 매우 낮은 것으로 보고되었다(Chen 등, 1989, Curr. Genet. 16, 95; Bartkeviciute 등, 2000, Enzyme Micro. Technol. 26, 653). K. marxianus 염색체 유래의 자기복제서열을 이용한 인공 플라스미드(Ball 등, 1999; Iborra 등, 1994, Zhanag 등, 2003)가 개발되어 형질전환 효율을 현저하게 증가시킬 수 있었으나, 세포내에서 유전자를 플라스미드 상태로 장기간 안정하게 유지시키는 문제는 여전히 해결되지 못하고 있다(Lane 등, 2010, Fungal Biology Reviews, 24, 17). 따라서 K. marxianus에서 외래유전자를 장기적으로 안정하게 유지시키기 위해서는 주로 염색체로 도입하는 유전자 도입 방법이 주로 이용되고 있으며 특히 외래유전자의 도입 복제수를 높이기 위하여 효모 염색체에 다수 존재하는 δ 서열을 유전자 도입의 표적으로 이용하고 있다(Pecota 등, 2007, J. Biotechnol. 127, 408; Yanase 등, 2010, Appl. Microbiol. Biotechnol. 88, 381). Studies on the genetic engineering of Kluyveromyces yeasts have been carried out mainly on the representative strain K. lactis, and the K. marxianus gene manipulation system is in a relatively poor condition. To improve the characteristics of K. marxianus , we first used the pGL2 vector containing the G418 resistance gene and KARS2, an autonomously replicating sequence (ARS) from K. lactis, and the lithium ion method of S. cerevisiae in 1984 Transformation methods have been developed but have not been widely used due to their low efficiency (Das et al., 1984. J Bacteriol 158: 1165). PKD1, the only plasmid found in the genus Kluyveromyces, has properties similar to the 2um plasmid of S. cerevisiae (Falcone et al., 1986. Plasmid 15: 248, Bianchi et al., 1991, Curr. Genet. However, although pKD1 can be used to transform K. marxianus , it has been reported that transformation efficiency and intracellular stability are very low (Chen et al., 1989, Curr. Genet., 95, Bartkeviciute et al., 2000, Enzyme Micro. Technol., 26, 653). An artificial plasmid using the self-replicating sequence derived from K. marxianus chromosome (Ball et al., 1999; Iborra et al., 1994, Zhanag et al., 2003) was developed to remarkably increase the transformation efficiency. However, (Lane et al., 2010, Fungal Biology Reviews, 24, 17). Therefore, in order to maintain the foreign gene in K. marxianus in the long term, it is mainly used as a chromosomal gene introduction method. Especially, in order to increase the copy number of foreign gene, δ sequence, which exists in the yeast chromosome, (Pecota et al., 2007, J. Biotechnol. 127, 408; Yanase et al., 2010, Appl. Microbiol. Biotechnol. 88, 381).

그러나, 향후 고온성 효모 K. marxianus를 바이오화학 분야에서 다양한 석유대체 화합물이나 바이오에너지를 생산하기 위한 플랫폼 균주로 활용하기 위해서는 동 균주를 보다 효율적으로 조작할 수 있어야 하며 특히 다양한 효소 유전자를 개량할 수 있도록 유전자 라이브러리의 구축과 고속선별 시스템이 필요하다. 이를 위해서는 형질전환 효율이 낮고 유전자의 회수가 어려운 염색체 도입 시스템은 한계가 있다. 따라서, K. marxianus 내에서 높은 형질전환 효율을 가지며 세포내에서 독자적으로 유지되고 또 쉽게 유전자 회수가 가능한 에피좀 플라스미드 벡터 시스템이 필요하다.
However, in order to utilize the thermophilic yeast K. marxianus as a platform strain to produce a variety of petroleum substitute compounds or bioenergy in the field of biochemistry , the strain should be able to be more efficiently manipulated, It is necessary to construct a gene library and a high speed line system. For this, there is a limit to the chromosome introduction system which has low transformation efficiency and is difficult to recover the gene. Therefore, there is a need for an episomal plasmid vector system that has high transformation efficiency in K. marxianus and is maintained intracellularly and easily gene-recoverable.

이런 배경하에서, 본 발명자들은 K. marxianus 내에서 높은 형질전환 효율을 가지며 세포내에서 독자적으로 유지되고 또 쉽게 유전자 회수가 가능한 에피좀 플라스미드 벡터 시스템을 개발하기 위하여, 예의 연구노력한 결과, K. marxianus 염색체 유래의 자기복제서열(ARS)을 다수 선별하여 형질전환 효율 및 세포내 안정성이 뛰어난 자기복제서열을 확보하였으며 이를 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터를 사용할 경우, K. marxianus를 높은 효율로 형질전환 시킬 수 있고, 목적하는 유전자를 용이하게 회수할 수 있을 뿐만 아니라 유전자 라이브러리 구축 및 새로운 단백질, 고활성을 보이는 단백질 또는 강력한 프로모터를 스크리닝할 수 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Under this background, the present inventors in order to develop a high transfection is independently maintained in the cell has a conversion efficiency also easily epitaxially little plasmid vector system, the gene returnable in K. marxianus, intensive research efforts result, K. marxianus chromosome (ARS) derived from E. coli were selected to obtain a self-replicating sequence excellent in transformation efficiency and intracellular stability. When an episomal plasmid vector containing the same was used, K. marxianus could be transformed with high efficiency , It was confirmed that not only a desired gene can be easily recovered but also a gene library construction and a new protein, a protein showing a high activity or a strong promoter can be screened, thus completing the present invention.

본 발명의 하나의 목적은 신규한 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a polynucleotide having novel self-replication activity.

본 발명의 다른 목적은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 플라스미드 벡터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasmid vector comprising said polynucleotide.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 플라스미드 벡터를 이용하여 형질전환체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing a transformant using the plasmid vector.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 방법으로 제조된 형질전환체를 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a transformant produced by the above method.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 플라스미드 벡터에 목적 유전자가 도입된 유전자 라이브러리를 제공하는 것이다.Yet another object of the present invention is to provide a gene library into which a desired gene is introduced into the plasmid vector.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 유전자 라이브러리를 이용하여 개량된 유전자를 스크리닝하는 방법을 제공하는 것이다.
It is still another object of the present invention to provide a method for screening an improved gene using the gene library.

상기 목적을 달성하기 위한 일 실시양태에 의하면, 본 발명은 서열번호 4 내지 8의 염기서열로 구성된 군으로부터 선택되는 염기서열로 구성되는 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 제공한다.
According to one embodiment of the present invention, there is provided a polynucleotide having a self-replication activity comprising a base sequence selected from the group consisting of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 4 to 8.

본 발명의 용어 "자기복제 활성"이란, 세포내에서 DNA 단편이 염색체에 이입되지 않고서도 자율적으로 복제되는 특성을 의미한다. 본 발명의 목적상 상기 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 K. marxianus로부터 유래된 자기복제서열(ARS, autonomously replicating sequence)일 수 있고, 이는 효모균주 바람직하게는 K. marxianus, 사카로마이세스 세레비지애(Saccharomyces cerevisiae), 스키조사카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe) 등의 균주에 외래 유전자를 도입하여 발현시킬 때 발현효율을 향상시키기 위하여 사용될 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다.
The term "self-replication activity" of the present invention means a property in which a DNA fragment is autonomously replicated in a cell without being transferred to a chromosome. For the purposes of the present invention, the polynucleotide having the self-replication activity may be an autonomously replicating sequence (ARS) derived from K. marxianus , which is preferably a yeast strain, preferably K. marxianus , Saccharomyces S. cerevisiae ), skiing investigation, Schizosaccharomyces pombe ), and the like. However, the present invention is not limited thereto.

본 발명의 일 실시예에 따르면, K. marxianus에 도입한 외래유전자를 안정적으로 발현시킬 수 있는 에피좀 플라스미드 벡터를 제조하기 위하여, K. marxianus 염색체 유래의 자기복제서열을 선택하고자 하였다. 우선, K. marxianus 유래의 선별표지인 URA3(orotidine 5-phosphate decarboxylase) 유전자를 확보하였다. 다음으로, 상기 K. marxianus 유래의 게놈 DNA 라이브러리를 제조하였으며, 상기 라이브러리의 각 유전자 단편을 우라실 영양요구성 변이균주인 Km7155u에 도입하여 42개의 형질전환체를 수득하였다. 이어, 상기 형질전환체를 YPD 고체 배지 및 최소 배지에서 배양하여 수득한 집락의 수를 비교하여 플라스미드 안정성을 측정한 결과, 6종의 형질전환체가 35% 이상의 높은 플라스미드 안정성을 나타냄을 확인할 수 있었다.According to one embodiment of the present invention, in order to prepare an episome plasmid vector capable of stably expressing a foreign gene introduced into K. marxianus , a self-replicating sequence derived from K. marxianus chromosome was selected. First, the gene for orotidine 5-phosphate decarboxylase ( URA3), which is a selectable marker derived from K. marxianus , was obtained. Next, a genomic DNA library derived from K. marxianus was prepared, and each gene fragment of the library was introduced into Km7155u, a mutant strain of uracil nutrient requirement, to obtain 42 transformants. The plasmid stability was measured by comparing the number of colonies obtained by culturing the transformant in YPD solid medium and minimal medium. As a result, it was confirmed that the six transformants exhibited high plasmid stability of 35% or more.

