KR101684489B1 - Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof - Google Patents

Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof Download PDF

Info

Publication number
KR101684489B1
KR101684489B1 KR1020150071782A KR20150071782A KR101684489B1 KR 101684489 B1 KR101684489 B1 KR 101684489B1 KR 1020150071782 A KR1020150071782 A KR 1020150071782A KR 20150071782 A KR20150071782 A KR 20150071782A KR 101684489 B1 KR101684489 B1 KR 101684489B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
promoter
seq
present
gene
protein
Prior art date
Application number
KR1020150071782A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20160137829A (en
Inventor
이정현
강성균
이현숙
권개경
이성혁
김윤재
최애란
김민식
김태완
Original Assignee
한국해양과학기술원
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 한국해양과학기술원 filed Critical 한국해양과학기술원
Priority to KR1020150071782A priority Critical patent/KR101684489B1/en
Publication of KR20160137829A publication Critical patent/KR20160137829A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101684489B1 publication Critical patent/KR101684489B1/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/74Vectors or expression systems specially adapted for prokaryotic hosts other than E. coli, e.g. Lactobacillus, Micromonospora
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P21/00Preparation of peptides or proteins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P3/00Preparation of elements or inorganic compounds except carbon dioxide

Landscapes

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

Abstract

본 발명은 신규한 프로모터 및 이를 이용한 수소 생산 방법에 관한 것으로서, RNA sequencing을 사용한 전사체 해석(transcriptome analysis)을 통하여 우리는 새로운 내생성의 강한 프로모터를 제공한다. 본 발명은 또한 상기 프로모터를 이용한 단백질 생산방법을 제공한다. 본 발명은 또한 상기 프로모터를 포함하는 재조합벡터 및 상기 재조합벡터로 치환된 숙주세포를 제공한다. 본 발명은 상기 숙주세포를 이용한 수소 생산 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 프로모터는 종래에 알려진 어떠한 프로모터 보다 더 강력하다. 따라서 본 발명에 따른 프로모터로 치환 된 균주는 수소 생산능력에서 종래의 야생형 대비 현저하게 높은 수소생산율을 가진다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 돌연변이 Thermococus onnurineus NA1는 높은 수소생산율 뿐만 아니라 높은 균주생장율을 가지고 있어 수소 생산효율이 크게 증가된 균주이다. The present invention relates to a novel promoter and a method for producing hydrogen using the novel promoter. Through transcriptome analysis using RNA sequencing, we provide a strong promoter of new endogenous production. The present invention also provides a protein production method using the promoter. The present invention also provides a recombinant vector comprising the promoter and a host cell substituted with the recombinant vector. The present invention provides a method for producing hydrogen using the host cell. The promoter according to the present invention is more potent than any known promoter. Therefore, the strain substituted with the promoter according to the present invention has a remarkably higher hydrogen production rate than that of the wild type in the hydrogen production capacity. Therefore, the mutant Thermococus onnurineus NA1 prepared according to the present invention has a high hydrogen production rate as well as a high strain growth rate, thereby greatly increasing the hydrogen production efficiency.

Description

신규한 프로모터 및 이를 이용한 수소 생산 방법{Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof}[0001] The present invention relates to novel promoters and methods for producing hydrogen using the same,

본 발명은 고세균에서 수소 생산성을 향상시키는 프로모터 및 이를 이용한 수소 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a promoter for enhancing hydrogen productivity in archaea and a method for producing hydrogen using the promoter.

대사공학은 세포내에서 유전 조절 과정을 최적화하여 다양한 유용 물질의 생산성을 향상시키는 것이다. 프로모터 공학은 프로모터를 조절함으로써 대상 유전자의 전사를 조절하기 위한 적절한 대사공학의 전략 중 하나이고, 다양한 프로모터들은 대장균(E. coli), 카울로박터 크레센투스(Caulobacter crescentus), 트리코더마 리세이(Trichoderma reesei), 바실루스 계통(Bacillus strains), 스트렙토마이세스(Streptomycetes), 고호열성 고세균(Hyperthermophilic archaea) 등 몇몇 유기체에서 특징적으로 활용된다.
Metabolic engineering improves the productivity of various useful materials by optimizing the genetic control process in cells. Promoter engineering is one of the suitable strategies of metabolic engineering to regulate transcription of the target gene by regulating the promoter, and various promoters include E. coli , Caulobacter crescentus , Trichoderma reesei , and it is characterized by utilizing in several organisms such as Bacillus strains (Bacillus strains), Streptomyces (Streptomycetes), thermophilic archaea Gogh (Hyperthermophilic archaea).

적합한 프로모터를 선별하는 것은 대사공학에서 중요한 요소이고, 이에 대한 다양한 접근방식이 개발되어 왔다. 이의 일환으로 특정 유전자에 삽입되어 그 유전자가 발현되면 형광 등의 표시로 발현을 나타내는 리포터유전자를 활용할 수 있는데, 프로모터와 리포터유전자를 접합하면 해당 프로모터의 발현량을 알 수 있다. 이러한 프로모터-리포터유전자 분석은 프로모터를 선별하고 프로모터의 활성을 측정하는 데 표준적인 접근방식으로 여겨져 왔으며, 그 적용범위는 게놈-광발현 분석(genome-wide expression assay) 영역으로 확장되었다. 일반적으로 사용되는 리포터 유전자들은 클로람페니콜 아세틸기전이효소(chloramphenicol acetyltransferase(cat)), 베타-갈락토시다아제(β-galactosidase(lacZ)), 아미노글리코사이드 인산기전이효소(aminoglycoside phosphotransferase(aph)), 알파-아밀라아제(α-amylase(amy)), 녹색형광단백질(green fluorescent protein(gfp))들을 암호화한다. 전사체학(transcriptomics)이나 단백체학(proteomics)같은 유전자 발현 탐사(gene expression profile) 분석 기술은 방대한 게놈의 규모(genome wide scale)에서 효율적인 프로모터 선발 방법에 사용되어져 왔다. 전사체 탐사(transcriptome profiling)에서 마이크로어레이(microarray) 분석법은 상대적 전사 수준(relative transcript level)의 대용량 탐지가 가능하게 하였다. 마이크로어레이 데이터는 전사 수준에서의 프로모터의 강도를 의미하지만, 상대적으로 제한된 전사 수준의 탐지에 대한 다이나믹 레인지 때문에 추가적인 확인도 필요하다. 최근 차세대 대용량 시퀀싱 기술이 전사체 측정 전분야에서 가능해졌다. RNA 시퀀싱은 막대한 수의 전사 시작 지점의 측정을 가능하게 하였고, 그 결과 유망한 프로모터의 로컬리제이션(localization)과 프로모터 활성 측정도 가능하게 되었다. Selection of suitable promoters is an important factor in metabolic engineering and various approaches have been developed for this. As a part of this, when a gene is inserted into a specific gene, a reporter gene that expresses the gene by expression of fluorescence can be utilized. When the promoter and reporter gene are conjugated, the amount of expression of the corresponding promoter can be known. Such promoter-reporter gene analysis has been viewed as a standard approach for selecting promoters and measuring the activity of promoters, and its application has extended to the genome-wide expression assay region. Commonly used reporter genes include chloramphenicol acetyltransferase ( cat ), beta-galactosidase ( lacZ ), aminoglycoside phosphotransferase ( aph ), alpha Amylase ( amy ), and green fluorescent protein ( gfp ). Gene expression profile analysis techniques such as transcriptomics or proteomics have been used for efficient promoter selection methods on a vast genome wide scale. Microarray analysis in transcriptome profiling enabled large-scale detection of relative transcript levels. Microarray data represents the strength of the promoter at the transcription level, but additional confirmation is also required due to the dynamic range of detection at a relatively limited transcription level. Recently, next-generation high-capacity sequencing technology has become possible in all areas of transcript measurement. RNA sequencing enabled the enormous number of transcription start sites to be measured, and as a result localization of promising promoters and the measurement of promoter activity became possible.

고호열성 고세균(hyperthermophilic archaeon)인 써모코쿠스 온누리네우스 NA1(Thermococcus onnurineus NA1)은 게놈분석(genomic analysis)을 통해 발견된 유전자군에 의해 암호화되는 일산화탄소 탈수소효소(CODH), 수소화효소(hydrogenase), Na+/H+ 역수송체(antiporter) 효소체계의 도움으로, 일산화탄소(CO)를 활용하여 수소(H2)를 생산할 수 있는 것으로 알려졌다. 하지만 보다 향상된 수소 생산성을 갖는 균주의 개발이 필요하였다. Thermococcus onnurineus NA1, which is a hyperthermophilic archaeon, is a gene encoding a CODH enzyme, hydrogenase, Na + / H + With the help of the antiporter enzyme system, hydrogen (H 2 ) can be produced using carbon monoxide (CO). However, it was necessary to develop a strain having improved hydrogen productivity.

이에 본 발명은 수소(H2) 생산성을 높일 수 있는 프로모터의 제공을 목적으로 한다. 본 발명의 또 다른 목적은 상기 프로모터를 포함하는 재조합 벡터와 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공하는 것이다. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a promoter capable of increasing hydrogen (H 2 ) productivity. It is still another object of the present invention to provide a recombinant vector containing the promoter and a host cell transformed with a recombinant vector.

본 발명은 또한 상기 프로모터 및 숙주세포를 이용한 유전자 발현 방법, 단백질 생산 방법 및 수소 생산 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention also provides a gene expression method, a protein production method, and a hydrogen production method using the promoter and the host cell.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 제 1 의 형태로 서열번호 1을 포함하는 프로모터를 제공한다.
In order to solve the above problems, there is provided a promoter comprising SEQ ID NO: 1 in a first form of the present invention.

