KR101467448B1 - The aqpA gene of Aspergillus nidulans and knock-out mutant thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 아스퍼질러스 니둘란스의 aqpA 유전자 및 이의 결손 돌연변이주에 관한 것으로, 구체적으로 효모 또는 인간의 아쿠아포린(aquaporin) 단백질과 높은 상동성을 나타내는 단백질을 코딩하는 아스퍼질러스 니둘란스의 aqpA 유전자 및 이 유전자를 결손시킨 아스퍼질러스 니둘란스 돌연변이주에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 아스퍼질런스 니둘란스의 aqpA 유전자의 발현을 억제함으로써 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.
균주를 이용하여 단백질 또는 이차 대사산물 등을 생산하는 과정에서는 균주의 배양 시 기타 미생물의 오염이 큰 걸림돌이 된다. 하지만, 본 발명에 따라 제조된 아스퍼질런스 니둘란스 돌연변이주를 이용하면 항균제, 특히 플루코나졸과 같은 항진균제에 대한 저항성이 높기 때문에, 균주를 배양할 때 항균제를 투여하여 배양함으로써 항균제에 대한 저항성이 없거나 낮은 다른 미생물의 생장을 억제할 수 있으므로, 오염 문제를 해결할 수 있게 된다.
예를 들어, 만니톨을 생산하기 위한 과정에서 아스퍼질러스 니둘란스를 배양할 때 플루코나졸과 같은 항진균제를 사용하면, 아스퍼질러스 니둘란스 이외의 다른 진균의 오염을 방지할 수 있어 만니톨의 생산 효율을 획기적으로 높일 수 있다.
The present invention relates to aqpA gene of Aspergillus nidulans and its deletion mutant, and more particularly to aqpA gene of Aspergillus nidulans which encodes a protein having high homology with yeast or human aquaporin protein And an Aspergillus nidulans mutant strain in which the gene is deleted.
According to the present invention, by inhibiting the expression of the aqpA gene of Aspergillus nidulans , resistance to the antimicrobial agent and resistance to oxidative stress can be increased.
In the process of producing proteins or secondary metabolites using a strain, contamination of other microorganisms is a major obstacle when the strain is cultured. However, since the Aspergillus nidulans mutant strains prepared according to the present invention are highly resistant to antifungal agents such as fluconazole, they can be cultured with the antimicrobial agent when cultured, It is possible to inhibit the growth of other microorganisms, thereby solving the contamination problem.
For example, if an antifungal agent such as fluconazole is used to culture Aspergillus nidulans in the process for producing mannitol, the contamination of fungi other than Aspergillus nidulans can be prevented, and the production efficiency of mannitol is remarkably improved .

Description

아스퍼질러스 니둘란스의 aqpA 유전자 및 이의 결손 돌연변이주{The aqpA gene of Aspergillus nidulans and knock-out mutant thereof}The aqpA gene of Aspergillus nidulans and its deletion mutant strain {The aqpA gene of Aspergillus nidulans and knock-out mutant thereof}

본 발명은 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)의 aqpA 유전자 및 이의 결손 돌연변이주에 관한 것으로, 구체적으로 효모 또는 인간의 아쿠아포린(aquaporin) 단백질과 높은 상동성을 나타내는 단백질을 코딩하는 아스퍼질러스 니둘란스의 aqpA 유전자 및 이 유전자를 결손시킨 아스퍼질러스 니둘란스 돌연변이주에 관한 것이다.
The present invention relates to an aqpA gene of Aspergillus nidulans and a deletion mutant thereof, and more particularly to a mutant strain of Aspergillus nidulans which encodes a protein showing high homology with yeast or human aquaporin protein Lance < / RTI > aqpA gene and the Aspergillus nidulans mutant that deleted the gene.

아쿠아포린(Aquaporin)은 MIP(Major Intrinsic Protein) 패밀리에 속하는 물 수송 채널(water transport channel) 단백질로 세포막에 존재하는 것으로 널리 알려져 있다. 단세포 생물인 박테리아부터 다세포 고등생물인 인간에 이르기까지 다양한 아이소폼(isoform)의 형태로 발견되며, 동물에서는 뇌를 비롯한 다양한 기관계에서 물의 항상성(water homeostasis)유지에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있고, 식물에서는 외부환경의 물의 공급 정도에 따라 물의 침투와 수송을 매개하는 역할을 하는 것을 알라져 있다.Aquaporin is a water transport channel protein belonging to the Major Intrinsic Protein (MIP) family, and is known to be present in the cell membrane. It is found in the form of various isoforms ranging from single-celled bacteria to multi-celled higher organisms, and it is known that animals play an important role in maintaining water homeostasis in various organ systems including the brain, Is known to mediate the penetration and transport of water depending on the degree of water supply in the external environment.

흥미롭게도 작은 세포의 크기와 큰 표면적 대 부피의 비율로 인해 물수송 관련 단백질이 필요 없을 것으로 보이는 미생물에서도 아쿠아포린 단백질이 진화적으로 잘 보존되어 있다는 것이 발견되었다. 특히 유전체분석이 완료된 진핵 미생물들의 경우 약 67%가 아쿠아포린 유전자를 가지고 있다는 것이 밝혀졌다. 이러한 사실은 아쿠아포린이 미생물에서 물수송의 역할 뿐 아니라 다른 중요한 세포생물학적 기능을 할 수 있음을 암시한다. 그러나 최근까지 미생물에서의 아쿠아포린은 대장균인 에스케리치아 콜라이(Escherichia coli)의 AqpZ와 효모인 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae)의 AQY1 및 AQY2의 기능이 일부 밝혀졌을 뿐 대부분의 미생물에서는 그 기능과 역할이 정확히 규명되지 않았다.Interestingly, a small cell size and a large surface area-to-volume ratio have also been found to be evolutionarily well conserved in microorganisms that do not require water transport-related proteins. In particular, about 67% of eukaryotic microorganisms that have completed genome analysis have an aquaporin gene. This fact suggests that aquaporin can play a role in water transport as well as other important cell biological functions in microorganisms. Until recently, however, some of the functions of AQY1 and AQY2 of Saccharomyces cerevisiae , which are Escherichia coli AqpZ and yeast, have been partially revealed in aquaporins in microorganisms, Its function and role were not clearly identified.

아쿠아포린은 크게 정통 아쿠아포린(orthodox aquaporin)과 아쿠아글리세로포린(aquaglycero porin)으로 구별되며, 효모와 곰팡이에서는 종에 따라 최고 5 가지 종류의 다른 아쿠아포린이 발견되었다. 정통 아쿠아포린의 경우는 주로 세포 안으로 물의 유입 및 수송에 관여하여 삼투압조절에 중요한 역할을 하며, 아쿠아글리세로포린의 경우는 글리세롤(glycerol), 폴리올(polyol), 우레아(urea)를 비롯한 작은 비극성분자의 수송에 관여하여 영양분의 섭취와 삼투압 간접조절의 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다.Aquaporin is largely divided into orthodox aquaporin and aquaglycero porin, with up to five different kinds of aquaporins found in yeast and mold. In the case of authentic aqua purin, it mainly plays an important role in controlling the osmotic pressure by participating in the inflow and transport of water into the cell. In the case of aquaglycerol, a small nonpolar molecule such as glycerol, polyol, urea, And it is known to play a role of nutrient intake and indirect regulation of osmotic pressure.