이에, 상기 6종의 형질전환체로부터 각각 수득한 플라스미드를 Km7155u 및 Km25571 균주에 각각 형질전환한 후, 단위 플라스미드당 형성된 형질전환체 수를 산출한 결과, 상기 6종의 형질전환체로부터 각각 수득한 모든 플라스미드가 우수한 형질전환 효율을 나타내었으므로, 상기 6종의 플라스미드에 포함된 DNA 단편(KmARS 4, 13, 32, 33, 34 및 39)이 자기복제서열임을 확인하고, 상기 6종의 자기복제서열의 염기서열을 분석한 결과, 전체적으로 633 내지 1275 bp 크기를 가지는 DNA 절편임을 확인하였다. Thus, plasmids obtained from the above-mentioned six transformants were transformed into Km7155u and Km25571, respectively, and the number of transformants formed per unit plasmid was calculated. As a result, the number of transformants obtained from each of the six transformants All the plasmids showed excellent transformation efficiency. Therefore, it was confirmed that the DNA fragments (KmARS 4, 13, 32, 33, 34 and 39) contained in the six plasmids were self-replicating sequences, As a result of the analysis of the nucleotide sequence of the sequence, it was confirmed that the fragment was a DNA fragment having a size of 633 to 1275 bp as a whole.

상기 KmARS 4(서열번호 4)는 633 bp로서 일반적으로 진핵세포 자기복제서열에서 관찰되는 AT-풍부서열(서열번호 4)로 구성되어 있었으며, 먼저 이들 서열중 단백질을 코딩하는 서열이 있는지 확인하기 위하여 NCBI BLASTX 검색을 통해 단백질 데이터베이스를 검색한 결과 124-240 bp에서 Erwinia pyrifoliae Ep1/96 유래의 단백질과 부분적으로 상동성을 나타내었다.The KmARS 4 (SEQ ID NO: 4) was 633 bp and was composed of an AT-rich sequence (SEQ ID NO: 4) generally observed in a eukaryotic cell self-replication sequence. To confirm whether there is a sequence encoding a protein in these sequences, The protein database was searched through NCBI BLASTX search and showed partial homology with proteins from Erwinia pyrifoliae Ep1 / 96 at 124-240 bp.

상기 KmARS 13(서열번호 5)은 763 bp의 AT-풍부서열(서열번호 5)로서, 단백질 데이터베이스에서 상동성을 나타내는 서열은 존재하지 않았으며 전체서열에 자기복제서열을 포함하고 있는 것으로 판단된다. The KmARS 13 (SEQ ID NO: 5) has an AT-rich sequence of 763 bp (SEQ ID NO: 5), which does not contain a sequence showing homology in the protein database and contains a self-replicating sequence in the entire sequence.

상기 KmARS 32(서열번호 6)는 1275 bp의 AT-풍부서열(서열번호 6)이며 3-452 bp, 1085-1270 bp에서 K. lactis NRRL Y-1140 유래의 단백질과 상동성을 나타냈으며, 자기복제서열은 453-1084 bp에 존재할 것으로 판단되었다. The KmARS 32 (SEQ ID NO: 6) was homologous to the protein from K. lactis NRRL Y-1140 at 3-452 bp and 1085-1270 bp with an AT-rich sequence (SEQ ID NO: 6) of 1275 bp, The replication sequence was determined to be at 453-1084 bp.

상기 KmARS 33과 34(서열번호 7)는 동일서열으로서 719 bp(서열번호 7)이며, 1-384 bp에서 K. lactis NRRL Y-1140 유래의 단백질과 상동성을 나타내었으며 ORF를 제외한 385-719 bp에 자기복제서열이 존재하는 것으로 판단되었다. The KmARS 33 and 34 (SEQ ID NO: 7) have the same sequence as 719 bp (SEQ ID NO: 7) and showed homology to the protein from K. lactis NRRL Y-1140 at 1-384 bp. it was determined that a self-replicating sequence exists in bp.

상기 KmARS 39(서열번호 8)는 680 bp(서열번호 8)이고, 599-679 bp에서 K. lactis NRRL Y-1140 유래의 단백질과 상동성을 나타내며 자기복제서열은 1-598 bp에 존재하는 것으로 판단되었다(도 3).
The KmARS 39 (SEQ ID NO: 8) is 680 bp (SEQ ID NO: 8), homologous to the protein from K. lactis NRRL Y-1140 at 599-679 bp and the self-replication sequence is present at 1-598 bp (Fig. 3).

다른 실시양태에 의하면, 본 발명은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터를 제공한다.
According to another embodiment, the present invention provides an episomal plasmid vector comprising said polynucleotide.

본 발명의 용어 "플라스미드 벡터"란, 적당한 숙주세포에서 목적 펩타이드를 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 제작물인 발현벡터의 일종을 의미한다. 본 발명의 플라스미드 벡터는 통상적인 플라스미드 벡터에 포함된 요소로서 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈 같은 발현조절 요소들을 포함할 수 있다. 상기 개시 코돈 및 종결 코돈은 일반적으로 폴리펩타이드를 암호화하는 뉴클레오티드 서열의 일부로 간주되며, 플라스미드 벡터가 숙주세포에 되입되었을 때 반드시 작용을 나타내야만 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다.The term "plasmid vector " of the present invention means a recombinant vector capable of expressing a desired peptide in a suitable host cell, and is a kind of expression vector that is a genetic construct containing an essential regulatory element operatively linked to the expression of the gene insert. The plasmid vector of the present invention may contain expression regulatory elements such as a promoter, an operator, and an initiation codon as elements contained in a conventional plasmid vector. The initiation codon and the termination codon are generally considered to be part of the nucleotide sequence encoding the polypeptide and must be operative when the plasmid vector is introduced into the host cell and must be in a coding sequence and in frame. The promoter of the vector may be constitutive or inducible.

또한, 세포 배양액으로부터 단백질의 분리를 촉진하기 위하여 융합 폴리펩타이드의 배출을 위한 시그널 서열을 포함할 수 있다. 특이적인 개시 시그널은 또한 삽입된 핵산 서열의 효율적인 번역에 필요할 수도 있다. 이들 시그널은 ATG 개시코돈 및 인접한 서열들을 포함한다. 어떤 경우에는, ATG 개시 코돈을 포함할 수 있는 외인성 번역 조절 시그널이 제공되어야 한다. 이들 외인성 번역 조절 시그널들 및 개시 코돈들은 다양한 천연 및 합성 공급원일 수 있다. 발현 효율은 적당한 전사 또는 번역 강화 인자의 도입에 의하여 증가될 수 있다.It may also contain a signal sequence for the release of the fusion polypeptide to facilitate the separation of the protein from the cell culture. A specific initiation signal may also be required for efficient translation of the inserted nucleic acid sequence. These signals include the ATG start codon and adjacent sequences. In some cases, an exogenous translational control signal, which may include the ATG start codon, should be provided. These exogenous translational control signals and initiation codons can be of various natural and synthetic sources. Expression efficiency can be increased by the introduction of suitable transcription or translation enhancers.

플라스미드 벡터의 구체적인 예로는 pUC18, pIDTSAMRT-AMP, pBluescript KS+ 등의 상업적인 플라스미드 벡터가 될 수 있고, 바람직하게는 대장균 유래 플라스미드(pYG601BR322, pBR325, pUC118 및 pUC119), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)-유래 플라스미드(pUB110 및 pTP5), 효모-유래 플라스미드(YEp13, YEp24 및 YCp50) 등이 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 효모-유래 에피좀 플라스미드 벡터가 될 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다.Specific examples of the plasmid vector may be a commercial plasmid vector such as pUC18, pIDTSAMRT-AMP and pBluescript KS +, preferably plasmids derived from Escherichia coli (pYG601BR322, pBR325, pUC118 and pUC119), Bacillus subtilis Plasmids (pUB110 and pTP5), yeast-derived plasmids (YEp13, YEp24 and YCp50), and more preferably yeast-derived episomal plasmid vectors, but are not particularly limited thereto.

본 발명의 용어 "에피좀(episome)"이란, 세포질내에 존재하고 염색체와 독립적으로 증식하는 외래성의 유전자를 의미하는데, 염색체와 독립적(autonomous state, 자율적 상태)으로 존재할 수도 있고, 경우에 따라서는 염색체내로 도입될 수도 있으며, 독립적으로 존재하거나 또는 염색체에 도입되더라도 원래의 기능을 그대로 유지할 수 있다. The term "episome" as used herein means an exogenous gene that exists in the cytoplasm and proliferates independently from a chromosome. It may exist in an autonomous state (autonomous state) Or may be introduced independently or may be introduced into a chromosome to maintain its original function.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명자들은 상기 6종의 플라스미드가 다른 효모에서도 작동하는지 확인한 결과, 사카로마이세스 세레비지와 같은 다른 효모에서도 형질전환 효율이 우수함을 확인하였으므로, 본 발명의 자기복제서열을 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터는 K. marxianus 뿐만 아니라 다른 효모의 형질전환에도 사용할 수 있음을 알 수 있었다. 뿐만 아니라, 본 발명의 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 K. marxianus에서 목적 단백질을 코딩하는 다양한 폴리뉴클레오티드 중에서 가장 우수한 활성을 나타내는 단백질을 스크리닝하여 유전자를 개량하는데 이용될 수도 있다.
According to one embodiment of the present invention, the present inventors have confirmed that the above-mentioned six kinds of plasmids are also operative in other yeasts. As a result, it has been confirmed that transformation efficiency is excellent even in other yeasts such as Saccharomyces cerevisiae. It was found that the episomal plasmid vector containing the replication sequence could be used for transformation of K. marxianus as well as other yeast. In addition, the polynucleotide having the self-replication activity of the present invention can be used to improve a gene by screening a protein exhibiting the best activity among various polynucleotides encoding a target protein in K. marxianus .