본 발명의 제 2 의 형태로 서열번호 1의 프로모터를 제공한다.
In a second aspect of the present invention, the promoter of SEQ ID NO: 1 is provided.

본 발명의 제 3 의 형태로 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터를 제공한다.
In a third aspect of the present invention, there is provided a recombinant vector into which the promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted.

본 발명의 제 4 의 형태로 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.
In a fourth aspect of the present invention, there is provided a host cell transformed with a recombinant vector into which a promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted.

본 발명의 제 5 의 형태로 프로모터 서열이 서열번호 1로 치환된 프로모터를 포함하는 숙주세포를 제공한다. 상기 숙주세포에 있어서, 숙주세포는 고세균, 보다 바람직하게는 Thermococcus 속 균주, 보다 더 바람직하게는 Thermococcus onnurineus이다.
In a fifth aspect of the present invention, there is provided a host cell comprising a promoter whose promoter sequence is substituted with SEQ ID NO: 1. In the host cell, the host cell is an archaebacterium, more preferably a strain of the genus Thermococcus , even more preferably Thermococcus onnurineus .

본 발명의 제 6 의 형태로 서열번호 1의 프로모터를 이용한 유전자 발현 방법을 제공한다.
In a sixth aspect of the present invention, there is provided a gene expression method using the promoter of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 제 7 의 형태로 서열번호 1의 프로모터를 이용하여 목적 유전자를 발현시키고 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법을 제공한다.
In a seventh aspect of the present invention, there is provided a protein production method characterized by expressing a desired gene using the promoter of SEQ ID NO: 1 and producing a protein using the gene.

본 발명의 제 8 의 형태로 서열번호 1을 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 목적 유전자를 발현시키고 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법을 제공한다.
In a eighth form of the present invention, there is provided a protein production method characterized by expressing a target gene using a recombinant vector comprising SEQ ID NO: 1 and producing the protein using the recombinant vector.

본 발명의 제 9 의 형태로 프로모터 서열이 서열번호 1로 치환된 프로모터를 포함하는 Thermococcus 속 균주를 이용한 수소 생산 방법을 제공한다.
In a ninth aspect of the present invention, there is provided a method for producing hydrogen using a strain of the genus Thermococcus comprising a promoter whose promoter sequence is substituted with SEQ ID NO: 1.

상기 수소 생산 방법에 있어서, 상기 Thermococcus 속 균주는 Thermococcus onnurineus일 수 있다.In the hydrogen production method, wherein the Thermococcus sp may be Thermococcus onnurineus.

본 발명에 따른 프로모터는 (1) 종래의 야생형에 포함되어져 있는 프로모터 보다 약 14배의 수준으로 전사효율이 높았으며, (2) 번역 정도는 야생형과 비교하여 1.5배 내지 1.9배 증가하여서 종래에 알려진 어떠한 프로모터 보다 더 강력하다. 상기 프로모터를 Thermococus onnurineus NA1 의 CODH 유전자군 앞에 삽입하였을 때에는 야생형 대비 약 5 배의 수소생산율을 보였다. 따라서 본 발명에 따른 프로모터로 치환 된 균주는 수소 생산능력에서 종래의 야생형 대비 현저하게 높은 수소생산율을 가졌다. 또한 본 발명에 따른 Thermococus onnurineus NA1는 일산화탄소를 공급되는 조건에서 종래의 야생형 대비 균주 생장속도가 증가하였다. 따라서 본 발명에 따라 제조된 돌연변이 Thermococus onnurineus NA1는 높은 수소생산율 뿐만 아니라 높은 균주생장율을 가지고 있어 수소 생산효율이 크게 증가된 균주이다. The promoter according to the present invention has the following advantages: (1) the transcription efficiency is about 14 times higher than that of the conventional wild type promoter; (2) the degree of translation is 1.5 to 1.9 times as high as that of the wild type; It is more potent than any promoter. When the promoter was inserted in front of the CODH gene group of Thermococus onnurineus NA1, the hydrogen production rate was about 5 times as high as that of the wild type. Therefore, the strain substituted with the promoter according to the present invention had a remarkably higher hydrogen production rate than that of the wild type in the hydrogen production ability. Also, the growth rate of the conventional wild type strain of Thermococus onnurineus NA1 according to the present invention increased under the condition of supplying carbon monoxide. Therefore, the mutant Thermococus onnurineus NA1 prepared according to the present invention has a high hydrogen production rate as well as a high strain growth rate, thereby greatly increasing the hydrogen production efficiency.

도 1은 써모코쿠스 균주의 가설 유전자의 프로모터 구역의 예상되는 모습으로서, 가설 유전자의 100bp 부터 1bp 의 상위부분이다. BRE는 TFIIB 인식 요소; TATA는 TATA-box; RBS는 리보솜 부착 부위; Start는 번역 개시 부위를 나타낸다.
도 2는 돌연변이 균주 KS0510 (수탁번호: KCTC 12774BP) 의 제작 방법을 보여준다. 야생형 균주의 CODH 유전자군의 TON_1016를 PTN0510으로 대체하였다. P. furiosus의 3-하이드록시-3-메틸글루타린 조효소 A(HMG-CoA) 환원효소 유전자를 마커로 사용하였다. 도면의 어두운 회색은 카본모노옥사이드 디하이드로게나아제(carbon monoxide dehydrogenase)를, 회색은 하이드로게나아제(hydrogenase)를, 밝은 회색은 Na+/H+ 역수송체(Na+/H+ antiporter)를 암호화하는 유전자군을 나타낸다.
도 3은 KS0510 돌연변이주 (수탁번호: KCTC 12774BP)의 CODH 유전자군의 유전자 발현 수준을 나타낸다. TON_1018(67.7 kDa), TON_1023(61.7 kDa)이 암호화하는 단백질의 웨스턴 블롯팅 분석이다. M은 분자질량 표지(molecular mass marker)를, WT는 야생형을 나타낸다.
도 4는 KS0510 돌연변이주 (수탁번호: KCTC 12774BP)와 다른 돌연변이주의 CODH 유전자의 발현 수준을 나타낸다. KS0510(PTN0150 프로모터), KS0413(PTN0413 프로모터), KS0157(PTN0157 프로모터), MC01(PTK_gdh 프로모터) 돌연변이의 TON_1018 유전자의 mRNA 양을 RT-PCR을 통해 측정하였다. 상대적인 배수 차이(Relative fold difference)를 야생형의 값과 비교하였다.
도 5는 KS0510 돌연변이주 (수탁번호: KCTC 12774BP)와 다른 돌연변이주의 CODH 유전자의 발현 수준을 나타낸다. TON_1018이 암호화하는 단백질의 웨스턴 블롯팅 결과이다. M은 분자질량 표지(molecular mass marker)를, WT는 야생형을 나타낸다.
도 6은 CO가 240ml/분의 유량으로 공급될 때 야생형(검은 원)과 KS0510(흰 원)의 균주의 성장 속도를 나타낸다. 세포 성장은 600nm에서의 광학밀도(OD600)를 측정하여 모니터링 하였다. CO는 초기 유량은 40ml/분이었고 OD600이 약 0.3에 근접했을 때부터 240ml/분으로 공급하였다.
도 7은 CO가 240ml/분의 유량으로 공급될 때 야생형(검은 원)과 KS0510(흰 원)의 균주의 수소 생산율을 나타낸다. CO는 초기 유량은 40ml/분이었고 OD600이 약 0.3에 근접했을 때부터 240ml/분으로 공급하였다.
Fig. 1 is an expected picture of the promoter region of the hypothetical gene of the Thermococcus strain, which is the upper part of 100 bp to 1 bp of the hypothalamic gene. BRE is a TFIIB recognition element; TATA is a TATA-box; RBS is a ribosome attachment site; Start indicates the translation initiation site.
2 shows a method for producing a mutant strain KS0510 (accession number: KCTC 12774BP). The TON_1016 of the wild-type CODH gene group was replaced by P TN0510 . The 3-hydroxy-3-methylglutarin coenzyme A (HMG-CoA) reductase gene of P. furiosus was used as a marker. The dark gray in the figure represents carbon monoxide dehydrogenase, gray is hydrogenase, light gray is for Na + / H + reverse transporter (Na + / H + antiporter) Gene family.
Figure 3 shows gene expression levels of the CODH gene cluster of the KS0510 mutant strain (Accession No .: KCTC 12774BP). Western blotting analysis of proteins encoding TON_1018 (67.7 kDa), TON_1023 (61.7 kDa). M represents a molecular mass marker, and WT represents a wild type.
Figure 4 shows the expression levels of the KS0510 mutant strain (Accession No: KCTC 12774BP) and other mutant CODH genes. The amount of mRNA of the TON_1018 gene mutated in the KS0510 (PTN0150 promoter), KS0413 (PTN0413 promoter), KS0157 (PTN0157 promoter) and MC01 ( PTK_gdh promoter) mutations was measured by RT-PCR. The relative fold difference was compared to the wild type value.
Figure 5 shows the expression levels of the KS0510 mutant strain (Accession No .: KCTC 12774BP) and other mutant CODH genes. TON_1018 is the result of western blotting of the encoded protein. M represents a molecular mass marker, and WT represents a wild type.
Figure 6 shows the growth rates of strains of wild type (black circle) and KS0510 (white circle) when CO is supplied at a flow rate of 240 ml / min. Cell growth was monitored by measuring the optical density at 600 nm (OD 600 ). CO was supplied at an initial flow rate of 40 ml / min and at a flow rate of 240 ml / min from an OD 600 approaching about 0.3.
Fig. 7 shows the hydrogen production rate of strains of wild type (black circle) and KS0510 (white circle) when CO is supplied at a flow rate of 240 ml / min. CO was supplied at an initial flow rate of 40 ml / min and at a flow rate of 240 ml / min from an OD 600 approaching about 0.3.