사카로마이세스 세레비지에에서는 아쿠아포린이 삼투압의 조절에 관여함이 밝혀졌으나, 아쿠아포린이 HOG 경로와 같은 다른 삼투압 조절 신호전달체계와 어떠한 상호작용을 통해 삼투압조절에 관여하는 지의 여부에 대해서는 알려져 있지 않다. 사카로마이세스 세레비지에의 아쿠아포린 단백질인 Aqy1이 포자형성초기에 선택적으로 발현되어 포자 내의 물 배출에 관여함으로써, 유성 혹은 무성포자의 성숙과정에 관여함이 밝혀졌다. 또한 급성 냉동조건에서 AQY1 혹은 AQY2 결실 돌연변이균주들은 야생형 균주보다 생존 능력이 약한 반면에, AQY1 혹은 AQY2 유전자를 과다발현시키면 야생형 균주보다 생존 능력이 더 강한 것으로 나타났다.Although it has been shown that aquaporin is involved in the regulation of osmotic pressure in Saccharomyces cerevisiae, it is known whether or not aquaporins are involved in osmotic control through any interaction with other osmotic signaling systems such as the HOG pathway It is not. Aqy1, an aquaporin protein in Saccharomyces cerevisiae, was selectively expressed at the early stage of spore formation and was involved in the water discharge in spores, thus indicating that it participates in the maturation process of oily or spore spores. In addition, AQY1 or AQY2 deletion mutants were found to be less viable than wild type strains in the acute freezing condition, whereas overexpression of AQY1 or AQY2 genes showed more viability than wild type strains.

한편, 모델 사상성 진균(model filamentous fungus)이며 자웅동체 자낭균(homothallic ascomycetes)인 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)(teleomorph = Emericella nidulans)는 무성분화와 유성분화의 생활사를 가지며 비교적 빠른 증식과 간단한 합성 배지에서도 잘 자라고 다루기 쉬운 이점을 가지고 있어 생리학적, 유전학적으로 많은 연구가 수행되어 왔다. 또한, 단세포인 효모(yeast)와는 달리 다세포생물(multicellular organism)이므로 세포간의 상호작용(cell to cell interaction), 유성 및 무성분화 과정(sexual and asexual differentiation processes) 그리고 그것들의 유전적인 조절 관계들이 다양하게 연구되어 왔다. 뿐만 아니라, 최근의 연구결과에 의하면 아스퍼질러스 니둘란스는 세 개의 탄산무수화효소(carbonic anhydrase)를 가지고 있어 이를 통하여 이산화탄소(CO2)를 감지하는 것으로 보고되었으며, 이산화탄소가 중탄산염(bicarbonate)이 되기 위해서는 물이 필요하므로 물 수송 단백질인 아쿠아포린과 상호작용할 가능성이 제기되었다.On the other hand, a model filamentous fungus and homothallic ascomycetes, Aspergillus ( Aspergillus) nidulans ) (teleomorph = Emericella nidulans ) have a life history of silent differentiation and oily eruption, and they have a good physiological and genetic studies because they have a good growth and relatively easy growth in a relatively rapid growth and simple synthetic medium. Unlike yeast cells, which are multicellular organisms, cell-to-cell interactions, sexual and asexual differentiation processes, and their genetic control relationships are various Has been studied. In addition, recent studies have shown that Aspergillus nidulans has three carbonic anhydrases, which are known to detect carbon dioxide (CO 2 ), and carbon dioxide becomes a bicarbonate In order to be able to interact with the water transport protein aquaporin, water is needed.

이에 본 발명자는 사상성 진균의 모델로 중요한 미생물인 아스퍼질러스 니둘란스에서 아쿠아포린을 암호화하고 있을 가능성이 높은 유전자들을 발굴하고, 이들 유전자의 기능에 대해 연구하게 되었다. 이의 결과 아스퍼질러스 니둘란스에서 효모 및 인간의 아쿠아포린 단백질과 상동성이 높은 단백질을 코딩하는 유전자를 선별할 수 있었고, 이 유전자가 결손된 돌연변이주를 제작하여 이 유전자의 기능을 분석한 결과, 일반적인 아쿠아포린의 기능과 관련된 삼투압의 조절에 어떠한 영향을 미치는지는 명확하게 확인되지 않았지만, 결손 시 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가하는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
Accordingly, the present inventor has searched for genes that are likely to encode aquaporin in Aspergillus nidulans, an important microorganism as a model of saturable fungi, and studied the functions of these genes. As a result, a gene encoding a protein having high homology with yeast and human aquaporin protein was identified in Aspergillus nidulans, and a mutant strain lacking this gene was constructed and analyzed for its function. As a result, Although it is not clearly understood how the effect of osmotic pressure is related to the function of general aquaporin, it is confirmed that the resistance to the antimicrobial agent and the resistance to oxidative stress increase in the defect, and the present invention is completed.

따라서 본 발명의 주된 목적은 아스퍼질러스 니둘란스의 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, a primary object of the present invention is to provide a method for increasing the resistance of Aspergillus nidulans to antimicrobial agents and resistance to oxidative stress.

본 발명의 다른 목적은 상기 유전자가 결손된 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 아스퍼질러스 니둘란스 돌연변이주를 제공하는데 있다.
It is another object of the present invention to provide an Aspergillus nidulans mutant strain in which the resistance of the gene to the antimicrobial agent and the resistance to oxidative stress are increased.

본 발명의 한 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 아쿠아포린 유전자의 발현을 억제하여 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)의 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a method for inhibiting the expression of an aquaporin gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, thereby increasing the resistance of Aspergillus nidulans to antimicrobial agents and resistance to oxidative stress .

또한, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 아쿠아포린 유전자의 발현이 억제되어 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 아스퍼질러스 니둘란스 돌연변이주를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an Aspergillus nidulans mutant strain in which the expression of an aquaporin gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 is inhibited and resistance to an antimicrobial agent and resistance to oxidative stress is increased, Lt; / RTI >

상기 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 아쿠아포린 유전자, 즉 aqpA 유전자는 아스퍼질러스 니둘란스의 염색체 4번에 위치하고 있으며, 오픈 리딩 프레임(open reading frame, ORF)은 1141개의 뉴클리오티드로, 인트론(intron)을 2개 가지고 있으며 341개의 아미노산을 암호화하고 있다. 인트론을 제외한 엑손(exon)의 염기서열은 서열번호 2로 표시된다.The aquaporin gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, that is, the aqpA gene is located on chromosome 4 of Aspergillus nidulans, the open reading frame (ORF) has 1141 nucleotides, (intron) and has 341 amino acids. The nucleotide sequence of the exon excluding the intron is represented by SEQ ID NO: 2.