또 다른 실시양태에 의하면, 본 발명은 상기 플라스미드 벡터를 이용하여 형질전환체를 제조하는 방법 및 상기 방법으로 제조된 형질전환체를 제공한다.
According to another embodiment, the present invention provides a method for producing a transformant using the plasmid vector and a transformant prepared by the method.

구체적으로, 본 발명의 목적 유전자를 발현시킬 수 있는 형질전환체의 제조방법은 (ⅰ) 목적 유전자를 제3항의 플라스미드 벡터에 클로닝하여 재조합 플라스미드 벡터를 수득하는 단계; 및, (ⅱ) 상기 재조합 플라스미드 벡터를 효모 균주에 도입하여 형질전환시키는 단계를 포함한다. 이때, 목적 유전자는 특별히 이에 제한되지 않으나, 리파제를 코딩하는 유전자가 될 수 있고, 서열번호 4 내지 8로 구성된 군으로부터 선택되는 폴리뉴클레오티드 서열인 K. marxianus 염색체 유래의 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함할 수도 있다.
Specifically, a method for producing a transformant capable of expressing a target gene of the present invention comprises the steps of (i) cloning a gene of interest into the plasmid vector of claim 3 to obtain a recombinant plasmid vector; And (ii) introducing the recombinant plasmid vector into a yeast strain. At this time, the target gene is not particularly limited, but can be a gene encoding lipase, and a polynucleotide having a self-replication activity derived from the K. marxianus chromosome, which is a polynucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 4 to 8 .

본 발명의 용어, "형질전환"이란, 상기 뉴클레오타이드 절편이 숙주 유기체의 게놈 안으로 이동하여 목적하는 펩타이드를 발현할 수 있도록, 유전적으로 안정한 유전을 일으키는 모든 행위를 의미한다. 본 발명의 형질전환 방법은 임의의 형질전환 방법이 사용될 수 있으며, 당업계의 통상적인 방법에 따라 용이하게 수행할 수 있다. 일반적으로 형질전환 방법에는 CaCl2 침전법, CaCl2 방법에 DMSO(dimethyl sulfoxide)라는 환원물질을 사용함으로써 효율을 높인 Hanahan 방법, 전기천공법(electroporation), 인산칼슘 침전법, 원형질 융합법, 실리콘 카바이드 섬유를 이용한 교반법, 아그로박테리아 매개된 형질전환법, PEG를 이용한 형질전환법, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민 및 건조/억제 매개된 형질전환 방법 등이 있다.The term "transfection" of the present invention refers to any action that causes genetically stable genetic events such that the nucleotide fragment migrates into the genome of the host organism to express the desired peptide. Any transformation method of the present invention can be used, and can be easily carried out according to a conventional method in the art. Generally, the transformation methods include the CaCl 2 precipitation method, the Hanahan method which uses a reducing material called DMSO (dimethyl sulfoxide) for the CaCl 2 method, the electroporation method, the calcium phosphate precipitation method, the protoplasm fusion method, Agrobacterium-mediated transformation, transformation with PEG, dextran sulfate, lipofectamine, and drying / inhibition-mediated transformation methods.

상기 형질전환시 사용되는 숙주는 특별히 제한되지 않으나, 대장균(E. coli)과 같은 에스케리키아(Escherichia)속 세균 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis)같은 바실러스(Bacillus)속 세균 슈도모나스 푸티다(Pseudomonas putida)같은 슈도모나스(Pseudomonas)속 세균 사카로마이세스 세레비지애, 스키조사카로마이세스 폼베 같은 효모, 동물세포 및 곤충 세포가 될 수 있고, 바람직하게는 효모 균주가 될 수 있으며, 보다 바람직하게는 K. marxianus가 될 수 있다.
Used in the transformed host is not particularly limited, Escherichia coli (E. coli) and Escherichia (Escherichia) bacteria belonging to the genus Bacillus subtilis, Bacillus (Bacillus) bacteria belonging to the genus Pseudomonas is footage (such as Pseudomonas (Bacillus subtilis) such putida) may be the same Pseudomonas (Pseudomonas) bacterium belonging to the genus Saccharomyces as MY process three Levy jiae, ski irradiation Caro My process pombe such as yeast, animal cells and insect cells, and preferably may be a yeast strain, more preferably It can be K. marxianus .

또 다른 실시양태에 의하면, 본 발명은 상기 플라스미드 벡터에 폴리뉴클레오티드가 도입된 유전자 라이브러리 및 상기 유전자 라이브러리를 이용하여 개량된 유전자를 스크리닝하는 방법을 제공한다.
According to another embodiment, the present invention provides a gene library into which a polynucleotide is introduced into the above plasmid vector and a method of screening a gene modified using the gene library.

본 발명의 용어 "유전자 라이브러리"란, 목적하는 개체의 세포에 포함된 모든 염색체의 전 DNA를 제한효소 등으로 절단하여 얻게 된 단편을 벡터에 도입한 집합을 의미하는데, 유전자 은행, 염색체상의 모든 DNA 영역을 포함하도록 고안되어 있으므로, 목적으로 하는 유전자의 클론을 스크리닝하기 위하여 사용될 수 있다. 본 발명의 목적상 상기 유전자 라이브러리는 목적하는 유전자 단편을 효모 균주의 하나인 K. marxianus에서 발현시킬 수 있도록 상술한 플라스미드 벡터에 도입된 형태가 될 수 있으나, 특별히 이에 제한되지는 않는다.
The term "gene library" of the present invention refers to a set obtained by introducing into a vector a fragment obtained by cleaving all the DNA of all chromosomes contained in cells of a desired individual with restriction enzymes and the like. Region, it can be used to screen clones of the gene of interest. For the purpose of the present invention, the gene library may be introduced into the above-described plasmid vector so that the desired gene fragment can be expressed in K. marxianus , which is one of the yeast strains, but is not particularly limited thereto.

또한, 본 발명의 개량된 유전자를 스크리닝하는 방법은 (ⅰ) 목적하는 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 무작위적으로 변이시켜서 다양한 변이를 가지는 하나 이상의 변이된 폴리뉴클레오티드를 수득하는 단계; (ⅱ) 상기 변이된 폴리뉴클레오티드를, 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터에 클로닝하여 유전자 라이브러리를 수득하는 단계; (ⅲ) 상기 유전자 라이브러리를 효모 균주에 도입하여 목적 단백질을 발현시키는 단계; 및, (ⅳ) 상기 발현된 목적 단백질의 활성을 비교하여, 변이되지 않은 폴리뉴클레오티드로부터 발현된 대조군 단백질에 비해 개량된 활성을 나타내는 변이된 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 선별하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 효모 균주는 K. marxianus가 될 수 있다.
Also, a method for screening an improved gene of the present invention includes the steps of: (i) randomly mutating a polynucleotide encoding a desired protein to obtain one or more mutated polynucleotides having various mutations; (Ii) cloning the mutated polynucleotide into an episome plasmid vector comprising a polynucleotide having self-replication activity to obtain a gene library; (Iii) introducing the gene library into a yeast strain to express a target protein; And (iv) comparing the activity of the expressed target protein to select a polynucleotide encoding a mutated protein exhibiting improved activity compared to a control protein expressed from a non-mutated polynucleotide. At this time, the yeast strain may be K. marxianus .

본 발명은 폴리뉴클레오티드가 도입된 유전자 라이브러리를 효모 균주에 도입하여 상기 폴리뉴클레오티드로부터 유래된 목적 단백질을 발현시키고, 이들 발현된 단백질의 활성을 비교하여 증강된 활성을 가지는 단백질을 스크리닝하는 방법을 제공한다. 이때, 상기 폴리뉴클레오티드는 단백질 또는 펩티드를 코딩할 수 있는 한 특별히 제한되지 않으나, 세포의 게놈 DNA를 제한효소에 의해 무작위적으로 절단된 단편 등이 될 수도 있고, 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 무작위적으로 돌연변이시켜 수득한 다양한 변이를 가지는 변이된 폴리뉴클레오티드 등이 될 수도 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드가 도입된 유전자 라이브러리는 상기 폴리뉴클레오티드를 본 발명의 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터의 다클로닝 좌위(multi-cloning site)에 클로닝하여 수득할 수도 있고, 상동재조합에 의해 상기 폴리뉴클레오티드가 염색체에 도입될 수 있도록 상기 에피좀 플라스미드 벡터에 도입되어 수득할 수도 있으나, 상기 폴리뉴클레오티드가 숙주에서 발현될 수 있도록 구성되는 한, 특별히 이에 제한되지는 않는다. 또한, 상기 효모균주는 특별히 이에 제한되지 않으나, K. marxianus, 사카로마이세스 세레비지애, 스키조사카로마이세스 폼베 등을 사용할 수 있고, 상기 목적 단백질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 리파제가 될 수 있다.
The present invention provides a method for screening a protein having an enhanced activity by introducing a polynucleotide-introduced gene library into a yeast strain, expressing a target protein derived from the polynucleotide, and comparing the activity of the expressed protein . Herein, the polynucleotide is not particularly limited as long as it can code for a protein or a peptide. Alternatively, the polynucleotide may be a fragment obtained by randomly cleaving a genomic DNA of a cell with a restriction enzyme, or a polynucleotide encoding a target protein may be randomly Or mutated polynucleotides having various mutations obtained by mutation in vivo. The gene library into which the polynucleotide is introduced may be obtained by cloning the polynucleotide into a multicloning site of an episomal plasmid vector comprising the polynucleotide having the self-replication activity of the present invention, The polynucleotide may be introduced into the episomal plasmid vector so that the polynucleotide can be introduced into the chromosome by homologous recombination. However, the present invention is not limited thereto, so long as the polynucleotide is constructed so as to be expressed in the host. The yeast strain may be , but not limited to, K. marxianus , Saccharomyces cerevisiae , and ski-investigated caromyces pombe , and the target protein may be a lipase, though not particularly limited thereto .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 종래의 리파제보다도 활성이 우수한 리파제를 스크리닝하기 위하여, 플라스미드 벡터 pBTEF-KmArs를 제작하고(도 5), 변이유도중합효소연쇄반응(error-prone PCR) 방법을 이용하여 변이주 라이브러리를 수득하였으며, 상기 변이주 라이브러리를 K. marxianus에 도입하여 약 900개의 형질전환체를 수득하고(도 6), 상기 형질전환체에서 발현된 변이된 리파제의 활성을 비교한 결과, 2개의 형질전환체에서 종래의 리파제보다도 우수한 활성을 나타내는 리파제가 발현됨을 확인하였다(표 5).
According to an embodiment of the present invention, a plasmid vector pBTEF-KmArs is prepared (FIG. 5) and an error-prone PCR method is used for screening lipases having higher activity than conventional lipases The mutant library was obtained, and the mutant library was introduced into K. marxianus to obtain about 900 transformants (Fig. 6). The activity of the mutated lipases expressed in the transformants was compared, It was confirmed that lipase showing superior activity to the conventional lipase was expressed in the transformant (Table 5).