본 발명의 제 1 의 형태는 서열번호 1을 포함하는 프로모터이다. 본 설명 및 청구범위에서 "포함하는"이라는 용어가 사용될 때, 이는 다른 요소 또는 단계를 배제시키지 않는다. 본 발명의 목적을 위해, "~으로 이루어진"이라는 용어는 "포함하는"이라는 용어의 바람직한 실시양태인 것으로 간주된다. 본 발명에서 "프로모터"라는 용어는, 폴리머라아제에 대한 결합부위를 포함하고, 프로모터 하류(downstream) 유 전자의 mRNA로의 전사개시 활성을 갖는, 코딩 영역의 상류(upstream)의 비해독된 뉴클레오티드 서열을 의미한다. 또한, 본 발명에서 "작동 가능하게 연결된"이라는 용어는, 프로모터 활성을 갖는 핵산 서열이 효소를 코딩하는 목적 유전자의 전사 개시 및 프로모터 서열과 유전자 서열의 기능적 연결, 즉 발현 이 필요한 유전자와 이의 조절 서열이 서로 기능적으로 결합되어 유전자 발현을 가능하게 하는 방식으로 연결되는 것을 의미한다. 상기 서열번호 1을 포함하는 프로모터는 서열번호 1만으로 구성된 프로모터 뿐만아니라 서열번호 1과 기능적으로 동등한 서열의 프로모터를 포함하는 것이다. 상기 ‘기능적으로 동등’하다는 것은 본 발명에 따른 서열번호 1의 프로모터와 100% 일치되지 않아도 RNA 중합효소에 의해 인지되어서 전사되어질 수 있는 프로모터를 말한다. 이와 같은 기능적으로 동등한 프로모터는 비록 이에 제한되는 것은 아니지만 핵산서열이 90% 이상 서열번호 1과 유사한 서열을 가진 프로모터일 수 있다. 보다 바람직하게는 핵산서열이 95% 이상 서열번호 1과 유사한 서열을 가진 프로모터 일 수 있고, 보다 더 바람직하게는 핵산서열이 98% 이상 서열번호 1과 유사한 서열을 가진 프로모터 일 수 있다. A first aspect of the present invention is a promoter comprising SEQ ID NO: 1. When the term "comprising" is used in this description and the claims, it does not exclude other elements or steps. For purposes of the present invention, the term " consisting of "is considered to be the preferred embodiment of the term" comprising ". The term "promoter" in the present invention is intended to include a nucleotide sequence that is complementary to a upstream region of a coding region, including a binding site for a polymerase and having a transcription initiation activity to the mRNA of a gene downstream of the promoter . The term "operably linked" in the present invention means that the nucleic acid sequence having the promoter activity is operably linked to the transcription initiation of the target gene encoding the enzyme and the functional sequence of the promoter sequence and the gene sequence, Are operatively linked to each other in such a way as to enable gene expression. The promoter comprising SEQ ID NO: 1 includes not only the promoter consisting of SEQ ID NO: 1 but also a promoter having a sequence functionally equivalent to SEQ ID NO: The 'functionally equivalent' refers to a promoter that can be recognized and transcribed by the RNA polymerase even though it is not 100% identical to the promoter of SEQ ID NO: 1 according to the present invention. Such a functionally equivalent promoter may be a promoter having a sequence similar to SEQ. ID. No. 1, but not limited thereto, at least 90% of the nucleic acid sequence. More preferably, the nucleic acid sequence may be a promoter having a sequence similar to that of SEQ ID NO: 1 by 95% or more, and more preferably, a promoter having a sequence similar to SEQ ID NO: 1 by 98% or more.

본 발명의 제 2 의 형태는 서열번호 1의 프로모터이다. 상기 서열번호 1의 프로모터는 프로모터의 서열이 서열번호 1의 서열만으로 이루어진 프로모터이다.
A second embodiment of the present invention is the promoter of SEQ ID NO: 1. The promoter of SEQ ID NO: 1 is a promoter consisting of only the sequence of SEQ ID NO: 1.

본 발명의 제 3 의 형태는 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터이다. 본 발명에서 "벡터"라는 용어는, 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 발현 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동 가능하게 연결된 필수적인 조절요소를 포함하는 유전자 제조물을 뜻한다. 상기 에서 "조절요소"는 전사를 수행하기 위한 프로모터, 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열, 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 또한, 본 발명에서 "숙주세포"라는 용어는, 벡터가 숙주세포에 형질전환됨으로서 숙주세포 내에서 다양한 유전 적 또는 분자적 영향을 미치게 되는 세포를 의미한다. 또한, 본 발명에서 "형질전환"이라는 용어는, DNA를 숙주로 도입하여 DNA가 염색체외의 인자로서 또는 염색체로 의 삽입에 의해 복제 가능하게 되는 것을 의미한다. A third embodiment of the present invention is a recombinant vector into which the promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted. The term "vector" as used herein refers to an expression vector capable of expressing a desired protein in a suitable host cell, and which comprises an essential regulatory element operably linked to the expression of the gene insert. As used herein, the term " regulatory element "includes promoters for performing transcription, any operator sequences for regulating transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosome binding sites, and sequences controlling transcription and translation termination. In addition, the term "host cell" in the present invention means a cell in which a vector is transformed into a host cell to have various genetic or molecular effects in the host cell. In addition, the term "transformed" in the present invention means that DNA is introduced into a host and the DNA becomes replicable as a factor other than a chromosome or by insertion into a chromosome.

본원에서 사용되는 바, "발현 벡터"라는 용어는 1개 이상의 "발현 카세트"의 존재를 특징으로 하는 핵산 비히클 (플라스미드)을 의미한다. 본원에서 사용되는 바, "발현 카세트"라는 용어는 관심 핵산 서열 (즉, "이종" 핵산 서열)의 유전자 발현을 허용할 수 있는 유전적 구축물을 의미한다. 상기 발현 카세트는 전사 및/또는 번역 조 절에 관한 정보를 포함하는 조절 서열 요소를 포함하여야 하고, 상기 조절 서열은 관심 핵산 서열에 "작동가능 하게 연결"되어야 한다. 작동가능한 연결이란, 유전자 발현이 이루어질 수 있도록 하는 방식으로 조절 서열 요 소와 발현시키고자 하는 핵산 서열이 이어지는 연결이다.As used herein, the term "expression vector" means a nucleic acid vehicle (plasmid) characterized by the presence of one or more "expression cassettes ". As used herein, the term "expression cassette" refers to a genetic construct capable of allowing gene expression of a nucleic acid sequence of interest (i.e., a "heterologous" nucleic acid sequence). The expression cassette should contain a regulatory sequence element that contains information regarding transcription and / or translation regulation, and the regulatory sequence should be "operably linked" to the nucleic acid sequence of interest. An operable linkage is a linkage between a regulatory sequence element and a nucleic acid sequence to be expressed in such a way that gene expression can occur.

본 발명의 발현 벡터는, 예컨대 플라스미드, 코스미드, 파지미드, 인공 염색체, 또는 유전 공학에서 통상 사용 되는 또 다른 비히클일 수 있다. 상기 기술된 조절 서열을 포함하는 하나 이상의 "발현 카세트" 외에도, 상기 발현 벡터는 전형적으로는 핵산 서 열의 삽입 및/또는 제거를 촉진시키기 위하여 하나 이상의 다중 클로닝 부위를 포함한다. 다중 클로닝 부위는 상기 기술된 발현 카세트의 상류 및 하류에 위치할 수 있으며, 이로써 전체 카세트의 대체가 이루어질 수 있다. 다중 클로닝 부위는 또한 상기 발현 카세트 내에서 프로모터 조절 서열의 하류, 및 3'-조절 서열의 상류에 위치 할 수 있으며, 이로써 발현시키고자 하는 핵산 서열의 삽입 또는 대체가 이루어질 수 있다. 안정적인 형질감염 을 위해 (하기 참조), 발현 벡터는 숙주 세포의 게놈에서 재조합 및 안정적인 통합을 촉진시키기 위하여 부위- 특이적 인테그라제 또는 레콤비나제에 대한 인식 서열을 추가로 포함할 수 있다.The expression vector of the present invention may be, for example, a plasmid, a cosmid, a phagemid, an artificial chromosome, or another vehicle commonly used in genetic engineering. In addition to one or more "expression cassettes" comprising the regulatory sequences described above, the expression vectors typically include one or more multiple cloning sites to facilitate insertion and / or removal of the nucleic acid sequences. The multiple cloning site can be located upstream and downstream of the expression cassettes described above, thereby permitting replacement of the entire cassette. The multiple cloning site may also be located downstream of the promoter control sequence and upstream of the 3'-regulatory sequence within the expression cassette, thereby allowing insertion or replacement of the nucleic acid sequence to be expressed. For stable transfection (see below), the expression vector may further comprise a recognition sequence for a site-specific integrase or recombinase to facilitate recombination and stable integration in the genome of the host cell.

재조합 발현 벡터을 디자인하고/거나 변형시키는 데 사용될 수 있는 다수의 방법이 관련 기술분야에 잘 확립되 어 있다 (예컨대, Sambrook, J., and Russel, D.W. (2001), Molecular cloning: A laboratory manual (3rd Ed.) Cold Spring Harbor, NY, Cold Spring Harbor Laboratory Press; Ausubel, F.M. et al. (2001) Current Protocols in Molecular Biology, Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA 참조). 다수의 적합한 고세균을 위한 발현 벡터 또한 상업적으로 이용가능하며, 또한 어떤 벡터가 주어진 환경에서 관심 핵산 분자를 발현시키는 데 적합한지를 결정할 수도 있는 통상의 기술자에게 주지되어 있다. Many methods that can be used to design and / or modify recombinant expression vectors are well established in the art (see, for example, Sambrook, J., and Russel, DW (2001), Molecular cloning: A laboratory manual . Ed) Cold Spring Harbor, NY , Cold Spring Harbor Laboratory Press;.. Ausubel, FM et al (2001) Current Protocols in Molecular reference Biology, Wiley & Sons, Hoboken, NJ, USA). A number of suitable expression vectors for suitable archaea are also commercially available and are well known to those of ordinary skill in the art which may determine which vectors are suitable for expressing nucleic acid molecules of interest in a given environment.