유전자의 발현을 억제하는 방법으로는 상기 aqpA 유전자에 마커 유전자 등이 삽입되어 aqpA 유전자의 발현이 이루어지지 않거나 발현이 이루어지더라도 aqpA 본연의 활성을 나타내지 못하는 형태의 재조합 벡터를 아스퍼질러스 니둘란스에 형질전환을 통해 도입하고, 재조합 벡터와 아스퍼질러스 니둘란스의 염색체 DNA 사이의 이중 교차 결합을 유도하여 결과적으로 aqpA 유전자가 발현되지 않는 상태의 염색체를 갖는 돌연변이주를 제조하는 방법으로 달성할 수 있다.A method for inhibiting the expression of the gene is in the form of a recombinant vector does not indicate a aqpA inherent activity the aqpA is inserted marker gene such as a gene, or be made, the expression of aqpA gene even if the expression is achieved in Aspergillus nidul Fragrance Can be introduced by transformation and induction of double cross-linking between the recombinant vector and chromosomal DNA of Aspergillus nidulans, resulting in a mutant strain having a chromosome in a state in which the aqpA gene is not expressed .

또한, aqpA 유전자의 mRNA 서열과 상보적인 서열의 RNA를 생산할 수 있는 재조합 벡터를 형질전환시킴으로써 aqpA의 전사에 의해 mRNA가 생성되더라도 상보적인 서열의 RNA와 결합하게 되어 결과적으로 발현되지 못하게 하는 방법을 통해서도 달성할 수 있으나, 상기와 같은 방법으로 제한하지는 않는다.
Also, by transforming a recombinant vector capable of producing RNA of a sequence complementary to the mRNA sequence of the aqpA gene, even if mRNA is produced by transcription of aqpA , it is possible to bind to a complementary sequence RNA, However, the present invention is not limited to the above-mentioned method.

본 발명은 본 발명자가 아스퍼질러스 니둘란스에서 서열번호 1의 염기서열로 표시되는 aqpA 유전자의 기능을 분석하기 위해, 이 유전자가 결손된 돌연변이주를 이용하여 변화된 특성을 관찰한 결과, 야생형 아스퍼질러스 니둘란스에 비해 항진균제인 플루코나졸(fluconazole)에 대한 저항성 및 과산화수소(H2O2)에 대한 저항성이 증가한다는 사실을 바탕으로 한다.As a result of analyzing the function of the aqpA gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 in Aspergillus nidulans using the mutant strain deficient in the gene, It is based on the fact that the resistance to fluconazole and the resistance to hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) increase compared to that of snildulans.

기존에 다른 생물체에서 알려진 아쿠아포린 유전자 및 단백질에 대한 정보를 바탕으로 아스퍼질러스 니둘란스 유전체 내에서 아쿠아포린 유전자일 가능성이 높은 유전자를 선별한 결과, 5 가지의 유전자를 선별할 수 있었고, 이들을 각각 aqpA, aqpB, aqpC, aqpD, aqpE로 명명하였다.Based on information on known aquaporin genes and proteins in other organisms, we have identified five genes that are likely to be aquaporin genes in the Aspergillus nidulans genome. As a result, we were able to select five genes, aqpA , aqpB , aqpC , aqpD , aqpE .

이 중 정통 아쿠아포린 유전자의 특징을 나타내는 aqpA의 기능을 확인하기 위하여, aqpA 인근 부위가 포함되며 aqpAAfpyrG로 치환된 형태의 재조합 벡터를 제조하고, 이 재조합 벡터로 아스퍼질러스 니둘란스를 형질전환한 다음 이중 교차 결합을 유도하여 aqpA가 결손된 돌연변이주를 제조하였다.Among transformed, aqpA and includes the neighboring region's aqpA the production of recombinant vector of the substituted form AfpyrG, and this recombinant vector Aspergillus nidul lance in order to verify the functionality of aqpA indicating the characteristics of authentic aquaporin gene And then double cross-linking was induced to produce aqpA -deficient mutant strain.

상기 돌연변이주와 야생형 아스퍼질러스 니둘란스를 삼투 스트레스의 배양조건 또는 산화 스트레스의 배양조건에서 배양하여 비교한 결과, 삼투 스트레스 조건에서는 별다른 차이를 나타내지 않았지만, 산화 스트레스 조건에서 야생형 균주가 자라지 못하는 반면, 돌연변이주는 자라는 것으로 나타났다. 이는 aqpA의 결손에 의해 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가하였다는 것을 나타낸다.The mutant strain and the wild type Aspergillus nudulans were cultured under osmotic stress conditions or under oxidative stress culture conditions. As a result, the wild type strain did not grow under the oxidative stress condition, The mutant was found to grow. Indicating that the resistance to oxidative stress was increased by deficiency of aqpA .

또한, 상기 돌연변이주와 야생형 아스퍼질러스 니둘란스를 대상으로 항진균제인 플루코나졸(fluconazole)에 대한 저항성 또는 민감성을 조사한 결과, 야생형 균주의 MIC(minimum inhibitory concentration)가 약 32㎍/㎖인 반면 돌연변이주의 MIC는 약 128㎍/㎖인 것으로 나타났다. 이는 aqpA의 결손에 의해 항진균제인 플루코나졸에 대한 저항성이 증가하였다는 것을 나타낸다.As a result of investigating the resistance or sensitivity of fluconazole, which is an antifungal agent, to the mutant strains and wild type Aspergillus nidulans, the minimum inhibitory concentration (MIC) of the wild type strains was about 32 μg / ml, while the mutant strain MIC Was about 128 占 퐂 / ml. This indicates that resistance to fluconazole, an antifungal agent, was increased by deficiency of aqpA .

본 발명에서 다루는 aqpA 유전자는 다른 아쿠아포린과 상동성이 매우 높다. 즉, 아쿠아포린의 알려진 기능인 물의 수송에 관련된 역할을 할 가능성이 매우 높으며, aqpA가 플루코나졸과 같은 물질의 세포 내부 반입에 연관되어 있다는 것을 예측할 수 있다. 따라서 이러한 점을 고려하면 aqpA의 결손에 의해 플루코나졸 뿐만 아니라 다른 종류의 항균제에 대한 저항성 또한 높아질 것이라 예측할 수 있다.
The aqpA gene dealt with in the present invention has a very high homology with other aquaporins. That is, it is highly likely to play a role in the transport of water, a known function of aquaporin, and it can be predicted that aqpA is involved in intracellular delivery of substances such as fluconazole. Therefore, considering this point, it can be predicted that deficiency of aqpA will increase the resistance to fluconazole as well as other kinds of antimicrobial agents.

본 발명에 따르면 아스퍼질런스 니둘란스의 aqpA 유전자의 발현을 억제함으로써 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성을 증가시킬 수 있다.According to the present invention, by inhibiting the expression of the aqpA gene of Aspergillus nidulans , resistance to the antimicrobial agent and resistance to oxidative stress can be increased.

균주를 이용하여 단백질 또는 이차 대사산물 등을 생산하는 과정에서는 균주의 배양 시 기타 미생물의 오염이 큰 걸림돌이 된다.In the process of producing proteins or secondary metabolites using a strain, contamination of other microorganisms is a major obstacle when the strain is cultured.

하지만, 본 발명에 따라 제조된 아스퍼질런스 니둘란스 돌연변이주를 이용하면 항균제, 특히 플루코나졸과 같은 항진균제에 대한 저항성이 높기 때문에, 균주를 배양할 때 항균제를 투여하여 배양함으로써 항균제에 대한 저항성이 없거나 낮은 다른 미생물의 생장을 억제할 수 있으므로, 오염 문제를 해결할 수 있게 된다.However, since the Aspergillus nidulans mutant strains prepared according to the present invention are highly resistant to antifungal agents such as fluconazole, they can be cultured with the antimicrobial agent when cultured, It is possible to inhibit the growth of other microorganisms, thereby solving the contamination problem.