본 발명의 신규한 자기복제서열을 이용하면, K. marxianus를 높은 효율로 형질전환 시킬 수 있고, 상기 형질전환된 K. marxianus로 부터 목적하는 유전자를 용이하게 회수할 수 있을 뿐만 아니라 유전자 라이브러리 구축 및 새로운 단백질, 고활성을 보이는 단백질 또는 강력한 프로모터를 스크리닝할 수 있으므로, K. marxianus를 이용한 산업적 생산에 널리 활용될 수 있을 것이다.
Using the novel self-replicating sequence of the present invention, it is possible to transform K. marxianus with high efficiency, to easily recover the desired gene from the transformed K. marxianus , New proteins, highly active proteins or strong promoters can be screened, making them widely available for industrial production using K. marxianus .

도 1a는 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 URA3 유전자를 포함하는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3의 개열지도이다.
도 1b는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3에 기반한 자기복제서열(ARS, autonomously replicating sequence) 라이브러리인 pBlue-KmURA3-ARS lib의 개열지도이다.
도 1c는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3에 ARS가 도입된 재조합 플라스미드인 pBlue-KmURA3-ARS의 개열지도이다.
도 2는 비교군으로 사용한 플라스미드 pBlue-FR A 및 pBlue-FR B의 개열지도이다.
도 3은 5종의 ARS 염기서열 분석 결과를 개략도이다.
도 4는 클루이베로마이세스 마르시아누스에서 리파제 유전자를 발현시키기 위한 발현벡터의 제조 과정을 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 5는 플라스미드 벡터 pBTEF-KmArs의 구조를 도식적으로 나타낸 개략도이다.
도 6은 리파제 유전자 초고속 개량을 위한 발현벡터의 제조 과정과 고활성 리파제의 선별과정을 도식적으로 나타낸 개략도이다.
1A is a cleavage map of a recombinant plasmid pBlue-KmURA3 containing the URA3 gene derived from Cluyeberomyces marcianus.
Figure 1B is a cleavage map of pBlue-KmURA3-ARS lib, a library of autonomously replicating sequences (ARS) based on the recombinant plasmid pBlue-KmURA3.
1C is a cleavage map of pBlue-KmURA3-ARS, which is a recombinant plasmid into which ARS is introduced into the recombinant plasmid pBlue-KmURA3.
Fig. 2 is a cleavage map of the plasmids pBlue-FR A and pBlue-FR B used as the comparative group.
Fig. 3 is a schematic diagram showing the result of analysis of five kinds of ARS nucleotide sequences.
Fig. 4 is a schematic diagram showing a process for producing an expression vector for expressing the lipase gene in Kluyveromyces marcianus.
5 is a schematic diagram schematically showing the structure of the plasmid vector pBTEF-KmArs.
FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a process for preparing an expression vector for ultra-rapid modification of lipase gene and a process for selecting a highly active lipase.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예Example 1:  One: 클루이베로마이세스Cluey Bromyces 마르시아누스Marcianus 유래의 선별표지  Origin selection marker KmURA3Kmura3 의 확보Securing

클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces marxianus)유래의 URA3( orotidine 5-phosphate decarboxylase) 유전자 클로닝을 위하여 대전 한국생명공학연구원 소재 유전자은행에서 K. marxianus KCTC 7155 균주를 분양 받아 YPD(1% 효모추출물, 2% 펩톤 및 2% 포도당)배지에서 배양한 후 게놈성 DNA를 추출하였다. 추출된 시료 1㎕를 주형으로 서열번호 1과 서열번호 2 프라이머를 사용하여 중합효소 연쇄반응(94℃에서 5분동안 1회; 94℃ 30초간, 55℃ 30초간, 72℃ 1분간 반응을 25회; 72℃에서 7분간 1회)을 수행하였고, 증폭된 유전자를 아가로스젤 전기영동을 통해 1.4kb 절편을 회수하였다. 중합효소연쇄반응 산물을 pBluescript KS+에 클로닝하여 플라스미드 pBlue-KmURA3를 제조하고(도 1a), 삽입된 유전자의 염기서열을 분석한 결과 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 URA3 유전자를 포함하는 1.4 kb의 유전자임을 확인하였다(Bergkamp 등, 1993, Yeast, 9, 677)(서열번호 3). 도 1a는 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 URA3 유전자를 포함하는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3의 개열지도이다.
Kluyveromyces marxianus) derived from the URA3 (orotidine 5-phosphate decarboxylase) received pre-sale of K. marxianus KCTC 7155 strain in Daejeon, Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology material for gene cloning gene bank YPD (1% yeast extract, 2% peptone and 2% glucose) medium And genomic DNA was extracted. 1 μl of the extracted sample was subjected to polymerase chain reaction (94 ° C. for 5 minutes; 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, and 72 ° C. for 1 minute) using the primers of SEQ ID NO: 1 and SEQ ID NO: At 72 ° C for 7 minutes). The amplified gene was recovered by agarose gel electrophoresis through a 1.4 kb fragment. The plasmid pBlue-KmURA3 was prepared by cloning the PCR product of the polymerase chain reaction into pBluescript KS + (FIG. 1A), and the nucleotide sequence of the inserted gene was analyzed. As a result, a 1.4 kb gene containing the URA3 gene from Kluyveromyces marcianus (Bergkamp et al., 1993, Yeast, 9, 677) (SEQ ID NO: 3). 1A is a cleavage map of a recombinant plasmid pBlue-KmURA3 containing the URA3 gene derived from Cluyeberomyces marcianus.

실시예Example 2:  2: 클루이베로마이세스Cluey Bromyces 마르시아누스의Marcianus 게놈  Genome DNADNA 라이브러리 제조 Library Manufacturing

클루이베로마이세스 마르시아누스의 게놈 DNA를 분리한 후 제한효소 Sau3AⅠ으로 부분 절단하여 DNA 절편을 얻었다. 이 DNA 절편에 클레나우 DNA 중합효소(Klenow DNA polymerase)로 G와 A의 2개의 뉴클레오티드를 첨가한 후 전기 영동하여 500-1,000bp 크기의 DNA 절편들을 분리하였다. 한편, 실시예 1에서 제조한 플라스미드 pBlue-KmURA3를 제한효소 XhoⅠ로 절단한 후, 클레나우 DNA 중합효소로 C와 T의 2개의 뉴클레오티드를 첨가하였다. 상기 분리한 클루이베로마이세스 마르시아누스의 DNA 절편을 절단된 pBlue-KmURA3에 삽입하여, 클루이베로마이세스 마르시아누스 게놈 DNA 라이브러리(library)를 제조하였다(도 1b). 도 1b는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3에 기반한 ARS 라이브러리인 pBlue-KmURA3-lib의 개열지도이다.Genomic DNA of Kluyveromyces marcianus was isolated and partially digested with restriction enzyme Sau3AI to obtain a DNA fragment. To this DNA fragment, two nucleotides of G and A were added to Klenow DNA polymerase and then electrophoresed to separate DNA fragments of 500-1,000 bp size. On the other hand, the plasmid pBlue-KmURA3 prepared in Example 1 was digested with restriction enzyme Xho I, and two nucleotides of C and T were added to Clenna DNA polymerase. The DNA fragment of the separated clueiberomyces marcianus was inserted into the digested pBlue-KmURA3 to prepare a clue veromyces marcianus genome DNA library (Fig. 1B). 1B is a cleavage map of pBlue-KmURA3-lib, an ARS library based on the recombinant plasmid pBlue-KmURA3.

플라스미드 라이브러리를 대장균 DH5α에 형질전환 시킨 후, 이 형질전환체를 암피실린 100㎍/㎖이 함유된 2YT 배지(1.6% 트립톤, 1% 효모 추출액, 0.5% 소디움 클로라이드 및 2% 박토아가)에 도말하고 37℃에서 하룻밤 배양하여, 약 5×104의 콜로니를 얻었다. 이들 콜로니로부터 DNA를 추출하여, 증폭된 플라스미드 라이브러리 DNA를 얻었다.
After plasmid library was transformed into Escherichia coli DH5α, the transformant was plated on 2YT medium (1.6% tryptone, 1% yeast extract, 0.5% sodium chloride and 2% bactohea) containing 100 μg / ml of ampicillin And cultured overnight at 37 DEG C to obtain a colony of about 5 x 10 < 4 & gt ;. DNA was extracted from these colonies to obtain an amplified plasmid library DNA.