본 발명의 발현 벡터를 사용함으로써 발현시키고자 하는 핵산 서열은 모노시스트론 (즉, 단일의 폴리펩티드 또 는 융합 단백질을 비롯한 단백질 코딩) 또는 폴리시스트론 (즉, 2개 이상의 개별 폴리펩티드 또는 단백질 코딩)일 수 있다.The nucleic acid sequence to be expressed by using the expression vector of the present invention may be a monocystron (i.e., protein coding including a single polypeptide or fusion protein) or a polycistron (i.e., two or more individual polypeptide or protein coding) .

본 발명의 제 4 의 형태는 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포이다. 상기 숙주세포는 고세균이며, 바람직하게는 Thermococcus 속 균주이며, 더 바람직하게는 Thermococcus onnurineus이나 이에 한정되지는 않는다.
A fourth aspect of the present invention is a host cell transformed with a recombinant vector into which a promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted. The host cell is an Escherichia coli, preferably a strain of the genus Thermococcus , more preferably, but not exclusively, Thermococcus onnurineus .

본 발명의 제 5 의 형태는 프로모터 서열이 서열번호 1로 치환된 프로모터를 포함하는 숙주세포이다. 상기 숙주세포는 고세균이며, 바람직하게는 Thermococcus 속 균주이며, 더 바람직하게는 Thermococcus onnurineus이나 이에 한정되지는 않는다.
A fifth aspect of the present invention is a host cell comprising a promoter whose promoter sequence is substituted with SEQ ID NO: 1. The host cell is an Escherichia coli, preferably a strain of the genus Thermococcus , more preferably, but not exclusively, Thermococcus onnurineus .

본 발명의 제 6 의 형태는 서열번호 1의 프로모터를 이용한 유전자 발현 방법이다.A sixth aspect of the present invention is a gene expression method using the promoter of SEQ ID NO: 1.

상기 프로모터를 이용하는 것은 프로모터를 목적 유전자의 상위구역(upstream region)에 삽입될 수 있다. 수소를 생산하기 위하여서는 상기 프로모터를 Themococcus onnurineus NA1 균주의 CODH 유전자의 상위구역에 삽입할 수 있다. 상기 프로모터를 삽입하면서 마커로 사용하여 삽입될 수 있다. 상기마커는 다양하게 선택되어 질 수 있고, 바람직하게는 3-Hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A(HMG-CoA) 환원효소 유전자이다.
Using the promoter can be inserted into the upstream region of the target gene. In order to produce hydrogen, the promoter can be inserted into the upper region of the CODH gene of strain Themococcus onnurineus NA1. The promoter can be inserted using a marker while inserting the promoter. The marker can be selected in various ways, and is preferably a 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A (HMG-CoA) reductase gene.

본 발명의 제 7 의 형태는 서열번호 1의 프로모터를 이용한 목적 유전자를 발현시키고, 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법이다.
A seventh aspect of the present invention is a protein production method characterized by expressing a gene of interest using the promoter of SEQ ID NO: 1 and using the gene to produce a protein.

본 발명의 제 8의 형태는 서열번호 1을 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 목적 유전자를 발현시키고 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법이다.
An eighth aspect of the present invention is a protein production method characterized by expressing a target gene using a recombinant vector comprising SEQ ID NO: 1 and producing a protein using the recombinant vector.

본 발명의 제 9 의 형태는 프로모터 서열이 서열번호 1로 치환된 프로모터를 포함하는 Thermococcus 속 균주를 이용한 수소 생산 방법이다. 상기 Thermococcus 속 균주는 Thermococcus onnurineus인 것이 바람직하나 이에 제한되지 않는다.
A ninth aspect of the present invention is a method for producing hydrogen using a strain of the genus Thermococcus comprising a promoter whose promoter sequence is substituted with SEQ ID NO: 1. Wherein the Thermococcus sp is not be limited to, preferably, one of Thermococcus onnurineus.

이하, 본 발명의 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the following examples illustrate the present invention, and the contents of the present invention are not limited to these examples.

[실시예 1][Example 1]

RNA-seq에 의한 새로운 강한 프로모터의 선별Selection of new strong promoters by RNA-seq

균주, 배지와 배양 조건Strain, medium and culture conditions

T. onnurineus NA1(KCTC10859)의 야생형 균주와 이의 돌연변이인 KS0157, KS0413, MC01을 효모추출 펩톤-황(yeast extract-peptone-sulfur; YPS) 배지에서 배양하였다. CO가 공급되는 조건에서 배양하기 위해, 수정(modified medium; MM)배지 1에 100% CO 가스를 공급했다(MM1-CO 배지). 전체 RNA 분리(total RNA extract)와 웨스턴 블롯팅(western blotting)을 위해, 작업용량을 80℃에서 80ml로 맞춘 125ml 혈청 보틀에서, 대수증식기(exponential growth phase)까지 균주를 배양했다. 생물반응기(bioreactor)에서의 회분배양(batch culture)을 위해, 균주를 3리터 생물반응기(Fermentec, Cheongwon, Korea)에서 배양하였고, 이것의 작업용량은 2리터로 맞추었고, MM1에는 1% 효모 추출물과 10배 이상의 홀덴(Holden) 미량 원소/Fe-EDTA 용액(Holden et al. 2001)을 첨가하였다. 교반속도는 300rpm이었고 pH는 3.5% NaCl 상태에서 6.1에서 6.2 사이가 되도록 0.2M NaOH를 이용하여 조절하였다. 100% CO의 주입가스가 매쓰 플로우 컨틀롤러(mass flow controller; MKPrecision, Seoul, Korea)를 사용하여 240ml/분의 공급률로 공급되었다. 배지를 무산소의 가스 혼합물(N2:H2:CO2, 90:5:5)로 채운 무산소 챔버(Coy Laboratory Products, Grass Lake, USA)에 둠으로써, 클러스터(cluster)는 무산소상태를 유지시켰고, 생물반응기에는 마이크로파저(microsparger)로 순 아르곤 가스를 살포했다.
The wild-type strain of T. onnurineus NA1 (KCTC10859) and its mutants KS0157, KS0413 and MC01 were cultured in yeast extract-peptone-sulfur (YPS) medium. In order to cultivate under the condition that CO was supplied, 100% CO 2 gas was supplied to modified medium (MM) medium 1 (MM1-CO medium). For total RNA extraction and western blotting, the strain was cultured in a 125 ml serum bottle at 80 ° C with a working volume of 80 ml, to an exponential growth phase. For the batch culture in bioreactor, the strain was cultured in a 3-liter bioreactor (Fermentec, Cheongwon, Korea), its working volume was adjusted to 2 liters, MM1 contained 1% yeast extract And Holden trace element / Fe-EDTA solution (Holden et al. 2001) more than 10 times. The stirring speed was 300 rpm and the pH was adjusted with 0.2M NaOH so that the pH was between 6.1 and 6.2 at 3.5% NaCl. 100% CO 2 was supplied at a feed rate of 240 ml / min using a mass flow controller (MKPrecision, Seoul, Korea). By placing the medium in an anoxic chamber (Coy Laboratory Products, Grass Lake, USA) filled with an oxygen-free gas mixture (N 2 : H 2 : CO 2 , 90: 5: 5), the cluster remained anaerobic , And a pure argon gas was applied to the bioreactor as a microsparger.

돌연변이 제작Mutation production

T. onnurineus NA1의 P TN0510 프로모터는, P TN0510 _F/P TN0510 _R 프라이머 세트의 게노믹 DNA를 사용하여 TON_0510의 시작 코돈의 100bp짜리 상위구역(upstream region)을 증폭시킴으로써 얻어냈다. 도 1 에 나타낸 T. onnurineus NA1의 P TN0510 프로모터의 서열은 다음과 같다.The P TN0510 promoter of T. onnurineus NA1 was obtained by amplifying the 100 bp upstream region of the start codon of TON_0510 using genomic DNA of the P TN0510 _F / P TN0510 _R primer set. The sequence of the P TN0510 promoter of T. onnurineus NA1 shown in Fig . 1 is as follows.