예를 들어, 만니톨을 생산하기 위한 과정에서 아스퍼질러스 니둘란스를 배양할 때 플루코나졸과 같은 항진균제를 사용하면, 아스퍼질러스 니둘란스 이외의 다른 진균의 오염을 방지할 수 있어 만니톨의 생산 효율을 획기적으로 높일 수 있다.
For example, if an antifungal agent such as fluconazole is used to culture Aspergillus nidulans in the process for producing mannitol, the contamination of fungi other than Aspergillus nidulans can be prevented, and the production efficiency of mannitol is remarkably improved .

도 1은 aqpA(A), aqpB(B), aqpC(C), aqpD(D) 및 aqpE(E) 유전자의 구조를 나타낸 것으로, 박스는 ORF를 나타내며, 화살표는 인트론(intron)을 포함한 mRNA의 구조를 나타낸다.
도 2는 A. nidulans에서 발견된 아쿠아포린의 계통발생트리(phylogenic tree)(A) 및 aqpA 유전자의 다중정렬(multiple alignment) 분석 결과(B)를 나타낸다. Scaqy1 및 Scaqy2는 S. cerevisiae의 Aqy1(GI: 45270022) 및 Aqy2(GI: 259147940)를 각각 나타내고, AnaqpA ~ E는 A. nidulans의 AqpA ~ E, AfaqpA ~ C는 A. fumigates의 AqpA ~ C, Hsaqp1는 H. sapiens의 Aqp1(GI: 297307116)를 각각 나타낸다. (B)에서 검은색 박스는 보전된 아미노산을 나타내고, 다른 색의 박스는 일치하거나 유사한 아미노산을 나타낸다.
도 3은 aqpA 결손 돌연변이주의 구성 및 표현형을 나타낸 것이다. (A)는 aqpA 결손 돌연변이주를 제조하기 위한 계략도 및 aqpA 유전자의 결손을 확인하기 위한 써던 블롯 분석 결과로 이중교차 상동성 재조합(double homologous recombination)을 통해 A. nidulans의 aqpA 유전자가 A. fumigatespyrG 유전자(선택적 마커)로 치환되는 것을 나타내며, aqpA 유전자의 5'-인접부위를 써던블롯의 탐침으로 사용하였다. (B)는 야생형 균주와 aqpA 결손 돌연변이주를 MM 및 CM 고체배지에 점접종한 다음 표준조건에서 배양한 결과를 나타낸다.
도 4는 다양한 염의 존재 및 삼투 스트레스의 조건에서 aqpA 결손 돌연변이주의 표현형을 나타내는 것으로, aqpA 결손 돌연변이주(ΔaqpA), 야생형(WT) 및 음성대조군(NKU3.1)의 콜로니 크기 및 형태가 동일하다. 좌측은 사용된 삼투압제 및 농도를 나타낸다.
도 5는 E-test를 통해 aqpA 결손 돌연변이주(ΔaqpA) 및 야생형(WT) 균주의 항진균제인 플루코나졸에 대한 민감도를 나타낸 것이다.
Fig. 1 shows the structure of the aqpA (a), aqpB (b), aqpC (C), aqpD (D) and aqpE (E) genes. Box represents the ORF. Arrows represent the intron- Structure.
Figure 2 shows the phylogenic tree (A) of the aquaporin found in A. nidulans and the multiple alignment analysis result (B) of the aqpA gene. Scaqy1 and Scaqy2 represent Aqy1 (GI: 45270022) and Aqy2 (GI: 259147940) of S. cerevisiae , AnaqpA to E are AqpA to E of A. nidulans , AfaqpA to C are AqpA to C of A. fumigates , Hsaqp1 Aqp1 of H. sapiens (GI: 297307116), respectively. (B), the black boxes represent conserved amino acids, while the boxes of other colors represent identical or similar amino acids.
Figure 3 shows the constitution and phenotype of aqpA deficient mutation. (A) through the aqpA deficient mutants schematic and aqpA defect Southern blot analysis double cross-homologous recombination (double homologous recombination) to to confirm the gene for the production of a aqpA gene of A. nidulans A. fumigates indicates that the pyrG gene is replaced by (selective marker), the 5'-adjacent region of aqpA gene was used as a probe for Southern blot. (B) shows the results of inoculation of wild type strain and aqpA deficient mutant strain in MM and CM solid medium and then culturing under standard conditions.
Figure 4 shows the aqpA deficient mutant phenotype in the presence of various salts and osmotic stress, with the same colony size and morphology of aqpA deficient mutant (? AqpA ), wild type (WT) and negative control (NKU3.1) . The left side shows the osmotic agent and concentration used.
Figure 5 shows the sensitivity to fluconazole, an antifungal agent for aqpA deficient mutants (Δ aqpA ) and wild-type (WT) strains, through E-test.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실시예Example 1.  One.

1-1. 재료 및 방법1-1. Materials and methods

1-1-1. 균주 및 배지, 배양조건1-1-1. Strain and medium, culture conditions

A. nidulans의 야생형 균주로 Fungal Genetics Stock Center(FGSC)에서 FGSC A4를 분양 받아 사용하였으며 유전자 결손 실험용 형질전환 균주로는 A. nidulans NKU3(pyrG89; argB2; pyroA4; ΔnkuA::argB +; riboB2)를 사용하였다(Han et al., 2010). 또한 형질전환 후 형질 분석 시 대조군으로는 NKU3에 A. fumigatus pyrG를 형질전환시켜 얻어진 NKU3.1(pyrG89, AfpyrG +; argB2; pyroA4; Δn k uA::argB +; riboB2)균주를 사용하였다. A. We used to receive pre-sale FGSC A4 in Fungal Genetics Stock Center (FGSC) as the wild-type strain of nidulans gene defect experimental transgenic strain A. nidulans NKU3 (pyrG89; argB2; pyroA4; Δ nkuA :: argB +; riboB2) (Han et al., 2010). In addition, when the control transfection analysis after transformation is to transform the A. fumigatus pyrG NKU3 obtained NKU3.1 (pyrG89, AfpyrG +; riboB2 argB2; pyroA4;; Δ n k uA :: argB +) was used as a strain.

A. nidulans는 37℃에서 배양하였으며, 목적에 따라 완전배지인 CM 배지와 글루코오스(glucose)를 1% 첨가한 최소배지 MM 배지를 사용하였다(Han et al., 2001). MM배지일 경우 균주의 영양요구성에 따라 염산피리독신(pyridoxine HCl)(0.5㎍/㎖), p-아미노안식향산(p-aminobenzoate)(1㎍/㎖), 우라실(uracil), 우리딘(uridine)(1.2g/ℓ), 염화칼륨(potassium chloride)(44.7g/ℓ) 등을 넣어 사용하였고, 고체배지일 경우 2%가 되도록 한천 분말(agar powder)을 첨가하여 사용하였다. A. nidulans의 형질전환은 한(Han) 등의 방법(2001)을 사용하였다.
A. nidulans was cultured at 37 ° C and the minimal medium MM medium supplemented with 1% of CM medium and glucose (Han et al., 2001) was used as a complete medium. In the case of MM medium, pyridoxine HCl (0.5 μg / ml), p-aminobenzoate (1 μg / ml), uracil, uridine 1.2g / ℓ), potassium chloride (44.7g / ℓ), and agar powder was added to 2% in case of solid medium. Transformation of A. nidulans was performed by Han et al. (2001).