실시예Example 3:  3: 클루이베로마이세스Cluey Bromyces 마르시아누스의Marcianus 형질전환 및 자기복제서열 선별 Screening of transformed and self-replicating sequences

실시예 2에서 제조된 클루이베로마이세스 마르시아누스의 라이브러리 DNA를 리튬 초산법에 따라 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 우라실 영양요구성 변이균주인 Km7155u에 형질전환시킨 후, 이를 최소 배지(0.67% 아미노산이 결여된 효모기질, 0.77% 우라실이 결핍된 영양보충물, 2% 글루코오스 및 2% 박토아가)에 도말하고 37℃에서 2일간 배양하여 42개의 형질전환체를 얻었다. 플라스미드가 클루이베로마이세스 마르시아누스로 도입되었는지 확인하기 위하여, 무작위 선별된 10개의 형질전환체로부터 추출한 전체 DNA를 대장균 DH5α를 형질전환시켰다. 암피실린을 함유하는 2YT 배지에서 대장균 형질전환체를 선별하였고, 대장균 형질전환체로부터 재조합 플라스미드인 pBlue-KmURA3-ARS를 분리 후 제한효소 분석 결과 형질전환된 대장균의 플라스미드에는 약 500-1,000bp 크기의 DNA 절편이 포함되어 있는 것을 확인하였다(도 1c). 도 1c는 재조합 플라스미드 pBlue-KmURA3에 ARS가 도입된 재조합 플라스미드인 pBlue-KmURA3-ARS의 개열지도이다.
The library DNA of Cluyveromyces marcianus prepared in Example 2 was transformed into Km7155u, a mutant strain of uracil auxotrophy derived from Kluyveromyces marcianus, according to the method of lithium acetic acid, , 2% glucose and 2% bacto-agar) and cultured at 37 ° C for 2 days to obtain 42 transformants. To confirm whether the plasmid was introduced into C. perfringens marcianus, E. coli DH5? Was transformed with total DNA extracted from 10 randomly selected transformants. E. coli transformants were selected from 2YT medium containing ampicillin, and recombinant plasmid pBlue-KmURA3-ARS was isolated from E. coli transformants. After restriction enzyme analysis, E. coli plasmids containing about 500-1,000 bp DNA (Fig. 1C). 1C is a cleavage map of pBlue-KmURA3-ARS, which is a recombinant plasmid into which ARS is introduced into the recombinant plasmid pBlue-KmURA3.

실시예Example 4:  4: ARSARS 의 자기복제 활성Self-replication activity

실시예 3에서 수득한 DNA 절편의 자기복제 활성을 확인하기 위하여, 플라스미드 안정성 및 형질전환 효율을 확인하였다.
In order to confirm the self-replication activity of the DNA fragment obtained in Example 3, plasmid stability and transformation efficiency were confirmed.

실시예Example 4-1: 플라스미드 안정성 확인 4-1: Confirmation of plasmid stability

각각의 형질전환체를 YPD 복합 배지(1% 효모추출물, 2% 펩톤 및 2% 포도당)에서 약 20세대 동안 배양한 후 동일한 세포수를 YPD 고체 배지(1% 효모추출물, 2% 펩톤, 2% 포도당 및 2% 박토아가)와 최소 배지(0.67% 아미노산이 결여된 효모기질, 0.77% 우라실이 결핍된 영양보충물, 2% 글루코오스 및 2% 박토아가)에 각각 도말하고, 30℃에서 48시간 동안 배양하여 나타난 집락의 수를 비교하여 세대당 선택 표지의 안정성을 결정하였다(표 1). 또한 비교군으로서 자기복제활성을 보이는 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 자기복제서열(Iborra 등, 1994, Yeast, 10, 1621)을 함유하는 플라스미드 pBlue-FR A, pBlue-FR B를 사용하였다(도 2). 도 2는 비교군으로 사용한 플라스미드 pBlue-FR A 및 pBlue-FR B의 개열지도이다.
Each transformant was cultured in a YPD complex medium (1% yeast extract, 2% peptone and 2% glucose) for about 20 generations, and then the same cells were cultured in YPD solid medium (1% yeast extract, 2% Glucose and 2% bacto-agar) and a minimal medium (yeast substrate lacking 0.67% amino acid, nutritional supplement lacking 0.77% uracil, 2% glucose and 2% bactohexa) The number of colonies cultured was compared to determine the stability of selection markers per generation (Table 1). Also, plasmids pBlue-FR A and pBlue-FR B containing a self-replicating sequence (Iborra et al., 1994, Yeast, 10, 1621) derived from Kluyveromyces marcianus showing self-replication activity as a comparative group 2). Fig. 2 is a cleavage map of the plasmids pBlue-FR A and pBlue-FR B used as the comparative group.

각 형질전환체들의 플라스미드 안정성 The plasmid stability of each transformant 형질전환체Transformant 플라스미드 안정성 (%)Plasmid stability (%) 형질전환체Transformant 플라스미드 안정성 (%)Plasmid stability (%) 1One 32.332.3 2323 25.825.8 22 15.715.7 2424 25.225.2 33 32.932.9 2525 33.733.7 44 42.642.6 2626 27.527.5 55 33.233.2 2727 32.332.3 66 27.227.2 2828 19.419.4 77 31.531.5 2929 21.921.9 88 26.426.4 3030 17.417.4 99 16.116.1 3131 31.731.7 1010 16.816.8 3232 37.637.6 1111 11.311.3 3333 70.070.0 1212 15.215.2 3434 67.867.8 1313 38.138.1 3535 9.49.4 1414 28.428.4 3636 19.119.1 1515 19.419.4 3737 19.719.7 1616 9.49.4 3838 24.724.7 1717 24.124.1 3939 51.251.2 1818 11.511.5 4040 1.11.1 1919 30.430.4 4141 27.727.7 2020 12.612.6 4242 17.317.3 2121 23.523.5 FR AFRA 65.965.9 2222 31.631.6 FR BFR B 70.970.9

상기 표 1 및 도 2에서 보듯이, 플라스미드 안정성이 1~70%까지 다양하게 나타났으며, 특히 33번 형질전환체의 경우 비교군 플라스미드와 유사한 70%의 안정성을 나타내었다. 플라스미드 안정성이 35% 이상되는 형질전환체 6개를 선별하여 추가적인 연구를 수행하였다.
As shown in Table 1 and FIG. 2, the plasmid stability varied from 1 to 70%. In particular, the transformant 33 showed a stability of 70% similar to that of the comparative group plasmid. Six transformants with plasmid stability of 35% or more were selected and further studies were performed.

실시예Example 4-2: 형질 전환 효율 조사 4-2: Investigation of transformation efficiency

선별된 6개의 형질전환체로부터 플라스미드를 분리하여 다시 Km7155u 및 Km25571 균주에 각각 형질전환한 후 플라스미드 ㎍당 형질전환체 수를 결정하였다. 플라스미드 농도는 분광광도계를 사용하여 260nm에서 흡광도를 측정하여 결정하였다. 또한, 대조군으로서 자기복제서열을 함유하지 않는 pBlue-KmURA3와 ARS를 포함하는 pBlue-FRA를 대조군으로 사용하였다(표 2).
Plasmids were isolated from the 6 selected transformants and transformed into Km7155u and Km25571 strains, respectively, and the number of transformants per plasmid was determined. Plasmid concentrations were determined by measuring the absorbance at 260 nm using a spectrophotometer. As a control group, pBlue-KmURA3 containing no self-replicating sequence and pBlue-FRA containing ARS were used as a control (Table 2).

각 플라스미드의 형진전환 효율The transformation efficiency of each plasmid ARSARS 서열번호SEQ ID NO: 형질전환체의 수/1㎍ DNANumber of transformants / 1 DNA DNA KM 7155uKM 7155u KM 25571KM 25571 S. S. cerevisiaecerevisiae 44 44 1.2 × 105 1.2 × 10 5 7.5 × 104 7.5 x 10 4 3.0 × 104 3.0 x 10 4 1313 55 1.3 × 105 1.3 x 10 5 7.6 × 104 7.6 × 10 4 3.0 × 104 3.0 x 10 4 3232 66 1.4 × 105 1.4 x 10 5 7.5 × 104 7.5 x 10 4 00 3333 77 1.1 × 105 1.1 × 10 5 7.5 × 104 7.5 x 10 4 3.0 × 104 3.0 x 10 4 3434 77 1.1 × 105 1.1 × 10 5 7.5 × 104 7.5 x 10 4 8.0 × 103 8.0 × 10 3 3939 88 1.2 × 105 1.2 × 10 5 7.4 × 104 7.4 × 10 4 6.0 × 103 6.0 x 10 3 FR-AFR-A -- 1.3 × 105 1.3 x 10 5 7.7 × 104 7.7 x 10 4 6.0 × 103 6.0 x 10 3 pBlue-KmURA3pBlue-KmURA3 -- 00 00 00