T. onnurineus NA1 P TN0510 프로모터 : 5'-TTCCACAGTATTGAGGGTCTTTTCCTTAAGTTTGGGGAGAAAGCTATATAAGCTTTTTCAGTGCATTAATGTATGAAGTAATCCCACGGAGGTGAAGAAA-3' (서열번호 1)
T. onnurineus NA1 P TN0510 promoter: 5'-TTCCACAGTATTGAGGGTCTTTTCCTTAAGTTTGGGGAGAAAGCTATATAAGCTTTTTCAGTGCATTAATGTATGAAGTAATCCCACGGAGGTGAAGAAA-3 '(SEQ ID NO: 1)

pUC118_P TN0510 _HMGpfu 플라스미드는 pUC118_P TN0413 _HMGpfu 플라스미드에서 P TN0413 을 제거하고 Ivs_pUC118_P TN0413 _HMG_F/Ivs_pUC118_P TN0413 _HMG_R 프라이머 쌍을 이용한 인버스(inverse) PCR과 원-스텝 SLIC(sequence and ligation independent cloning) 법으로 P TN0510 을 결찰하여 제작하였다. pUC118_P TN0510 _HMG pfu plasmid inverse (inverse) PCR and source remove P TN0413 in pUC118_P TN0413 _HMG pfu plasmid using Ivs_pUC118_P TN0413 _HMG_F / Ivs_pUC118_P TN0413 _HMG_R primer pair to P TN0510 to step SLIC (sequence and ligation independent cloning) method And ligated.

pUC118_P TN0413 _HMGpfu 플라스미드는 Ivs_pUC118_F/Ivs_pUC118_R 프라이머 쌍을 이용한 인버스(inverse) PCR로 pUC118_P gdh _HMGpfu 플라스미드에서 P gdh 를 제거하고 원-스텝 SLIC법(sequence and ligation independent cloning method)으로 P TN0413 을 결찰하여 제작하였다. produced by ligating the P TN0413 step SLIC method (sequence and ligation independent cloning method) - pUC118_P TN0413 _HMG pfu plasmid pUC118_P gdh _HMG pfu remove P gdh from plasmid wants to inverse (inverse) PCR using Ivs_pUC118_F / Ivs_pUC118_R primer pair Respectively.

pUC118_Pgdh_HMGpfu 플라스미드는 T. kodakarensis KOD1으로부터 얻은 글루탐산 탈수소효소(glutamate dehydrogenase)와 P. furiosus (HMG)로부터 얻은 HMG-CoA 환원효소 유전자를 이용하여 제작되었다. The pUC118_P gdh _HMG pfu plasmid was constructed using the glutamate dehydrogenase from T. kodakarensis KOD1 and the HMG-CoA reductase gene from P. furiosus (HMG).

T. onnurineus의 Pgdh 프로모터는 P TN0157 _F/P TN0157 _R 프라이머 세트의 게노믹 DNA을 사용하여 TON_0157의 300bp의 시작코돈의 상위구역을 증폭시킴으로써 얻었다.
The P gdh promoter of T. onnurineus was obtained by amplifying the region of the start codon of 300 bp of TON_0157 using genomic DNA of the P TN0157 _F / P TN0157 _R primer set.

pUC118_P TN0510 _HMGpfu 플라스미드로 T. onnurineus NA1 야생형 균주를 형질전환 하였고, 선택적 표지(selection marker)로서 10μM의 심바스타틴(simvastatin)이 있는 상태에서 배양했다. T. kodakarensis KOD1에 사용된 유전자파괴 체계(gene disruption system)를 적용함으로써 KS0515 돌연변이주가 제작되었는데, CODH 유전자군의 TON_1016를 P TN0510 으로 대체하였다. 그 과정에서 D1016_confirm_F/D1016_confirm_R 프라이머 쌍을 사용한 PCR로 상동성 재조합체(homologous recombinants)를 확인하였다.The pUC118_P TN0510 _HMG pfu plasmid was transformed with T. onnurineus NA1 wild type strain and cultured in the presence of 10 μM simvastatin as a selection marker. The KS0515 mutant strain was constructed by applying the gene disruption system used in T. kodakarensis KOD1, which replaced TON_1016 in the CODH gene group with P TN0510 . In the process, homologous recombinants were confirmed by PCR using the D1016_confirm_F / D1016_confirm_R primer pair.

상기 프라이머들의 염기서열은 다음 표 1과 같다.The nucleotide sequences of the primers are shown in Table 1 below.

프라이머primer 염기서열Base sequence PTN0510_FP TN0510 _F 5'-ctcctctatttccattttcttcacctccgtgggat-3'
(서열번호 2)
5'-ctcctctatttccattttcttcacctccgtgggat-3 '
(SEQ ID NO: 2)
PTN0510_RP TN0510 _R 5'-tgagtgatggttgggttccacagtattgagggtct-3'
(서열번호 3)
5'-tgagtgatggttgggttccacagtattgagggtct-3 '
(SEQ ID NO: 3)
Ivs-pUC118_PTN0413_HMG_FIvs-pUC118_P TN0413 _HMG_F 5'-cccaaccatcactcaaatact-3' (서열번호 4)5'-cccaaccatcactcaaatact-3 '(SEQ ID NO: 4) Ivs_pUC118_PTN0413_HMG_RIvs_pUC118_P TN0413 _HMG_R 5'-atggaaatagaggagattata-3' (서열번호 5)5'-atggaaatagaggagattata-3 '(SEQ ID NO: 5) D1016_confirm_FD1016_confirm_F 5'-gaggtagtccagccttgagc-3' (서열번호 6)5'-gaggtagtccagccttgagc-3 '(SEQ ID NO: 6) D1016_confirm_RD1016_confirm_R 5'-ttgttggcgttaaggacaac-3' (서열번호 7)5'-ttgttggcgttaaggacaac-3 '(SEQ ID NO: 7)

RNA 분리(RNA extraction)와 RNA 시퀀싱(RNA sequencing)RNA extraction and RNA sequencing

RNA는 TRIzole 시약(Invitrogen, Caelsbad, USA)으로 준비했는데 제작사의 지시를 따르되 약간의 수정을 가하였고, 전체 RNA의 양과 질은 RNA 일렉토그램(Agilent 2100 Bioanalyzere, Palo Alto, USA)과 RIN(RNA Integrity Number)(Schroeder et al. 2006)으로 측정하였다. 각 샘플에서 RIN 값이 8.0이 넘는 전체 RNA 중 10㎍을 시재료로서 주입하였고 세균을 위한 rRNA 제거 키드 Ribo-Zero(Epicentre, Madison, USA)를 처리하였다. 그 결과로 얻은 mRNA 샘플의 시퀀싱 라이브러리(Sequencing library) 작업을 제작사의 사용법에 따라 TruSeq Stranded Total RNA Sample Prep Kit(Illumnia, San Diego, USA)으로 진행했다. 시퀀싱 작업은, 방향성이 있는 100 base pair의 paired-end reads를 만들기 위해 HiSeq 2500(Illumnia, San Diego, USA)으로 수행했다. 양질의 필터처리된 reads(Quality-filtered reads)는 GLC Genomic Workbench 6.5(CLC bio, Arhus, Denmark)를 이용하여 표준 유전체 시퀀싱(reference genome sequence(NCBI Bioproject ID PRJNA59043))에 맵핑(mapping)을 하였다. 상대적 전사비(relative transcript abundance)는 RPKM 단위(kilobase당과 백만reads당 총 sequencing에 대한 reads수)로 계산하였다.
RNA was prepared with TRIzole reagent (Invitrogen, Caelsbad, USA), followed by manufacturer's instructions, but slight modifications were made. The amount and quality of the total RNA was determined using an RNA electrometer (Agilent 2100 Bioanalyzer, Palo Alto, USA) Integrity Number) (Schroeder et al . 2006). In each sample, 10 μg of total RNA with a RIN value of greater than 8.0 was injected as a reagent and treated with the rRNA removal kit Ribo-Zero for bacteria (Epicenter, Madison, USA). The resulting sequencing library of mRNA samples was run on a TruSeq Stranded Total RNA Sample Prep Kit (Illumina, San Diego, USA) according to the manufacturer's instructions. Sequencing was performed on a HiSeq 2500 (Illumnia, San Diego, USA) to generate paired-end reads of the directional 100 base pair. Quality-filtered reads were mapped to standard genome sequencing (NCBI Bioproject ID PRJNA59043) using GLC Genomic Workbench 6.5 (CLC bio, Arhus, Denmark). Relative transcript abundance was calculated as RPKM units (reads per kilobase and total sequencing per million reads).

정량 RT-PCR과 western blottingQuantitative RT-PCR and western blotting

전체 RNA 시료에서 genomic DNA를 제거하기 위해, 8㎍의 RNA에 RNase가 없는 DNase I(Thermo Scientific Fermentas, St. Leon-Rot, Germany) 8unit을 첨가하여 37℃에서 30분간 배양하였고, 클로로폼 추출물과 에탄올 침전물로 정제하였다. RNA는 NanoDrop 2000 UV-Vis spectrophotometer(Thermo Scientific, West Palm Beach, USA)로 정량하고, cDNA는 1㎍의 RNA를 40unit의 Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase(Thermo Scientific Fermentas, St. Leon-Rot, Germany)와 5μM의 랜덤 헥사머(random hexamer)와 1mM의 삼인산 디옥시뉴클레오시드(deoxynucleoside triphosphate(dNTP))와 함께 역전사 버퍼에서 37℃로 1시간 동안 배양하여 만들었다. 반응산물은 순차적으로 RT-PCR에 적절한 농도로 희석됐고, 샘플은 SYBR green real-time PCR master mix(Toyobo, Osaka, Japan)을 사용해 증폭했다. 증폭신호는 StepOnePlus system(Applied Biosystems, Foster City, USA)을 사용해 감지됐다. RT-qPCR에 사용된 프라이머의 서열은 다음과 같다.To remove genomic DNA from whole RNA samples, 8 units of RNAse-free DNase I (Thermo Scientific Fermentas, St. Leon-Rot, Germany) was added to 8 μg of RNA and incubated at 37 ° C for 30 min. Ethanol precipitate. The RNA was quantitated with a NanoDrop 2000 UV-Vis spectrophotometer (Thermo Scientific, West Palm Beach, USA), and 1 μg of the RNA was extracted from 40 units of Moloney murine leukemia virus reverse transcriptase (Thermo Scientific Fermentas, St. Leon- And 5 μM random hexamer and 1 mM deoxynucleoside triphosphate (dNTP) for 1 hour at 37 ° C in reverse transcription buffer. The reaction products were sequentially diluted to an appropriate concentration for RT-PCR, and the samples were amplified using SYBR green real-time PCR master mix (Toyobo, Osaka, Japan). Amplified signals were detected using the StepOnePlus system (Applied Biosystems, Foster City, USA). The sequences of the primers used in RT-qPCR are as follows.