1-1-2. 1-1-2. DNADNA 추출 및 조작 Extraction and manipulation

A. nidulans 형질전환체로부터 중합효소 연쇄반응(PCR)이나 써던 분석을 수행하기 위한 유전체 DNA 추출은 말린 균사체 가루 20 ~ 60㎎을 미량튜브에 담아 400㎕의 용해 버퍼(lysis buffer)[50mM Tris-Cl(pH 8.0), 50mM EDTA(pH 8.0), 3% SDS, 1% 2-mercaptoethanol]를 첨가하여 잘 혼합하고, 이 튜브를 65℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 동량의 페놀(phenol)/클로로포름(chloroform)을 넣어 추출하고 에탄올로 침전시켰다. Genomic DNA extraction to perform polymerase chain reaction (PCR) or Southern analysis from A. nidulans transformants was carried out by placing 20 to 60 mg of dried mycelial flour in a microtube and adding 400 μl of a lysis buffer [50 mM Tris- (PH 8.0), 50 mM EDTA (pH 8.0), 3% SDS, 1% 2-mercaptoethanol], and the tube was reacted at 65 ° C for 1 hour. The same amount of phenol / It was extracted with chloroform and precipitated with ethanol.

유전자 제거(knock-out deletion)를 위해 더블 조인트 PCR(Double-Joint PCR)(Yu et al., 2004)을 수행하였다. 먼저 aqpA 유전자를 제거하기 위해 aqpA 5' For 및 aqpA 5' Rev 프라이머(표 1 참조)로 5'-인접부위(flanking region)를, aqpA 3' For 및 aqpA 3' Rev 프라이머(표 1 참조)로 3'-인접부위를 증폭할 수 있도록 PCR을 수행하였고 A. fumigatus pryG 유전자에서 pyrG Forward 및 pyrG Reverse 프라이머(표 1 참조)로 PCR을 수행하여 첫 번째 PCR 산물을 얻어냈다. 두 번째 PCR은 첫 번째에서 얻어진 3 종류의 절편을 이용하여 융합하는 PCR을 수행하였고, 마지막 단계로 어닐링(annealing)한 PCR 혼합물을 주형으로 하고 aqpA 5' nest 및 aqpA 3' nest 프라이머(표 1 참조)로 PCR하여 aqpA 유전자 제거를 위한 PCR 최종산물을 제조한 다음, 이를 이용하여 숙주 균주인 NKU3을 형질전환하였다.Double-joint PCR (Yu et al., 2004) was performed for knock-out deletion. First, to remove the aqpA gene, a 5'-flanking region with aqpA 5 'For and aqpA 5' Rev primers (see Table 1) and aqpA 3 'For and aqpA 3' Rev primers PCR was performed to amplify the 3'-flanking region and the first PCR product was obtained by performing PCR with pyrG Forward and pyrG Reverse primers (see Table 1) in A. fumigatus pryG gene. For the second PCR, PCR was performed using the three types of fragments obtained in the first step. As a final step, the annealed PCR mixture was used as a template and aqpA 5 'nest and aqpA 3' nest primers (see Table 1) ) To prepare a PCR final product for the removal of aqpA gene, which was used to transform host strain NKU3.

프라이머명Primer name 염기서열(5'→3')The base sequence (5 '- > 3') pyrG ForwardpyrG Forward GCCTCAAACAATGCTCTTCACCGCCTCAAACAATGCTCTTCACC pyrG ReversepyrG Reverse ATTCTGTCTGAGAGGAGGCACTATTCTGTCTGAGAGGAGGCACT aqpA 5' ForaqpA 5 'For GTGAGCATGTTGTCGTAGAAGAGTGAGCATGTTGTCGTAGAAGA aqpA 5' Rev(pyrG tail)aqpA 5 ' Rev (pyrG tail) GGTGAAGAGCATTGTTTGAGGCGTGAGCGTTGAGACCGTGGATAGGTGAAGAGCATTGTTTGAGGCGTGAGCGTTGAGACCGTGGATA aqpA 3' For(pyrG tail)aqpA 3 'For (pyrG tail) AGTGCCTCCTCTCAGACAGAATCGCTTGTGAATGCTTGCTGTGGAGTGCCTCCTCTCAGACAGAATCGCTTGTGAATGCTTGCTGTGG aqpA 3' RevaqpA 3 'Rev GCCCGACGGTGAAGATGAGGATGCCCGACGGTGAAGATGAGGAT aqpA 5' nestaqPA 5 'nest TGGCCTTGATGAGCTGGATTTGTGGCCTTGATGAGCTGGATTTG aqpA 3' nestaqpA 3 'nest CGAAGAGCGCAGCAATAGCCGAAGAGCGCAGCAATAGC

1-1-3. 1-1-3. 써던Southern 혼성화Hybridization

A. nidulans 야생형과 aqpA 결손 돌연변이의 유전체 DNA를 추출하여 제한효소 PstI을 처리하고, 0.7% TAE 아가로스 젤에서 제한효소 처리한 DNA를 전기영동한 다음 이를 이용하여 써던 혼성화를 실시하였다.
The genomic DNA of A. nidulans wild type and aqpA deficient mutant was extracted and digested with restriction enzyme PstI, subjected to restriction enzyme digestion in 0.7% TAE agarose gel, and subjected to Southern hybridization.

1-1-4. 표현형 관찰1-1-4. Phenotype observation

최소 배지에 A. nidulans 야생형과 aqpA 결손 형질전환체를 각각 점 접종(point inoculation)하고 무성 또는 유성분화를 유도하지 않은 조건, 24시간 동안 밀봉하여 배양하고 해제시킨 유성분화 유도조건 등에서 4일간 37℃에서 배양하여 비교 관찰하였다. 또한 A. nidulans 야생형과 aqpA 결손 형질전환체의 무성포자를 0.01% Tween 80으로 수확하여 글루코오스 1%의 액상 최소배지에 1.0×106 cells/㎖이 되게 접종하고 24시간 동안 37℃에서 진탕배양하여 비교 관찰하였다.In the minimal medium, point inoculation of A. nidulans wild type and aqpA deficient transformant was carried out for 4 days at 37 ° C for 4 days under the conditions of no induction of silent or osteogenic differentiation, And compared them. Unspiked spores of A. nidulans wild type and aqpA- deficient transformants were harvested with 0.01% Tween 80, inoculated to a concentration of 1.0 × 10 6 cells / ml in a liquid medium of 1% glucose and cultured for 24 hours at 37 ° C. Respectively.