상기 표 2에서 보듯이, 본 발명에서 확보된 6개의 자기복제서열을 포함하는 모든 플라스미드는 자기복제서열을 포함하지 않는 대조군 플라스미드 pBlue-KmURA3보다 월등히 높은 형질전환 효율을 보여 자기복제서열임을 확인하였으며 기존 문헌상 보고된 클루이베로마이세스 마르시아누스와 유사한 형질전환 효율을 보였다. 따라서 본 발명에서 얻은 클루이베로마이세스 마르시아누스 염색체로부터 얻은 유전자를 포함하는 모든 플라스미드는 형질전환 효율을 크게 향상시켰고 또 계대배양후 세포로부터 플라스미드를 회수할 수 있으므로 세포내에서 에피좀 상태로 자기복제되고 있음을 확인하여 확보된 6가지 DNA 절편이 클루이베로마이세스 마르시아누스의 자기복제서열임을 확인하였다. 이러한 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 자기복제서열이 다른 효모에서도 작동하는지 확인한 바 표 2에서 보는 바와 같이 효모 사카로마이세스 세레비지에서도 비슷한 수준으로 형질전환되었고 형질전환체의 전체 유전자를 분리한 후 대장균에 재형질전환하여 플라스미드를 회수할 수 있었다. 따라서 본 발명에서 확보된 자기복제서열이 타 효모에서도 작동할 수 있는 것으로 판단되었다.
As shown in Table 2, all the plasmids containing the six self-replicating sequences obtained in the present invention exhibited significantly higher transfection efficiency than the control plasmid pBlue-KmURA3 containing no self-replication sequence, And showed similar transformation efficiencies to the reported Kluyveromyces marcianus in the literature. Therefore, all the plasmids containing the gene obtained from the chromosome of Kluyveromyces marcianus obtained in the present invention can greatly improve the transformation efficiency and can recover the plasmid from the cells after the passage culture, And confirmed that the six DNA fragments thus obtained were self-replicating sequences of Cluyveromyces marcianus. As shown in Table 2, the yeast Saccharomyces cerevisiae was transformed to a similar level and the whole gene of the transformant was isolated The plasmid could be recovered by re-transformation into E. coli. Therefore, it was judged that the self-replicating sequence obtained in the present invention can operate in other yeast.

실시예Example 5: 확보된 자기복제서열의 염기서열 분석 5: Sequence analysis of the obtained self-replicating sequences

자기복제능력을 가지는 6개 플라스미드의 뉴클레오티드 서열을 분석한 결과 633 내지 1275bp 크기의 DNA 절편이 포함되어 있는 것을 확인하였다. KmARS 4는 633 bp로서 일반적으로 진핵세포 자기복제서열에서 관찰되는 AT-rich 서열(서열번호 4)로 구성되어 있었으며, 먼저 이들 서열중 단백질을 코딩하는 서열이 있는지 확인하기 위하여 NCBI BLASTX 검색을 통해 단백질 데이터베이스를 검색한 결과 124 내지 240bp에서 Erwinia pyrifoliae Ep1/96 유래의 가상 단백질(hypothetical protein)과 부분적으로 상동성을 나타내었다. 따라서 ORF와 상동성을 나타내는 영역을 제외한 1 내지 123bp, 241 내지 633bp에 클루이베로마이세스 마르시아누스 유래의 자기복제서열이 존재하는 것으로 판단되며 진핵세포 자기복제서열 상 관찰되는 ARS core consensus 서열(5'-(A/T)TTTA(C/T)(A/G)TTT(A/T)-3')도 발견되었다. KmARS 13은 763bp의 AT-rich 서열(서열번호 5)로서, 단백질 데이터베이스에서 상동성을 나타내는 서열은 존재하지 않았으며 전체서열에 자기복제서열을 포함하고 있는 것으로 판단된다. KmARS 32는 1275bp의 AT-rich 서열(서열번호 6)이며 3 내지 452bp, 1085 내지 1270bp에서 Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140 유래의 가상 단백질과 상동성을 나타냈으며, 자기복제서열은 453 내지 1084bp에 존재할 것으로 판단되었다. KmARS 33과 34는 동일서열으로서 719bp(서열번호 7)이며, 1 내지 384bp에서 Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140 유래의 가상 단백질과 상동성을 나타내었으며 ORF를 제외한 385 내지 719bp에 자기복제서열이 존재하는 것으로 판단되었다. KmARS 39는 680bp(서열번호 8)이고, 599 내지 679bp에서 Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140 유래의 가상 단백질과 상동성을 나타내며 자기복제서열은 1 내지 598bp에 존재하는 것으로 판단되었다(도 3). 도 3은 5종의 ARS 염기서열 분석 결과를 개략도이다.
The nucleotide sequences of six plasmids having self-replication ability were analyzed to confirm that DNA fragments of 633 to 1275 bp size were contained. KmARS 4 was composed of AT-rich sequence (SEQ ID NO: 4) which was found to be 633 bp in eukaryotic cell self-replication sequence. First, NCBI BLASTX search was used to determine the protein coding sequence of these sequences. As a result of searching the database, Erwinia and partially homologous with the hypothetical protein derived from pyrifoliae Ep1 / 96. Therefore, it is considered that a self-replicating sequence derived from Kluyveromyces marcianus is present in 1 to 123 bp and 241 to 633 bp except for the region showing homology with the ORF, and the ARS core consensus sequence (5 ' - (A / T) TTTA (C / T) (A / G) TTT (A / T) -3 '). KmARS 13 is an AT-rich sequence of 763 bp (SEQ ID NO: 5), which does not contain homologous sequences in the protein database, and contains a self-replicating sequence in the entire sequence. KmARS 32 is an AT-rich sequence of 1275 bp (SEQ ID NO: 6) and has 3 to 452 bp, Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140, and the self-replicating sequence was found to be present at 453 to 1084 bp. KmARS 33 and 34 are the same sequence as 719 bp (SEQ ID NO: 7), with Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140, and it was judged that a self-replicating sequence exists in 385 to 719 bp except ORF. KmARS 39 is 680 bp (SEQ ID NO: 8), and Kluyveromyces lactis NRRL Y-1140, and the self-replicating sequence was determined to be present at 1 to 598 bp (Fig. 3). Fig. 3 is a schematic diagram showing the result of analysis of five kinds of ARS nucleotide sequences.

실시예Example 6: 자기복제서열을 포함한 벡터이용 외래단백질 발현 6: Expression of vector-derived foreign proteins including self-replicating sequences

클루이베로마이세스 마르시아누스의 자기복제서열을 이용하여 효모 캔디다 앤탁티카(Candida antarctica) 유래의 리파제인 CalB14를 발현하기 위하여 CalB14 유전자를 포함하는 플라스미드에 자기복제서열을 도입하였다. 먼저 서열번호 9, 10 프라이머를 이용하여 KmARS 4 유전자(서열번호 4)를, 서열번호 11, 12 프라이머로 KmARS 13 유전자(서열번호 5)를, 서열번호 13, 14 프라이머로 KmARS 32 유전자(서열번호 6)를, 서열번호 15, 16 프라이머로 KmARS 33 유전자(서열번호 7)를, 서열번호 17, 18 프라이머로 KmARS 39 유전자(서열번호 8)를 각각 중합효소 연쇄반응(94℃에서 5분동안 1회; 94℃ 30초간, 55℃ 30초간, 72℃ 1분간 반응을 25회; 72℃에서 7분간 1회)을 수행하여 아가로스젤 전기영동을 통해 절편을 회수하였다. 중합효소 연쇄반응 산물을 제한효소 SalΙ으로 절단하여 제한효소 XhoΙ으로 절단한 pBGAP-ST3-CalB14 벡터에 결합하여 대장균 DH5α에 형질전환하였으며, 형질전환체로부터 KmARS 유전자가 삽입된 플라스미드를 얻었다(도 4). 도 4는 클루이베로마이세스 마르시아누스에서 리파제 유전자를 발현시키기 위한 발현벡터의 제조 과정을 도식적으로 나타낸 개략도이다.Using the self-replicating sequence of Cluyveromyces marcianus, yeast Candida The plasmid containing the CalB14 gene was introduced with a self-replicating sequence to express CalB14, an antarctic lipase. First, the KmARS 4 gene (SEQ ID NO: 4) was amplified using the primers of SEQ ID NOS: 9 and 10, the KmARS 13 gene (SEQ ID NO: 5) was amplified using the primers of SEQ ID NO: 11 and 12, the KmARS 32 gene 6) was amplified by PCR using the KmARS 33 gene (SEQ ID NO: 7) as the primer of SEQ ID NO: 15 and the KmARS 39 gene (SEQ ID NO: 8) as the primer of SEQ ID NO: The reaction was repeated 25 times at 72 ° C for 1 minute, 72 ° C for 7 minutes once at 94 ° C for 30 seconds, at 55 ° C for 30 seconds, and at 72 ° C for 7 minutes, and the fragments were recovered by agarose gel electrophoresis. The polymerase chain reaction product was digested with restriction enzyme SalI and ligated into pBGAP-ST3-CalB14 vector digested with restriction enzyme Xho I to transform E. coli DH5 alpha, and a plasmid in which the KmARS gene was inserted was obtained from the transformant ). Fig. 4 is a schematic diagram showing a process for producing an expression vector for expressing the lipase gene in Kluyveromyces marcianus.

이러한 재조합 플라스미드를 Km7155u 및 Km25571 균주에 각각 형질전환하여 형질전환체로부터 단일콜로니를 선별하였다. 각각의 형질전환체가 리파제를 분비생산하는지 확인하기 위하여 배양배지내 리파제 활성을 분석하였다. 활성분석은 각 세포를 YPD(1% 효모추출액, 2% 펩톤, 2% 포도당)에 접종하여 30℃에서 배양 후 배양상등액을 pNPP 측정법으로 각각의 리파제 활성을 비교하였다. 반응액(50 mM pNPP 100 ㎕, 에틸 알콜 950 ㎕ 및 50 mM 트리스 완충액, pH 7.5) 1㎖에 20㎕의 효소용액을 넣고 5분간 반응후 410 nm에서 흡광도를 측정하였다(표 3 및 표 4).
These recombinant plasmids were transformed into Km7155u and Km25571 strains, respectively, and single colonies were selected from the transformants. The lipase activity in the culture medium was analyzed to confirm that each transformant secreted lipase. In the activity analysis, each cell was inoculated into YPD (1% yeast extract, 2% peptone, 2% glucose), cultured at 30 ° C, and then the culture supernatant was compared with each lipase activity by pNPP assay. 20 μl of the enzyme solution was added to 1 ml of the reaction solution (100 μl of 50 mM pNPP, 950 μl of ethyl alcohol and 50 mM Tris buffer, pH 7.5), reacted for 5 minutes, and absorbance was measured at 410 nm (Table 3 and Table 4) .