codh_F : 5'-gttcgagaatcctgctggtctt-3' (서열번호 8)codh_F: 5'-gttcgagaatcctgctggtctt-3 '(SEQ ID NO: 8)

codh_R : 5'-agcaactggcaagtctgaaatg-3' (서열번호 9)codh_R: 5'-agcaactggcaagtctgaaatg-3 '(SEQ ID NO: 9)

mch_F : 5'-tgccatcttctcggctttg-3' (서열번호 10)mch_F: 5'-tgccatcttctcggctttg-3 '(SEQ ID NO: 10)

mch_R : 5'-gctctgctatgtccattatgtattctct-3' (서열번호 11)mch_R: 5'-gctctgctatgtccattatgtattctct-3 '(SEQ ID NO: 11)

mnh_F : 5'-ccgtaggaaccacgatgtacttt-3' (서열번호 12)mnh_F: 5'-ccgtaggaaccacgatgtacttt-3 '(SEQ ID NO: 12)

mnh_R : 5'-ccgtcaaatcggcaagattaa-3' (서열번호 13)
mnh_R: 5'-ccgtcaaatcggcaagattaa-3 '(SEQ ID NO: 13)

각 유전자의 상대적인 양은 상응하는 16S rRNA의 양에 따라 표준화한 후 상대적인 표준곡선을 사용한 CT(cycle threshold) 값으로부터 도출했다.The relative amounts of each gene were normalized according to the amount of corresponding 16S rRNA and then derived from the C T (cycle threshold) value using the relative standard curve.

웨스턴 블롯(Western blot)은 Immun-Star horseradish peroxidase chemiluminescet kit(Bio-Rad, Hercules, USA)이 포함된 화학발광성의 염색시료를 사용하여 수행됐다. 다클론 항체(polyclonal antibodies)는 각각 TON_1018과 TON_1023에 의해 암호화된 단백질에 저항을 갖도록 토끼에서 배양되었다. 그 단백질은 Rosetta(DE3)pLysS의 대장균(Escherichia coli)에서 과발현되었는데, His-Bind 수지(Vovagen, Madison, USA)로 정제되었고 상응하는 토끼 항체(custom rabbit antibody)를 생산하기 위해 면역처치와 혈청 채취(serum-collection) 과정이 이어졌다.
Western blotting was performed using chemiluminescent staining samples containing Immun-Star horseradish peroxidase chemiluminescence kit (Bio-Rad, Hercules, USA). Polyclonal antibodies were incubated in rabbits with resistance to proteins encoded by TON_1018 and TON_1023, respectively. The protein was overexpressed in Escherichia coli of Rosetta (DE3) pLysS, purified with His-Bind resin (Vovagen, Madison, USA) and immunoprecipitated and serum collected to produce the corresponding rabbit antibody followed by a serum-collection process.

분석 방법Analysis method

세포 성장은 BioPhotometer plus UV-Vis 분광광도계(Eppendorf, Hamburg, Germany)를 이용하여 600nm(OD600)에서 광학밀도를 측정함으로써 모니터 됐다. 선형 상관관계를 알아내기 위해 생체량의 단백질 함량과 광학밀도 사이의 간격을 측정하면서, DC protein assay kit(Bio-Rad, Hercules, USA)을 사용하여 세포 용해물에서의 세포단백질의 양을 측정함으로써 세포건조무게(DCW, dry cell weight)를 간접적으로 계산하였는데, 단백질이 세포건조무게의 약 50%를 구성한다는 가정에 근거한 것이다. OD600의 단위값은 0.361g/리터에 해당했다. 생물반응기 실험에서의 H2 생산율은 가스에서의 H2의 함유량에 근거하여 계산되었는데, 가스유량은 습식 가스 미터(Shinagawa, Tokyo, Japan)로 측정되었다. H2의 총량은 Molsieve 5A column(Supelco, Bellefonete, USA)과 Porapak N column(Supelco)과 열전도성 감지기와 불꽃 이온화 검출기를 갖춘 YL6100 가스 크로마노그래프(GC)(YL Instrument Co., Anyang, Korea)로 측정하였다. 아르곤은 30ml/분 가스유량의 운반가스로 사용되었다.
Cell growth was monitored by measuring the optical density at 600 nm (OD 600 ) using a BioPhotometer plus UV-Vis spectrophotometer (Eppendorf, Hamburg, Germany). To determine the linear correlation, we measured the amount of cellular protein in the cell lysate using the DC protein assay kit (Bio-Rad, Hercules, USA) while measuring the distance between the protein content and the optical density of the biomass The dry weight (DCW) was indirectly calculated based on the assumption that the protein constitutes about 50% of the cell dry weight. The unit value of OD 600 was 0.361 g / liter. The H 2 production rate in the bioreactor experiment was calculated based on the content of H 2 in the gas, and the gas flow rate was measured with a wet gas meter (Shinagawa, Tokyo, Japan). The total amount of H 2 was measured using a YL6100 gas chromatograph (GC) (YL Instrument Co., Anyang, Korea) equipped with a Molsieve 5A column (Supelco, Bellefonete, USA), a Porapak N column (Supelco), a thermoconductive sensor and a flame ionization detector . Argon was used as the carrier gas at a flow rate of 30 ml / min.

글루탐산 탈수소효소나 s층 단백질 같은 잘 알려진 강한 프로모터를 CODH 유전자군 앞에 치환함으로써, CO나 제강공장의 배기가스로부터 H2 생산이 향상됨을 측정했다.By replacing well-known strong promoters such as glutamate dehydrogenase or s-layer protein in front of the CODH gene group, it was determined that H 2 production was improved from CO or steelmaking exhaust gases.

rRNA를 감소시킴으로써 모든 전사체의 RNA를 풍부하게 한 후에, HiSeq 2500 sequencer(Illimnia)를 사용하여 두 개의 생물 복제품에 대해, 100% CO 상태에서 배양된 T. onnurineus NA1으로부터 추출된 RNA 샘플에서 새로운 강한 프로모터를 발견하기 위해 RNA-seq를 수행했다. 시퀀싱은 각 샘플에서 3600만 리드(reads)와 4130만 리드를 생산했고, 그것들의 85%는 게놈(genome)으로 맵핑(mapping)이 가능했다. 이 리드 중 65%가 rRNA나 tRNA에 맵핑이 된 반면, 16%는 코딩 시퀀스(coding sequence)에 맵핑되었고, 4%는 유전자사이지역(intergenic region)에 맵핑되었다. After enriching the RNA of all transcripts by reducing the rRNA, the RNA samples extracted from T. onnurineus NA1 cultured in 100% CO 2 for two bioproducts using the HiSeq 2500 sequencer (Illimnia) RNA-seq was performed to detect the promoter. Sequencing produced 36 million readings and 41.3 million leads in each sample, and 85% of them were able to map to the genome. Sixty-five percent of this lead was mapped to rRNA or tRNA, while 16% was mapped to the coding sequence and 4% to the intergenic region.

강한 프로모터를 동정하기 위한 시도로서, 각 RNA 전사체의 상대적 전사비(relative transcript abundance)는 RPKM 단위로 계산되어졌는데, 상위 20개의 고 RPKM값을 갖는 프로모터를 선별하였다(표 2). 그것들은 포름산 염이나 탄수화물 대사, 산화 스트레스 방어나 산화반응 등과 관련된 유전자에 상응했다. TON_0510를 암호화하는 유전자는 두 번째로 높은 RPKM 값을 갖는다.As an attempt to identify strong promoters, the relative transcript abundance of each RNA transcript was calculated in RPKM, and the promoters with the highest 20 high RPKM values were selected ( Table 2 ). They corresponded to genes related to formate salts, carbohydrate metabolism, oxidative stress defense, and oxidation reactions. The gene encoding TON_0510 has the second highest RPKM value.

순위ranking 발현유전자Expression gene 단백질protein RPKM 지수RPKM Index 1One TON_0868TON_0868 과산화물 환원효소 (Superoxide reductase)Superoxide reductase 50926.050926.0 22 TON_0510TON_0510 가설 단백질 (Hypothetical protein)Hypothetical protein 30811.930811.9 33 TON_0544TON_0544 알콜 탈수소효소 (Alcohol dehydrogenase)Alcohol dehydrogenase 30770.230770.2 44 TON_1564TON_1564 4Fe-4S 결합 단백질 (4Fe-4S binding protein)4Fe-4S binding protein (4Fe-4S binding protein) 30277.630277.6 55 TON_1573TON_1573 포름산 운송체 (formate transporter)Formate transporter 26101.126101.1 66 TON_0847TON_0847 알킬 히드로과산화물 환원효소 서브유닛 C (Alkyl hydroperoxide reductase subunit C)Alkyl hydroperoxide reductase subunit C (Alkyl hydroperoxide reductase subunit C) 26024.726024.7 77 TON_0829TON_0829 페록시레독신 (Peroxiredoxin)Peroxiredoxin 24470.324470.3 88 TON_1563TON_1563 포름산 탈수소효소 서브유닛 알파 (Formate dehydrogenase subunit alpha)Formate dehydrogenase subunit alpha (Formate dehydrogenase subunit alpha) 21601.521601.5 99 TON_0157TON_0157 글루탐산 탈수소효소 (Glutamate dehydrogenase)Glutamate dehydrogenase (Glutamate dehydrogenase) 20969.420969.4 1010 TON_0594TON_0594 당 결합 단백질 (Sugar binding protein)Sugar binding protein 14619.114619.1 1111 TON_0747TON_0747 가설 단백질 (Hypothetical protein)Hypothetical protein 13634.513634.5 1212 TON_0413TON_0413 S층 단백질 (S-layer protein)S-layer protein (S-layer protein) 11037.711037.7 1313 TON_1510TON_1510 전사조절체 (Transcriptional regulator)Transcriptional regulator 9162.29162.2 1414 TON_0659TON_0659 당-인산 뉴클레오티드전달효소 (Sugar-phosphate nucleotidyltransferase)Sugar-phosphate nucleotidyltransferase 7654.87654.8 1515 TON_0867TON_0867 루브레독신 (Rubredoxin)Rubredoxin 6857.66857.6 1616 TON_0234TON_0234 가설 단백질 (Hypothetical protein)Hypothetical protein 6842.76842.7 1717 TON_1426TON_1426 단백질분해효소체 서브유닛 2 (Proteasome subunit 2)Protease subunit 2 (proteasome subunit 2) 6192.56192.5 1818 TON_0577TON_0577 가설 단백질 (Hypothetical protein)Hypothetical protein 5957.15957.1 1919 TON_1058TON_1058 막 단백질분해효소 서브유닛 (Membrane protease subunit)Membrane protease subunit < RTI ID = 0.0 > 5648.45648.4 2020 TON_0866TON_0866 루브레리쓰린 (Rubrerythrin)Rubrerythrin 5351.25351.2