삼투 스트레스 반응 측정을 위해서는 CM, MM에 각각 0.5, 1.0, 1.5M의 KCl, 0.5, 1.0, 1.5M의 NaCl, 또는 1, 2M의 솔비톨(sorbitol)을 넣어 만든 고체배지에, 야생형과 돌연변이 균주를 점 접종하고 37℃에서 2, 3일간 배양한 후 관찰하였다.In order to measure the osmotic stress response, wild type and mutant strains were added to CM and MM in 0.5, 1.0, and 1.5M KCl, 0.5, 1.0, 1.5M NaCl, or 1 and 2M sorbitol, And incubated at 37 ° C for 2 or 3 days.

항균제 감수성 검사(E-test)는 고체 CM, MM 배지에 야생형과 돌연변이 균주를 배지 전체에 골고루 접종한 후에 E-테스트 스트립을 배지 중앙에 숫자가 선명하게 보이는 부분을 앞으로 하여 놓고 37℃에서 24시간 동안 배양한 후에 관찰하였다. 항진균제인 플루코나졸(fluconazole)에 대한 MIC를 조사할 수 있는 E-테스트 스트립을 사용하였다.The E-test was performed by inoculating the wild-type and mutant strains to the solid CM and MM mediums uniformly throughout the medium. The E-test strips were placed in the center of the medium, And then observed. E-test strips were used to examine the MIC for fluconazole, an antifungal agent.

산화스트레스 반응 테스트(Oxidative Stress Response Test)를 위해서는 CM, MM 배지에 각각 3, 4, 5mM의 과산화수소(H2O2)를 넣어 만들고, 야생형과 돌연변이균주를 각각 포자수가 102 ~ 106/㎖이 되게 접종하여 37℃에서 24시간, 48시간 배양한 후에 관찰하였다.
For the Oxidative Stress Response Test, 3, 4, and 5 mM hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) were added to CM and MM medium, respectively. Wild type and mutant strains were cultured at 10 2 to 10 6 / And cultured at 37 ° C for 24 hours and 48 hours.

1-2. 결과1-2. result

1-2-1. 1-2-1. A. A. nidulansnidulans 에서 in 아쿠아포린Aquaporin 유전자의 분리 Isolation of genes

A. nidulans의 유전체 데이터베이스 (http://www.broadinstitute.org/annotation/genome/aspergillus_group/FeatureSearch.html)를 통하여 효모의 아쿠아포린 유전자 AQY1과 AQY2의 염기서열 및 아미노산 서열을 활용하여 BLAST 분석을 실시하였고, 이 결과를 비교유전체학적으로 분석한 결과 A. nidulans의 유전체에는 1개의 정통아쿠아포린 유전자(ANID_10902.1)와 4개의 아쿠아글리세로포린 유전자(ANID_02822.1, ANID_07618.1, ANID_03915.1, ANID_00830.1)가 존재하는 것을 발견하였다. 본 발명자는 정통아쿠아포린 유전자 ANID_10902.1를 aqpA라고 명명하였고 아쿠아글리세로포린 유전자 ANID_02822.1, ANID_07618.1, ANID_03915.1, ANID_00830.1을 각각 aqpB, aqpC, aqpD, aqpE 라고 명명하였다.BLAST analysis is performed using the nucleotide sequence and amino acid sequence of the aquaporin genes AQY1 and AQY2 of yeast through the genome database of A. nidulans (http://www.broadinstitute.org/annotation/genome/aspergillus_group/FeatureSearch.html) The genomes of A. nidulans showed that one genetic aquaporin gene (ANID_10902.1) and four aqua glycerophorin genes (ANID_02822.1, ANID_07618.1, ANID_03915.1, ANID_00830.1). The inventors have named was named aqpA authentic aquaporin gene ANID_10902.1 Aqua glyceryl Foreign gene ANID_02822.1, ANID_07618.1, ANID_03915.1, each ANID_00830.1 aqpB, aqpC, aqpD, aqpE .

A. nidulans의 유전체 데이터베이스를 이용하여 분석한 결과, aqpA은 염색체 4번에 위치하고 있으며, ORF는 1141개의 뉴클리오티드로, 인트론을 2개 가지고 있으며 341개의 아미노산을 암호화하고 있는 것으로 확인되었다(도 1의 A 참조). 그 외에 aqpB, aqpC, aqpD, aqpE 유전자들은 각각 염색체 6번, 4번, 2번, 8번에 위치하고 있으며, 이 유전자들의 ORF는 각각 463개, 625개, 336개, 286개의 아미노산을 암호화하고 있는 것으로 확인되었다(도 1의 B, C, D, E 참조). As a result of analysis using a genome database of A. nidulans , it was confirmed that aqpA is located on chromosome 4 and the ORF has 1141 nucleotides, which has two introns and encodes 341 amino acids (Fig. 1 A). In addition, the aqpB , aqpC , aqpD and aqpE genes are located on chromosome 6, 4, 2 and 8, respectively. The ORF of these genes encodes 463, 625, 336 and 286 amino acids, respectively (See B, C, D, and E in Fig. 1).

A. nidulans에서 발견된 아쿠아포린 단백질들과 다른 진균이나 진핵생물에서 발견되는 아쿠아포린 단백질들과의 연관관계를 알아보고자 S. cerevisiae의 Aqy1, Aqy2, 인간(Homo sapiens)의 Aqp1, 그리고 A. fumigatus의 유전체 정보에서 확인한 세 개의 아쿠아포린 단백질(각각 AfaqpA, AfaqpB, AfaqpC로 명명)들의 상동성(homology) 및 연관성을 조사하였다(도 2 참조). A. To investigate the relationship between the aquaporin protein with a protein aquaporin found in nidulans found in other fungi and eukaryotic organisms of the S. cerevisiae Aqy1, Aqy2, human (Homo of sapiens) Aqp1, and A. was examined for homology (homology), and association of the three aquaporin protein (named respectively AfaqpA, AfaqpB, AfaqpC) identified in the genome information of fumigatus (see Fig. 2).

계통발생(Phylogenetic tree) 분석결과 A. nidulans의 정통아쿠아포린 AqpA 단백질이 아쿠아글리세로포린 단백질들에 비하여 효모의 Aqy1, Aqy2 및 인간의 Aqp1과 더 높은 상동성을 나타냈으며, 아쿠아글리세로포린 단백질들은 A. fumigatus 유전체 상에 발견되는 아쿠아글리세로포린 단백질들과 같은 그룹에 속해 있음을 알 수 있었다(도 2의 A 참조). 또한, 다중정렬(multiple alignment) 분석 결과 A. nidulans의 정통아쿠아포린 AqpA와 S. cerevisiae의 Aqy1, Aqy2, 그리고 인간의 Aqp1는 대체적으로 단백질 수준에서 물 수송과 관련된 도메인이 잘 보존된 것을 알 수 있었다(도 2의 B 참조).
Phylogenetic tree analysis showed that the authentic aquaporin AqpA protein of A. nidulans showed a higher homology with the Aqy1, Aqy2 and Aqp1 of yeast than the aquaglycerolone proteins and the aqua glycerophorin proteins It belongs to the same group as the aqua glycerophorin proteins found on the A. fumigatus genome (see A in FIG. 2). In addition, multiple alignment analysis showed that the water-transport-related domains were generally well preserved at the protein level in A. nidulans ' authentic aquaporin AqpA, S. cerevisiae Aqy1, Aqy2, and human Aqp1 (See Fig. 2B).