Km7155u 형질전환체들의 리파제 활성 분석 Analysis of lipase activity of Km7155u transformants ARS numberARS number Lipase activity(U/L)Lipase activity (U / L) ARS numerARS numer Lipase activity(U/L)Lipase activity (U / L) ARS4-1ARS4-1 4242 ARS33-1ARS33-1 1919 ARS4-2ARS4-2 4141 ARS33-2ARS33-2 2020 ARS4-3ARS4-3 4242 ARS33-3ARS33-3 2020 ARS4-4ARS4-4 4242 ARS33-4ARS33-4 2222 ARS4-5ARS4-5 4343 ARS33-5ARS33-5 2121 ARS13-1ARS13-1 2727 ARS39-1ARS39-1 2020 ARS13-2ARS13-2 2727 ARS39-2ARS39-2 2121 ARS13-3ARS13-3 2626 ARS39-3ARS39-3 1919 ARS13-4ARS13-4 2727 ARS39-4ARS39-4 2020 ARS13-5ARS13-5 2727 ARS39-5ARS39-5 2020 ARS32-1ARS32-1 2020 FR A-1FRA-1 6262 ARS32-2ARS32-2 2020 FR A-2FRA-2 6363 ARS32-3ARS32-3 2020 FR A-3FRA-3 6363 ARS32-4ARS32-4 1919 FR A-4FRA-4 6363 ARS32-5ARS32-5 1919 FR A-5FRA-5 6262

Km25571 형질전환체들의 리파제 활성 분석 Analysis of lipase activity of Km25571 transformants ARS numberARS number Lipase activity(U/L)Lipase activity (U / L) ARS numerARS numer Lipase activity(U/L)Lipase activity (U / L) ARS4-1ARS4-1 4040 ARS33-1ARS33-1 1919 ARS4-2ARS4-2 4040 ARS33-2ARS33-2 2020 ARS4-3ARS4-3 4141 ARS33-3ARS33-3 2020 ARS4-4ARS4-4 4141 ARS33-4ARS33-4 2121 ARS4-5ARS4-5 4040 ARS33-5ARS33-5 2020 ARS13-1ARS13-1 6868 ARS39-1ARS39-1 1919 ARS13-2ARS13-2 6666 ARS39-2ARS39-2 1919 ARS13-3ARS13-3 6767 ARS39-3ARS39-3 1919 ARS13-4ARS13-4 6666 ARS39-4ARS39-4 2020 ARS13-5ARS13-5 6767 ARS39-5ARS39-5 2020 ARS32-1ARS32-1 2020 FR A-1FRA-1 2121 ARS32-2ARS32-2 2020 FR A-2FRA-2 2222 ARS32-3ARS32-3 1919 FR A-3FRA-3 2121 ARS32-4ARS32-4 1919 FR A-4FRA-4 2020 ARS32-5ARS32-5 1818 FR A-5FRA-5 2121

상기 표 3 및 표 4에서 보듯이, 대부분 형질전환체에서 리파제의 활성을 보여 자기복제서열를 함유한 벡터가 세포내에서 유지되면서 외래단백질인 리파제를 발현 및 분비생산하는 것을 확인하였다. 그러나 리파제의 활성은 사용한 균주 및 자기복제서열에 따라서 상이한 결과를 얻었다. 표 3에서 보듯이 Km7155u의 경우 ARS4 및 FR-A가 우수한 리파제 활성을 보였고, 표 4에서 보듯이 Km25571에서는 ARS4와 13이 우수한 리파제 활성을 보였다. 특이하게 대조구로 사용한 FR-A는 Km25571 균주에서는 매우 낮은 활성을 보여 균주에 따른 차이가 큼을 확인할 수 있었다.
As shown in Tables 3 and 4, most of the transformants showed lipase activity, indicating that the vector containing the self-replicating sequence was maintained in the cells to express and secrete the exogenous lipase. However, the activity of lipase was different depending on the strains used and self - replicating sequences. As shown in Table 3, ARS4 and FR-A showed excellent lipase activity in Km7155u, and ARS4 and 13 showed excellent lipase activity in Km25571 as shown in Table 4. FR-A, which was used as a control, showed very low activity in strain Km25571, indicating a large difference according to strains.

실시예Example 7:  7: 에피좀Episome 플라스미드를 이용한  Using a plasmid 리파제Lipase 유전자 초고속 개량 Gene super fast improvement

고활성 리파제 스크리닝을 위한 과정으로 ST3-CalB14 유전자가 제거된 벡터 제조를 위해 pBTEF-ST3-CalB14-KmARS를 주형으로 EcoRⅠ인식서열을 갖는 서열번호 19와 20의 염기서열을 가지는 프라이머를 사용한 PCR 반응을 수행하여 1.2kb의 KmARS 유전자를 수득하였다. 상기 수득한 KmARS 유전자를 제한효소 EcoRⅠ으로 절단하고 동일한 제한효소로 절단하여 얻어진 ST3-wt CalB-KmARS가 제거된 벡터에 삽입하여 플라스미드 벡터 pBTEF-KmArs를 제조하였다(도 5). 도 5는 플라스미드 벡터 pBTEF-KmArs의 구조를 도식적으로 나타낸 개략도이다.PCR for the preparation of the vector from which the ST3-CalB14 gene had been removed by using a primer having the nucleotide sequence of SEQ ID NOS: 19 and 20 having the Eco RI recognition sequence as the template and pBTEF-ST3-CalB14-KmARS as the template for the high activity lipase screening To obtain a KmARS gene of 1.2 kb. The KmARS gene thus obtained was digested with restriction enzyme Eco RI and inserted into a vector from which ST3-wt CalB-KmARS obtained by digesting with the same restriction enzyme was removed, to prepare plasmid vector pBTEF-KmArs (FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing the structure of the plasmid vector pBTEF-KmArs.

한편 변이유도중합효소연쇄반응(error-prone PCR) 방법을 이용하여 변이주 라이브러리를 얻기 위해 pBTEF-ST3-wt CalB-KmARS를 주형으로 하고 서열번호 21과 22의 염기서열을 가지는 프라이머를 사용한 변이유도 효소연쇄중합반응(PCR random mutagenesis kit, Clontech)을 수행하였다. 변이유도는 제품에 포함된 설명서에 의거하여 1kb당 2개의 변이를 유도하도록 하였으며 94℃에서 30초동안 1회; 94℃ 30초간, 68℃ 1분 30초간 반응을 25회; 68℃에서 1분간 1회 반응조건으로 수행하였다. 아가로스젤 전기영동을 통해 회수된 절편은 1% 트리뷰티린(tributyrin)이 첨가된 UD배지에 PstⅠ과 BamHⅠ으로 처리된 pBTEF-KmARS 벡터와 함께 in vivo 재조합 방법을 이용하여 Km7155u균주에 도입하여 약 900개의 형질전환체를 얻었다(도 6). 도 6은 리파제 유전자 초고속 개량을 위한 발현벡터의 제조 과정과 고활성 리파제의 선별과정을 도식적으로 나타낸 개략도이다.In order to obtain the mutant library using the error-prone PCR method, the mutagenesis enzyme using the primers having the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 21 and 22 was used as the template for pBTEF-ST3-wt CalB-KmARS PCR random mutagenesis kit (Clontech) was performed. Mutagenesis induces two mutations per kb in accordance with the instructions included in the product, once at 30 ° C at 94 ° C; Reaction at 94 占 폚 for 30 seconds, 68 占 폚 for 1 minute and 30 seconds 25 times; 1 < / RTI > at 68 < RTI ID = 0.0 > The recovered agarose gel via electrophoresis fragment with 1% tri beauty Lin (tributyrin) the UD in the medium treated with Pst and Bam Ⅰ HⅠ added pBTEF-KmARS vector in vivo recombinant method to introduce about 900 transformants into the Km7155u strain (Fig. 6). FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a process for preparing an expression vector for ultra-rapid modification of lipase gene and a process for selecting a highly active lipase.

도 6에서 보듯이, 발현벡터를 함유한 경우에는 대부분의 균주 주변에 활성환이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As shown in FIG. 6, when the expression vector was contained, it was confirmed that active rings appeared around most strains.

상대적으로 활성환이 큰 10개의 균주를 선별하여 1% 트리뷰티린이 첨가된 UD배지와 pNPP 측정법으로 각각의 리파제 활성을 비교하였다(도 7). 도 7은 서로 다른 형질전환체에서 나타나는 리파제의 활성을 비교한 결과를 나타내는 사진 및 도표이다. 도 7에서 보듯이, 2번 균주의 경우 wt보다 약 2배, 7번 균주의 경우 wt보다 약 4.6배의 활성이 증가한 것을 확인할 수 있었다.Ten strains with relatively large active rings were selected and their lipase activities were compared by UD medium supplemented with 1% tributyrin and pNPP (FIG. 7). Fig. 7 is a photograph and a chart showing the results of comparing lipase activities exhibited in different transformants. As shown in FIG. 7, it was confirmed that the activity of the strain No. 2 was increased about twice that of wt, and that of strain No. 7 was increased about 4.6 times that of wt.