국립 생명공학 정보센터(NBCI, national center for biotechnology information)의 단백질 데이터베이스상의 BLASTP 프로그램(Altschul et al. 1997)을 이용한 상동 염기서열 조사는 TON_0510 유전자가 Thermococcales strains, Thermococcus sp. 4557(WP_014012107.1, 78% identity), Thermococcus sp. CL1(WP_014788026.1, 74%), Thermococcus zilligii(WP_029550986.1, 66%), Thermococcus sp. A501(AIU70382.1, 67%), Thermococcus nautilus(AHL22042.1, 60%)로부터 가설단백질을 암호화하는 몇몇 유전자와 상응함을 밝혀냈다.
Homologous nucleotide sequence searches using the BLASTP program (Altschul et al ., 1997) on the protein database of the National Center for Biotechnology Information (NBCI) showed that the TON_0510 gene is a member of the Thermococcales strains, Thermococcus sp. 4557 (WP_014012107.1, 78% identity), Thermococcus sp. CL1 (WP_014788026.1, 74%), Thermococcus zilligii (WP_029550986.1, 66%), Thermococcus sp. A501 (AIU70382.1, 67%), Thermococcus nautilus (AHL22042.1, 60%).

본 발명자들은 Thermococcus sp. 4557과 Thermococcus sp. CL1 유전자의 ATG 번역 시작 코돈에서 1bp부터 100bp까지의 상위 구역(upstream region)을 검색할 수 있었다. 염기서열 배열은 TFIIB 인식 요소(BRE), TATA-box와 리보솜 부착 부위(ribosome binding site, RBS)가 보존되어있음을 밝혀냈다(도 1).
The present inventors have found that Thermococcus sp. 4557 and Thermococcus sp. The upstream region of 1 bp to 100 bp of the initiation codon of ATG translation of the CL1 gene could be detected. The nucleotide sequence revealed that the TFIIB recognition element (BRE), TATA-box and ribosome binding site (RBS) were conserved ( FIG. 1 ).

[실시예 2][Example 2]

강한 프로모터에 의한 유전자 발현Gene expression by strong promoter

TON_0510 유전자 프로모터의 세기를 확인하기 위해, 전사조절인자(transcriptional regulator)를 암호화하는 TON_1016의 개방형 해독틀(open reading frame(ORF))을 100bp 상위 구역인 PTN0510로 대체함으로써, PTN0510를 CODH 유전자 집단의 상위 구역(upstream region)에 복제하였다(도 2). 이로 KS0510 돌연변이 균주 (수탁번호: KCTC 12774BP)를 제작하였다. 상기 균주는 2015년 3월 27일 한국생명공학연구원에 수탁번호 KCTC 12774BP로 수탁되었다. 각각 CODH와 다수의 수소화효소 하부구조와 Na+/H+ 역수송체의 하부구조를 암호화하는 TON_1018, TON_1023, TON_1031 세 유전자는 CODH 유전자 군에 존재하는데, 그 발현 정도는 정량 RT-PCR과 웨스턴 블롯팅에 의해 측정되었다. 정량 RT-PCR 분석은 KS0510의 TON_1018, TON-1023, TON_1031 유전자가 wild type보다 각각 14배, 6.6배, 4배 더 많이 발현한다는 것을 밝혀냈다. 전사 데이터와 일치하게, TON_1018과 TON_1023의 번역 정도는 wild type과 비교하여 KS0157 돌연변이주에서 각각 1.9배와 1.5배 증가했다(도 3). 이 결과는 PTN0510이 원래의 유전자형보다 강한 프로모터로서 기능함을 나타낸다. CODH 유전자군 상위에서 강한 프로모터를 갖는 것으로 알려진 KS0413과 KS0157 같은 다른 균주와 비교했을 때, KS0510 돌연변이 (수탁번호: KCTC 12774BP)는 전사와 번역 모두에서 더 높은 TON_1018의 발현 수준을 보였고(도 4), RNA-시퀀싱 자료에서도 확인되었다(도 5).
TON_0510 to determine the intensity of the gene promoter by replacing the open reading frame (open reading frame (ORF)) for TON_1016 to encrypt transcription factors (transcriptional regulator) to 100bp upper area of P TN0510, CODH gene group for P TN0510 ( Fig. 2 ). & Lt ; / RTI > The KS0510 mutant strain (accession number: KCTC 12774BP) was prepared by this method. The strain was deposited with KCTC 12774BP on March 27, 2015 at the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology. TON_1018, TON_1023, and TON_1031 genes coding for the CODH and multiple hydrolase substructures and Na + / H + reverse transcriptase substructures are present in the CODH gene group. The expression levels of these genes are determined by quantitative RT-PCR and Western blotting Lt; / RTI > Quantitative RT-PCR analysis revealed that TON_1018, TON-1023 and TON_1031 genes of KS0510 expressed 14, 6.6 and 4 times more than wild type, respectively. Consistent with the transcriptional data, the degree of translation of TON_1018 and TON_1023 increased 1.9-fold and 1.5-fold, respectively, in the KS0157 mutant strain compared to wild type ( FIG. 3 ). This result indicates that P TN0510 functions as a stronger promoter than the original genotype. The KS0510 mutant (accession number: KCTC 12774BP) showed higher levels of TON_1018 expression in both transcription and translation ( FIG. 4 ) when compared to other strains, such as KS0413 and KS0157, which are known to have strong promoters on the CODH gene cluster, RNA-sequencing data ( Fig. 5 ).

[실시예 3][Example 3]

KS0510 돌연변이의 성장과 H2 생산의 분석Analysis of KS0510 mutation growth and H 2 production

KS0510 돌연변이 (수탁번호: KCTC 12774BP)의 CODH 유전자군의 전사와 번역 정도에 기초했을 때, 돌연변이주의 CO에 대한 H2 생산성과 성장의 증가는 예견된 것이었고, 이를 100% CO가 240ml/min의 유속으로 공급된 생물반응기에서 실험하였다. 돌연변이주는 wild type 보다 최대 5배의 생물질 생산량 증가를 보이며 훨씬 더 잘 성장했다(도 6). 배양 시간 내내, 돌연변이주는 야생형 보다 최대 5배 더 높은 H2 생산성을 보였다(도 7). 표 3에서 보는 바와 같이, KS0510 돌연변이 (수탁번호: KCTC 12774BP)는 야생형이나 강한 프로모터로 대체된 다른 돌연변이주와 비교하여, 최대 비성장속도(specific growth rate)과 최대 H2 생산율과 생물질 생산량과 최대 비수소생산율과 수소생산량의 매우 향상된 동역학 지표를 보였다 (표 3). 이는 RNA-seq를 통한 새로운 강한 프로모터의 선택은 목적 단백질 생 산의 향상에 매우 효과적인 접근방법임을 보여준 것이다.Based on the transcription and translation of the CODH gene cluster of the KS0510 mutation (accession number: KCTC 12774BP), the increase in H 2 productivity and growth for the mutant CO was predicted, and it was predicted that the flow rate of 100% CO was 240 ml / min In a bioreactor. Mutant strains grew much better with up to 5-fold increase in biomass production over wild type (Figure 6). Over the course of the incubation period, mutant strains showed up to 5 times higher H 2 productivity than the wild type (FIG. 7). As shown in Table 3, the KS0510 mutant (accession number: KCTC 12774BP) exhibited a maximum specific growth rate, maximum H 2 production rate, and biomass production, as compared with other mutants that were replaced with wild type or strong promoters Showed a much improved dynamics index of maximum non-hydrogen yield and hydrogen production ( Table 3 ). This demonstrates that selection of new strong promoters through RNA-seq is a very effective approach to improving the production of target proteins.