1-2-2. 유전자의 1-2-2. Gene 결손돌연변이의Deficient mutant 분리 detach

A. nidulans에서 분리된 아쿠아포린 유전자들 중 효모 및 인간의 아쿠아포린 단백질과 상동성이 높은 정통아쿠아포린 유전자인 aqpA의 기능을 알아보기 위해 aqpA 유전자를 이중교차(double crossing-over)를 통한 상동성 재조합(homologous recombination)에 의해 인위적으로 제거시키는 방법을 이용하여 결실 돌연변이를 제조하였다(도 3의 A 참조).To investigate the function of aqpA, an authentic aquaporin gene, which is highly homologous to yeast and human aquaporin proteins among the aquaporin genes isolated from A. nidulans , the aqpA gene was subjected to double crossing-over homology The deletion mutants were prepared by artificially removing them by homologous recombination (see A in FIG. 3).

먼저, aqpA 유전자를 제거하기 위해 A. nidulans의 염색체 DNA를 주형으로 하여 더블-조인트 PCR을 통하여 얻어진 PCR 최종산물을 이용하여 형질전환용 pyrG-숙주인 NKU3을 형질전환하였다. 얻어진 pyrG + 형질전환체를 분리하여 PCR 및 써던 혼성화를 통하여 아쿠아포린유전자가 결실되었음을 확인하였다(도 3의 A 참조). 야생형 aqpA 유전자 5' 상류(upstream)에 PstI 절단부위가 두 군데 존재하고, 선택마커로 사용한 pyrG 유전자 내부에 하나의 PstI 절단부위가 존재하므로 5' 인접부위를 탐침으로 사용하여 써던 분석을 하면 야생형은 2,504bp의 DNA절편이 관찰되지만 aqpA ORF가 pyrG로 치환된 aqpA 결실 돌연변이(knock-out mutant)는 1,820bp로 나타나는 것을 통하여 검증하였다(도 3의 A 참조).
First, to remove the aqpA gene, NKU3 , a transgenic pyrG -host, was transformed using the PCR final product obtained by double-joint PCR using chromosomal DNA of A. nidulans as a template. The resulting pyrG + transformant was isolated and confirmed to be deficient in the aquaporin gene by PCR and Southern blotting (see A in FIG. 3). Since there are two PstI cleavage sites upstream of the wild-type aqpA gene 5 'and one PstI cleavage site within the pyrG gene used as a selection marker, the 5' the aqpA deletion mutants (knock-out mutant) substituted DNA fragment of 2,504bp was observed, but in the ORF aqpA pyrG is verified by that represented by 1,820bp (see a in Fig. 3).

1-2-3. 1-2-3. aqpAaqpA 결손돌연변이의Deficient mutant 삼투 및  Osmosis and 산화스트레스Oxidative stress 하에서의 형질 분석 Characterization under

얻어진 aqpA 결손돌연변이 ΔaqpA의 표현형질을 관찰하기 위해 최소배지와 완전배지 조건에서 점 접종을 하여 야생형 균주인 A4 및 NKU3.1과 비교 관찰하였다(도 3의 B 참조). 아쿠아포린 유전자가 A. nidulans의 균사생장에 어떤 영향을 주는지 알아보기 위해서 MM, CM 배지에서 균사 생장을 관찰하였다. 일반 생장조건에서는 야생형과 ΔaqpA 균주의 콜로니 크기와 모양, 그리고 생장률이 모두 비슷하였다. 이는 아쿠아포린 유전자의 기능은 일반 성장 시에는 생장에 큰 역할을 하지 않음을 시사하고 있다.In order to observe the phenotypic character of the aqpA deletion mutant aqpA obtained, spot inoculation was performed under minimal medium and complete medium conditions and compared with wild type strains A4 and NKU3.1 (see Fig. 3B). Mycelial growth was observed in MM and CM media to investigate the effect of aquaporin gene on mycelial growth of A. nidulans . Colony size, shape and growth rate of wild type and Δ aqpA strains were similar in normal growth condition. This suggests that the function of the aquaporin gene does not play a major role in growth during normal growth.

아쿠아포린은 물을 수송하는 물 채널로 알려져 있기 때문에 높은 농도의 염분이 포함된 삼투 스트레스 상태에서는 일반적인 조건에서 생장할 때 보다 그 기능이 더 필요로 할 것으로 추정된다. 또한, S. cerevisiae의 AQY1, AQY2 등은 삼투압 조절에 관여하는 것으로 알려져 있기 때문에 A. nidulans에서도 aqpA 유전자가 삼투 스트레스에 대해 영향을 받는지 알아보았다(도 4 참조). 그러나 예상과 달리 각종 염류를 첨가한 삼투 스트레스 혹은 염 스트레스 환경에서 ΔaqpA 돌연변이 균주는 야생형과 뚜렷한 차이가 나타나지 않았다(도 4 참조). 이러한 결과는 A. nidulans에서는 HOG 경로가 삼투 스트레스와 관련된 주된 신호전달 기작을 수행하고 있으며(Han and Prade, 2002), aqpA 유전자가 결핍되었다 하더라도 세포내에 존재하는 다른 아쿠아포린 유전자들로 인하여 그 기능이 보완되었을 수도 있음을 시사하고 있다.Since aquaporin is known as a water channel for transporting water, it is presumed that osmotic stress containing high salt concentration will require more functions than growth under normal conditions. In addition, since AQY1, AQY2, etc. of S. cerevisiae are known to be involved in osmotic pressure regulation, we examined whether aqpA gene is affected by osmotic stress in A. nidulans (see FIG. 4). However, unlike anticipated, the Δ aqpA mutant strain did not show any significant difference from the wild type in the osmotic stress or salt stress environment in which various salts were added (see FIG. 4). These results suggest that the HOG pathway plays a major role in osmotic stress-related signal transduction in A. nidulans (Han and Prade, 2002). Even though the aqpA gene is deficient, other aquaporin genes in the cell cause its function Suggesting that it may have been complemented.

또한, 과산화수소(H2O2)는 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)의 일종으로 세포내 산화제로 작용하여 다양한 세포내 독성과 부작용을 유발하며, 그 화합물의 크기와 전기화학적 성질에 있어서 물과 같이 아쿠아포린에 의해 전달될 수 있는 성질을 가지고 있음이 보고되고 있다(Bienert et al., 2006). 따라서 A. nidulans에서도 아쿠아포린이 과산화수소의 감지나 전달에 관련이 있는지 알아보기 위하여 과산화수소를 각각 0, 3, 5mM의 농도로 첨가하여 산화적 스트레스에 대한 반응에서의 감수성을 조사하였다. 그 결과 최소배지에서 5mM의 과산화수소를 첨가하면 야생형은 자라지 못하나 ΔaqpA 균주는 약간의 생장을 관찰할 수 있었다.
In addition, hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) is a type of reactive oxygen species (ROS) that acts as an intracellular oxidant, causing various intracellular toxicities and adverse reactions. In the size and electrochemical properties of the compound, water (Bienert et al., 2006). It has been reported that aquaporins are capable of being transported by aquaporins, as shown in Fig. Therefore, in order to investigate whether aquaporin is involved in the detection and delivery of hydrogen peroxide in A. nidulans , hydrogen peroxide was added at concentrations of 0, 3, and 5 mM, respectively, to investigate susceptibility to oxidative stress. As a result, when 5 mM of hydrogen peroxide was added to the minimal medium, the wild type did not grow, but the aqpA strain showed slight growth.