상기 활성이 증가된 2번 균주와 7번 균주의 뉴클레오티드 서열을 분석하여, 리파제의 시그널 펩티드 부위(ST3) 및 아미노산 서열(wt CalB)상에 변이가 발생하였는지의 여부를 확인하였다(표 5).
Nucleotide sequences of strains No. 2 and No. 7 with increased activity were analyzed to determine whether mutation occurred on the signal peptide portion (ST3) and amino acid sequence (wt CalB) of lipase (Table 5).

선별된 변이주의 시그널 펩티드 부위 및 아미노산 서열상의 변이The signal peptide region and the mutation in the amino acid sequence of the selected mutant 균주번호Strain number ST3ST3 wt CalBwt CalB 22 Q2LQ2L G41VG41V 77 -- L278RL278R

상기 표 5에서 보듯이, 상기 각 균주는 아미노산 서열의 일부가 변이된 리파제를 생산함을 확인할 수 있었다.
As shown in Table 5, it was confirmed that each of the strains produced lipases in which a part of the amino acid sequence was mutated.

따라서, 본 발명에서 확보된 자기복제서열을 활용하여 클루이베로마이세스 마르시아누스에서 유전자 라이브러리를 직접 구축할 수 있으므로 새로운 단백질의 발굴이나 고활성을 보이는 단백질을 직접 스크리닝을 하거나 강력한 프로모터를 스크리닝하는 등 다양한 응용이 가능할 것이다.
Therefore, the genetic library can be constructed directly from Cluyveromyces marcyanus using the self-replicating sequence obtained in the present invention, so that a new protein can be excavated or a protein showing high activity can be screened directly or a strong promoter can be screened Applications will be possible.

서열목록 전자파일 첨부Attach an electronic file to a sequence list

Claims (13)

서열번호 4 내지 8의 염기서열로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 염기서열로 구성되는 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드.
A polynucleotide having a self-replication activity consisting of any one of the nucleotide sequences of SEQ ID NOS: 4 to 8.
제1항에 있어서,
클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces marxianus) 염색체 유래인 것인 폴리뉴클레오티드.
The method according to claim 1,
Kluyveromyces marxianus ) chromosome.
제1항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에피좀 플라스미드 벡터.
An episome plasmid vector comprising the polynucleotide of claim 1.
제3항에 있어서,
도 1c의 개열지도로 표시되는 에피좀 플라스미드 벡터인 것인 플라스미드 벡터.
The method of claim 3,
Is an episomal plasmid vector represented by a cleaved map in Fig. 1C.
(ⅰ) 목적 유전자를 제3항의 플라스미드 벡터에 클로닝하여 재조합 플라스미드 벡터를 수득하는 단계; 및,
(ⅱ) 상기 재조합 플라스미드 벡터를 효모 균주에 도입하여 형질전환시키는 단계를 포함하는, 목적 유전자를 발현시킬 수 있는 형질전환체의 제조방법.
(I) cloning a gene of interest into the plasmid vector of claim 3 to obtain a recombinant plasmid vector; And
(Ii) introducing the recombinant plasmid vector into a yeast strain to transform the target gene.
제5항에 있어서,
상기 목적 유전자는 리파제를 코딩하는 유전자인 것인 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the target gene is a gene encoding lipase.
제5항에 있어서,
상기 플라스미드 벡터는 서열번호 4 내지 8로 구성된 군으로부터 선택되는 어느 하나의 폴리뉴클레오티드 서열로 구성되는 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 것인 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the plasmid vector comprises a polynucleotide having self-replication activity consisting of any one of the polynucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 4-8.
제5항에 있어서,
상기 효모 균주는 클루이베로마이세스 마르시아누스 균주인 것인 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the yeast strain is a strain of Kluyveromyces marcianus.
제5항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법으로 제조되어, 목적 유전자를 발현시킬 수 있는 형질전환체.
9. A transformant which is produced by the method according to any one of claims 5 to 8 and capable of expressing a gene of interest.
제3항의 플라스미드 벡터에 하나 이상의 폴리뉴클레오티드가 도입된 유전자 라이브러리.
A gene library in which one or more polynucleotides are introduced into the plasmid vector of claim 3.
제10항에 있어서,
상기 폴리뉴클레오티드는 목적 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 주형으로 하여 무작위적으로 변이시켜서 수득한 것인 유전자 라이브러리.
11. The method of claim 10,
Wherein the polynucleotide is obtained by randomly mutating a polynucleotide encoding a target protein as a template.
(ⅰ) 목적하는 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 주형으로 하여 무작위적으로 변이시켜서 다양한 변이를 가지는 하나 이상의 변이된 폴리뉴클레오티드를 수득하는 단계;
(ⅱ) 상기 하나 이상의 변이된 폴리뉴클레오티드를, 자기복제 활성을 가지는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 제3항의 에피좀 플라스미드 벡터에 클로닝하여 유전자 라이브러리를 수득하는 단계;
(ⅲ) 상기 유전자 라이브러리를 효모 균주에 도입하여 목적 단백질을 발현시키는 단계; 및,
(ⅳ) 상기 발현된 목적 단백질의 활성을 비교하여, 변이되지 않은 폴리뉴클레오티드로부터 발현된 대조군 단백질에 비해 개량된 활성을 나타내는 변이된 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 선별하는 단계를 포함하는, 개량된 유전자의 스크리닝 방법.
(I) randomly mutating a polynucleotide encoding a desired protein as a template to obtain at least one mutated polynucleotide having various mutations;
(Ii) cloning the one or more mutated polynucleotides into the episomal plasmid vector of claim 3 comprising a polynucleotide having self-replication activity to obtain a gene library;
(Iii) introducing the gene library into a yeast strain to express a target protein; And
(Iv) comparing the activity of the expressed target protein to select a polynucleotide encoding a mutated protein exhibiting improved activity compared to a control protein expressed from a non-mutated polynucleotide. ≪ / RTI >
제12항에 있어서,
상기 효모 균주는 클루이베로마이세스 마르시아누스 균주인 것인 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein the yeast strain is a strain of Kluyveromyces marcianus.
KR1020120052221A 2011-05-16 2012-05-16 Novel autonomously replicating sequence and uses thereof KR101392968B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120052221A KR101392968B1 (en) 2011-05-16 2012-05-16 Novel autonomously replicating sequence and uses thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110045866 2011-05-16
KR20110045866 2011-05-16
KR1020120052221A KR101392968B1 (en) 2011-05-16 2012-05-16 Novel autonomously replicating sequence and uses thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120128116A KR20120128116A (en) 2012-11-26
KR101392968B1 true KR101392968B1 (en) 2014-05-09

Family

ID=47512947

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120052221A KR101392968B1 (en) 2011-05-16 2012-05-16 Novel autonomously replicating sequence and uses thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101392968B1 (en)

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl. Environ. Microbiol., Vol.74, pp.7514-7521(2008.)
Curr. Genet., Vol.24, pp.181-183(1993.)
Yeast, Vol.10, pp.1621-1629(1994.)

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120128116A (en) 2012-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105695485B (en) Cas9 encoding gene for filamentous fungus Crispr-Cas system and application thereof
JP7430189B2 (en) Pichia pastoris mutants for expressing foreign genes
US20160289690A1 (en) Mortierella alpina recombinant gene expression system and construction method and use thereof
US8198089B2 (en) Flocculent yeast and method for production thereof
CN113528362A (en) Recombinant acid-tolerant yeast with inhibited glycerol production and method for producing lactic acid using the same
Rubio-Texeira et al. Lactose utilization by Saccharomyces cerevisiae strains expressing Kluyveromyces lactis LAC genes
WO2012128260A1 (en) TRANSFORMANT OF YEAST OF GENUS SCHIZOSACCHAROMYCES, METHOD FOR PRODUCING SAME, METHOD FOR PRODUCING β-GLUCOSIDASE, AND METHOD FOR DECOMPOSING CELLULOSE
CN112789353A (en) Recombinant acid-resistant yeast inhibiting ethanol production and method for preparing lactic acid using same
US8187859B2 (en) Modulating urea degradation in wine yeast
US9850502B2 (en) Mutant yeast strain with decreased glycerol production
CN113106114A (en) Factor for regulating and controlling trichoderma reesei protein expression efficiency, regulating and controlling method and application
KR20130000883A (en) Enhanced protein production in kluyveromyces marxianus
EP2886642B1 (en) Transformant of schizosaccharomyces pombe mutant, and cloning vector
KR101392968B1 (en) Novel autonomously replicating sequence and uses thereof
Ohkuma et al. Identification of a centromeric activity in the autonomously replicating TRA region allows improvement of the host-vector system for Candida maltosa
KR20170004415A (en) A microorganism having enhanced levan fructotransferase productivity and a method of producing difructose anhydride IV using the microorganism
KR20050025180A (en) Promoters having a modified transcription efficiency and derived from methyl-trophic yeast
KR101551533B1 (en) Recombinant microorganism having enhanced butanediol producing ability and method for producing butanediol using the same
KR101837130B1 (en) Novel lipase from yeast Candida butyri SH-14 and the Use thereof
CN113122461A (en) Single cell protein producing strain and its application
WO2017163946A1 (en) Induction-type promoter
Yin et al. Construction of a shuttle vector for heterologous expression of a novel fungal α-amylase gene in Aspergillus oryzae
Li et al. Overexpression of an inulinase gene in an oleaginous yeast, Aureobasidium melanogenum P10, for efficient lipid production from inulin
US20080044878A1 (en) Novel Promoters
KR20130027984A (en) Mutant beta-glucosidase with advanced activity and process for preparing bio-ethanol employing the same

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: 20170210

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180312

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190311

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200128

Year of fee payment: 7