동역학 지표Dynamic index Wild typeWild type KS0510KS0510 KS0413KS0413 KS0157KS0157 MC01MC01 최대비성장속도(/h)Maximum non-growth rate (h) 0.310.31 0.880.88 0.850.85 0.830.83 0.720.72 최대 수소생산율(mmol/liter·h)Maximum hydrogen production rate (mmol / liter · h) 31.831.8 155.1155.1 61.961.9 81.681.6 123.5123.5 생물질 생산량Production of biomass 0.090.09 0.250.25 0.140.14 0.180.18 0.230.23 최대 비수소생산율(mmol/g·h)Maximum non-hydrogen production rate (mmol / g · h) 93.493.4 245.1245.1 171.0171.0 124.2124.2 194.7194.7 수소 생산율(mmol/liter·h)Hydrogen production rate (mmol / liter · h) 30.230.2 131.2131.2 103.3103.3 70.970.9 102.6102.6

한국생명공학연구원Korea Biotechnology Research Institute KCTC12774BPKCTC12774BP 2015032720150327

<110> Korea Institute of Ocean Science and Technology <120> Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof <130> PN140043 <160> 13 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 100 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510 promoter <400> 1 ttccacagta ttgagggtct tttccttaag tttggggaga aagctatata agctttttca 60 gtgcattaat gtatgaagta atcccacgga ggtgaagaaa 100 <210> 2 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510_F primer <400> 2 ctcctctatt tccattttct tcacctccgt gggat 35 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510_R primer <400> 3 tgagtgatgg ttgggttcca cagtattgag ggtct 35 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 Ivs-pUC118_PTN0413_HMG_F primer <400> 4 cccaaccatc actcaaatac t 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 Ivs-pUC118_PTN0413_HMG_R primer <400> 5 atggaaatag aggagattat a 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 D1016_confirm_F primer <400> 6 gaggtagtcc agccttgagc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 D1016_confirm_R primer <400> 7 ttgttggcgt taaggacaac 20 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 codh_F primer <400> 8 gttcgagaat cctgctggtc tt 22 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 codh_R primer <400> 9 agcaactggc aagtctgaaa tg 22 <210> 10 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mch_F primer <400> 10 tgccatcttc tcggctttg 19 <210> 11 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mch_R primer <400> 11 gctctgctat gtccattatg tattctct 28 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mnh_F primer <400> 12 ccgtaggaac cacgatgtac ttt 23 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mnh_R primer <400> 13 ccgtcaaatc ggcaagatta a 21 <110> Korea Institute of Ocean Science and Technology <120> Novel Promoter and Methods of Production of Hydrogen Using          the <130> PN140043 <160> 13 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 100 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510 promoter <400> 1 ttccacagta ttgagggtct tttccttaag tttggggaga aagctatata agctttttca 60 gtgcattaat gtatgaagta atcccacgga ggtgaagaaa 100 <210> 2 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510_F primer <400> 2 ctcctctatt tccattttct tcacctccgt gggat 35 <210> 3 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 PTN0510_R primer <400> 3 tgagtgatgg ttgggttcca cagtattgag ggtct 35 <210> 4 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 Ivs-pUC118_PTN0413_HMG_F primer <400> 4 cccaaccatc actcaaatac t 21 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 Ivs-pUC118_PTN0413_HMG_R primer <400> 5 atggaaatag aggagattat a 21 <210> 6 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 D1016_confirm_F primer <400> 6 gaggtagtcc agccttgagc 20 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 D1016_confirm_R primer <400> 7 ttgttggcgt taaggacaac 20 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 codh_F primer <400> 8 gttcgagaat cctgctggtc tt 22 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 codh_R primer <400> 9 agcaactggc aagtctgaaa tg 22 <210> 10 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mch_F primer <400> 10 tgccatcttc tcggctttg 19 <210> 11 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mch_R primer <400> 11 gctctgctat gtccattatg tattctct 28 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mnH_F primer <400> 12 ccgtaggaac cacgatgtac ttt 23 <210> 13 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> T. onnurineus NA1 mnH_R primer <400> 13 ccgtcaaatc ggcaagatta a 21

Claims (13)

삭제delete 서열번호 1의 프로모터.The promoter of SEQ ID NO: 1. 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터.A recombinant vector into which the promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted. 서열번호 1의 프로모터가 삽입된 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포.A host cell transformed with a recombinant vector into which the promoter of SEQ ID NO: 1 is inserted. 프로모터 서열이 서열번호 1의 프로모터로 치환된 프로모터를 포함하는 숙주세포.Wherein the promoter sequence is substituted with the promoter of SEQ ID NO: 1. 제 5 항에 있어서, 상기 숙주세포는 고세균인 것을 특징으로 하는 숙주세포.6. The host cell according to claim 5, wherein the host cell is an archaeal cell. 제 6 항에 있어서, 상기 고세균은 Thermococcus 속 균주인 것을 특징으로 하는 숙주세포.The host cell according to claim 6, wherein the archaebacterium is a strain of the genus Thermococcus . 제 7 항에 있어서, 상기 Thermococcus 속 균주는 Thermococcus onnurineus KCTC 12774BP인 것을 특징으로 하는 숙주세포.The method of claim 7, wherein the Thermococcus sp is a host cell, characterized in that Thermococcus onnurineus KCTC 12774BP. 서열번호 1의 프로모터를 이용한 유전자 발현 방법.A gene expression method using the promoter of SEQ ID NO: 1. 서열번호 1의 프로모터를 이용하여 목적 유전자를 발현시키고, 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법.A protein production method characterized by expressing a target gene using the promoter of SEQ ID NO: 1 and using the same to produce a protein. 서열번호 1을 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 목적 유전자를 발현시키고, 이를 이용하여 단백질을 생산하는 것을 특징으로 하는 단백질 생산 방법.A method for producing a protein, which comprises expressing a target gene using a recombinant vector comprising SEQ ID NO: 1, and using the recombinant vector to produce a protein. 프로모터 서열이 서열번호 1로 치환된 프로모터를 포함하는 Thermococcus 속 균주를 이용한 수소 생산 방법.A method for producing hydrogen using a strain of the genus Thermococcus comprising a promoter whose promoter sequence is substituted with SEQ ID NO: 1. 제 12 항에 있어서, 상기 Thermococcus 속 균주는 Thermococcus onnurineus KCTC 12774BP인 것을 특징으로 하는 수소 생산 방법.13. The method according to claim 12, wherein the strain of the genus Thermococcus is Thermococcus onnurineus KCTC 12774BP.
KR1020150071782A 2015-05-22 2015-05-22 Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof KR101684489B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150071782A KR101684489B1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150071782A KR101684489B1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20160137829A KR20160137829A (en) 2016-12-01
KR101684489B1 true KR101684489B1 (en) 2016-12-09

Family

ID=57574471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150071782A KR101684489B1 (en) 2015-05-22 2015-05-22 Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101684489B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101401603B1 (en) 2012-06-19 2014-06-27 한국해양과학기술원 Mutated Thermococcus onnurineus NA1 with increased hydrogen generation production and methods of hydrogen production using therof

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101401603B1 (en) 2012-06-19 2014-06-27 한국해양과학기술원 Mutated Thermococcus onnurineus NA1 with increased hydrogen generation production and methods of hydrogen production using therof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GenBank Accession Number CP000855 (2014.01.31.)*

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160137829A (en) 2016-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Jakobsen et al. Upregulated transcription of plasmid and chromosomal ribulose monophosphate pathway genes is critical for methanol assimilation rate and methanol tolerance in the methylotrophic bacterium Bacillus methanolicus
US8236528B2 (en) Method for methanol independent induction from methanol inducible promoters in Pichia
Ohbayashi et al. A tightly inducible riboswitch system in Synechocystis sp. PCC 6803
US20150218567A1 (en) Bacterial Mutants with Improved Transformation Efficiency
Oliveira et al. An AbrB-like protein regulates the expression of the bidirectional hydrogenase in Synechocystis sp. strain PCC 6803
Matschiavelli et al. Function and regulation of isoforms of carbon monoxide dehydrogenase/acetyl coenzyme A synthase in Methanosarcina acetivorans
KR102345898B1 (en) Methods for generating glucose permeabilization enzyme libraries and uses thereof
Zhang et al. The amyR-deletion strain of Aspergillus niger CICC2462 is a suitable host strain to express secreted protein with a low background
CN104093836B (en) Hydrocarbon synthase gene and its utilization
Lee et al. Screening of a novel strong promoter by RNA sequencing and its application to H 2 production in a hyperthermophilic archaeon
Klähn et al. The gene ssl3076 encodes a protein mediating the salt-induced expression of ggpS for the biosynthesis of the compatible solute glucosylglycerol in Synechocystis sp. strain PCC 6803
Tanaka et al. Regulation of the expression of phosphoenolpyruvate: carbohydrate phosphotransferase system (PTS) genes in Corynebacterium glutamicum R
US8524483B2 (en) Gene involved in quorum-sensing system of acetic acid bacterium, acetic acid bacterium bred by modification of the gene and method for production of vinegar by using the acetic acid bacterium
Hirata et al. Archaeal RNA polymerase subunits E and F are not required for transcription in vitro, but a Thermococcus kodakarensis mutant lacking subunit F is temperature‐sensitive
JP5813512B2 (en) Riboflavin production method
Song et al. Induction of a toxin-antitoxin gene cassette under high hydrostatic pressure enables markerless gene disruption in the hyperthermophilic archaeon Pyrococcus yayanosii
Saito et al. EshA accentuates ppGpp accumulation and is conditionally required for antibiotic production in Streptomyces coelicolor A3 (2)
Lee et al. Comparison of CO-dependent H 2 production with strong promoters in Thermococcus onnurineus NA1
KR101684489B1 (en) Novel Promoter and Methods of production of hydrogen using thereof
Lee et al. Enhanced H2 production by deletion of the Tfx family DNA-binding protein in the hyperthermophilic archaeon Thermococcus onnurineus NA1
US20210230573A1 (en) Microorganisms and the production of fine chemicals
Jin et al. Isolation and functional analysis of spy1 responsible for pristinamycin yield in Streptomyces pristinaespiralis
KR20220039887A (en) Development of novel methanotroph that co-assimilate methane and xylose, and producing shinorine using itself
CN112410353A (en) fkbS gene, genetic engineering bacterium containing fkbS gene, and preparation method and application of fkbS gene
WO2014159850A2 (en) Low-phosphate repressible promoter

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190925

Year of fee payment: 4