1-2-4. 1-2-4. 결손돌연변이의Deficient mutant 항진균제 감수성 분석 Antifungal susceptibility analysis

아쿠아포린은 MIP 이므로 물이나 분자량이 작은 물질들 뿐만 아니라 외부에서 유입되는 다양한 항생물질에 대하여 반응할 수 있을 가능성이 있다. 이와 같은 가능성을 알아보고자 결손돌연변이 ΔaqpA 균주를 이용하여 항진균제에 대한 내성을 테스트하였다. 상업적으로 판매되고 있는 E-test 키트를 이용하여 플루코나졸(fluconazole)에 대한 감수성을 측정한 결과 흥미롭게도 야생형에 비하여 ΔaqpA 균주에서 항균제에 대한 저항성이 증가한 것을 볼 수 있었는데, 야생형의 MIC가 약 32㎍/㎖ 정도인 것에 비해 aqpA 돌연변이 균주는 128㎍/㎖의 MIC를 나타내었다(도 5 참조). 이는 아쿠아포린이 단순히 물 채널로서의 역할 뿐만 아니라 일부 항진균제를 감지하는 기능을 동시에 수행할 수 있다는 점을 시사하고 있다. 그리고 이와 같은 현상은 아직까지 다른 진균의 아쿠아포린에서는 알려지지 않은 기능으로 보인다.
Since aquaporin is a MIP, it is likely that it can respond to water and other substances with a low molecular weight as well as a variety of antibiotics from the outside. To investigate this possibility, resistance to antifungal agents was tested using defective mutant Δ aqpA strains. Interestingly, the susceptibility to fluconazole was measured using a commercially available E-test kit. Interestingly, resistance to the antimicrobial agent was increased in the ΔaqpA strain compared to the wild type. The MIC of wild type was about 32 μg / Ml, whereas the aqpA mutant strain showed a MIC of 128 μg / ml (see FIG. 5). This suggests that aquaporin can simultaneously function not only as a water channel but also to detect some antifungal agents. And this is still an unknown function in other fungal aquaporins.

<110> WOOSUK UNIVERSITY <120> The aqpA gene of Aspergillus nidulans and knock-out mutant thereof <130> PA120327-C01 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1141 <212> DNA <213> Aspergillus nidulans <400> 1 atgcgctccc gcatcccaaa catcctcaag ccctggggaa ggcaggagac ccagggcgat 60 acgcccgtcg tgcggcgcaa ccgaaaccag ctgccgatgc tgcatctcgc cgatacgacg 120 cgcaacaatt taatcgctat gaccggcgag ttcgtcggca cgtttctgtt cctgttcttc 180 tcgtttgccg gcacccaagt cgcgaatacg ccgaaaccgg tcgagggggc gccgccgaat 240 accgatgcac tgctgtactc ggcgctggcg tttggtttct cgcttatggt gaacatctgg 300 gcgttttacc gggtgacggg gctgctgttc aatcccgctg tacgcttgcc gtctactggg 360 tgaaggggtc ggcggtgcta acgaccagat cgcgtccagg taaccctagc cctctgtctc 420 gttgggggga tgcccgccta ccgcgggctg ttcgtctttg ccgctcagat cgtcgggggc 480 attgcggcgg ccggcgtagt cagcgccttg ttcccggggg atctcaatgt ctcgacgaga 540 ctgggaggag gcgcatccat atcgcagggt ttgttcatcg aaatgttcct gaccgcgcag 600 ctcgtctttg tcatcatcat gctggcggtc gtcaagcaca aagggacctt tcttgcaccg 660 gttgctatcg gaatcgcttt 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<213> Aspergillus nidulans <400> 1 atgcgctccc gcatcccaaa catcctcaag ccctggggaa ggcaggagac ccagggcgat 60 acgcccgtcg tgcggcgcaa ccgaaaccag ctgccgatgc tgcatctcgc cgatacgacg 120 cgcaacaatt taatcgctat gaccggcgag ttcgtcggca cgtttctgtt cctgttcttc 180 tcgtttgccg gcacccaagt cgcgaatacg ccgaaaccgg tcgagggggc gccgccgaat 240 accgatgcac tgctgtactc ggcgctggcg tttggtttct cgcttatggt gaacatctgg 300 gcgttttacc gggtgacggg gctgctgttc aatcccgctg tacgcttgcc gtctactggg 360 tgaaggggtc ggcggtgcta acgaccagat cgcgtccagg taaccctagc cctctgtctc 420 gttgggggga tgcccgccta ccgcgggctg ttcgtctttg ccgctcagat cgtcgggggc 480 attgcggcgg ccggcgtagt cagcgccttg ttcccggggg atctcaatgt ctcgacgaga 540 ctgggaggag gcgcatccat atcgcagggt ttgttcatcg aaatgttcct gaccgcgcag 600 ctcgtctttg tcatcatcat gctggcggtc gtcaagcaca aagggacctt tcttgcaccg 660 gttgctatcg gaatcgcttt cttcgtgacg gagatgatcg gtacgcttcc ccctgatacc 720 gttctcggtg catcttggac taatgcgttc ggcaggcgac tactacaccg ggggctcgct 780 gaaccccgcg cggtctctcg gaccggacgt gatcaaccgc agcttcccgg 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Claims (4)

서열번호 1의 염기서열로 표시되는 아쿠아포린 유전자의 발현을 억제하여 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans)의 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 방법.A method for inhibiting the expression of an aquaporin gene represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to increase the resistance of Aspergillus nidulans to antimicrobial agents and resistance to oxidative stress. 제 1항에 있어서,
상기 항균제는 플루코나졸(fluconazole)이며, 상기 산화 스트레스는 과산화수소(H2O2)에 의한 스트레스인 것을 특징으로 하는 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the antimicrobial agent is fluconazole, and the oxidative stress is stress caused by hydrogen peroxide (H 2 O 2 ).
서열번호 1의 염기서열로 표시되는 아쿠아포린 유전자의 발현이 억제되어 항균제에 대한 저항성 및 산화 스트레스에 대한 저항성이 증가된 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans) 돌연변이주.Of the aquaporin gene represented by the base sequence of SEQ ID NO: 1 expression is suppressed, the resistance to oxidative stress resistance and for the antimicrobial agent increases Aspergillus nidul lance (Aspergillus nidulans) mutants. 제 3항에 있어서,
상기 항균제는 플루코나졸(fluconazole)이며, 상기 산화 스트레스는 과산화수소(H2O2)에 의한 스트레스인 것을 특징으로 하는 아스퍼질러스 니둘란스(Aspergillus nidulans) 돌연변이주.
The method of claim 3,
The antimicrobial agent is fluconazole (fluconazole) is, the oxidative stress is Aspergillus nidul lance (Aspergillus nidulans) mutant which is characterized in that the stress caused by hydrogen peroxide (H 2 O 2).
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The Journal of Biological chemistry. 2007, vol. 282, pp. 1183-1192. *
기회감염진균에서 아쿠아포린의 역할에 관한 분자유전학적 연구. 한국연구재단 일반연구자지원 연구보고서, 2010.05. *

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