KR101844452B1 - Enhanced nar Promoter and Method for Producing Biochemical Using the Same - Google Patents

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KR101844452B1
KR101844452B1 KR1020170001890A KR20170001890A KR101844452B1 KR 101844452 B1 KR101844452 B1 KR 101844452B1 KR 1020170001890 A KR1020170001890 A KR 1020170001890A KR 20170001890 A KR20170001890 A KR 20170001890A KR 101844452 B1 KR101844452 B1 KR 101844452B1
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이평천
황희진
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아주대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to improvement of a nar promoter which is operated depending on the concentration of dissolved oxygen. More specifically, the present invention relates to a nar promoter in which strength of the promoter is improved by randomly mutating the -10 and -35 conserved sequences on the nar promoter, and to an increase in biochemical production using the same. According to the present invention, the nar promoter whose promoter strength is improved by randomly mutating the -10 and -35 conserved sequences excellently expresses metabolic pathway protein involved in the production of target substances, thereby being effectively useful for producing industrially useful biochemicals through the metabolic pathway activated by the protein.

Description

개량된 나르 프로모터 및 이를 이용한 바이오케미컬 생산방법 {Enhanced nar Promoter and Method for Producing Biochemical Using the Same}[0001] The present invention relates to a modified Nalg promoter and a method for producing the Nalg promoter,

본 발명은 용존 산소의 농도에 따라서 작동되는 나르 프로모터의 개량에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 나르 프로모터의 -10과 -35 보존 서열에 무작위 돌연변이를 일으켜 프로모터 세기를 개량한 나르 프로모터 및 이를 이용한 바이오케미컬 생산량 증대에 관한 것이다.The present invention relates to an improved Nal promoter which is activated according to the concentration of dissolved oxygen. More specifically, the present invention relates to a Nal promoter which improves the promoter strength by causing random mutations in the -10 and -35 conserved sequences of the Nal promoter, It is about increase.

나르 프로모터 (nar promoter)는 대장균 (E. coli)에 존재하는 narGHIJ 오페론을 조절하며, 혐기성 조건에서 용존산소 농도에 의존하여 전사 유도되는 프로모터이다. 기존에 -10과 -35 보존 서열에 위치지정 돌연변이 (site-directed mutagenesis)를 일으켜서 미호기성 조건 (micro-aerobic)에서도 전사가 유도되도록 조작된 pMW618의 프로모터를 이용하여 베타-갈락토시다아제, GFP 등을 포함하는 여러 단백질을 발현시키는 것뿐만 아니라 유전자 발현을 통하여 D형 젖산 (D-lactic acid)과 (R,R)-2,3-부탄디올 (2,3-butanediol, 2,3-BDO) 등 바이오케미컬을 생산하는 연구 등이 있다. 하지만, 기존의 돌연변이 프로모터는 프로모터의 세기가 약하다는 한계가 있다.Carry a promoter (nar promoter) is narGHIJ present in Escherichia coli (E. coli) It is a transcription-inducible promoter that regulates operons and is dependent on dissolved oxygen concentration under anaerobic conditions. Previously, promoters of pMW618 engineered to induce transcription in micro-aerobic conditions by site-directed mutagenesis in -10 and -35 conserved sequences have been used to detect beta-galactosidase, GFP (D-lactic acid) and ( R, R ) -2,3-butanediol (2,3-butanediol, 2,3-BDO) through gene expression as well as various proteins And research to produce biochemicals. However, existing mutant promoters are limited in the strength of the promoter.

이러한 narGHIJ 프로모터 부위의 서열은 알려져 있다 (Margaret S. Walker et al., J. Bacteriol 174(4);1119-1123, 1992). 나르 프로모터에 관하여, 대한민국공개특허공보 제97-61912호는 "산소의존형 유도성 프로모터에 의한 단백질의 제조방법"을 개시하고 있으며, 대한민국공개특허공보 제99-38719호는 "유가식 배양에 의한 산소의존형 유도성 프로모터로부터의 단백질 제조방법"을 개시하고 있다. 또한, 상기 문헌들에서 기술된 nar 프로모터 또는 nar 오페론은 여러 가지 nar 오페론 중에서 narG 프로모터나 narGHIJ 오페론 또는 narG 오페론을 의미하는 것이며, narGHJI 오페론과는 엄연히 다른 독립된 프로모터인 narK 프로모터에 관한 대한민국 등록특허 제10-0985746호는 "narK 프로모터 또는 돌연변이된 narK 프로모터를포함하는 발현벡터 및 이를 이용한 목적단백질의 대량생산방법"을 개시하고 있다.These narGHIJ The sequence of the promoter region is known (Margaret S. Walker et al., J. Bacteriol 174 (4); 1119-1123, 1992). With respect to the Nal promoter, Korean Patent Laid-Open Publication No. 97-61912 discloses "a method for producing a protein by an oxygen-dependent inducible promoter ", Korean Patent Publication No. 99-38719 discloses" A method for producing a protein from a dependent inducible promoter ". Also, the nar promoter or nar operon described in the above literatures means narG promoter, narGHIJ operon or narG operon among various nar operons, and Korean Patent No. 10 -0985746 discloses an expression vector containing the narK promoter or the mutated narK promoter and a method for mass production of a target protein using the same.

한편, 2,3-부탄디올과 같은 바이오케미컬은 가솔린(Gasoline)과 혼합하여 octane booster로 적용할 수 있어 산업적으로 매우 중요한 중간체이다(Celinska et al., Biotechnol. Adv ., 27: 715, 2009). 그러나, 미생물 발효 공정을 통한 2,3-부탄디올 생산은 여전히 생산성(Productivity) 및 수율(Yield)이 낮아 상업 공정에 직접 적용하기 어렵다. 따라서, 2,3-부탄디올과 같은 바이오케미컬 생산에 관련된 미생물 개발 연구가 필요하다.On the other hand, biochemicals such as 2,3-butanediol can be applied as an octane booster by mixing with gasoline (Celinska et al., Biotechnol. Adv ., 27: 715, 2009). However, 2,3-butanediol production through the microbial fermentation process is still difficult to apply directly to commercial processes due to low productivity and yield. Therefore, research on the development of microorganisms related to biochemical production such as 2,3-butanediol is needed.

이에, 본 발명자들은 2,3-부탄디올과 같은 바이오케미컬 생산 관련 생합성 대사회로 유전자에 적용할 수 있는 강력한 세기의 나르 프로모터를 개발하고자 예의 노력한 결과, 나르 프로모터의 -10과 35 보존 서열에 존재하는 스페이서 구역의 15개의 염기쌍을 무작위로 돌연변이를 일으켜 확보한 돌연변이 라이브러리에서 가장 센 세기의 프로모터, 중간 세기의 프로모터, 가장 약한 세기의 프로모터 하나씩 선별하여 (R,R)-2,3-BDO 생산량을 확인하고 본 발명을 완성하였다.Thus, the present inventors have made intensive efforts to develop a strong-strength Nal promoter applicable to a biochemical production-related biosynthetic metabolic circuit gene such as 2,3-butanediol. As a result, it has been found that the Nal promoter- ( R, R ) -2,3-BDO production was checked by selecting one of the strongest promoter, mid-intensity promoter, and weakest promoter in a mutagenic library obtained by randomly mutating 15 base pairs of the region Thus completing the present invention.

본 발명의 목적은 서열번호 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드를 함유하는 합성 나르 프로모터를 제공하는데 있다.It is an object of the present invention to provide a synthetic nar-promoter containing a polynucleotide represented by any one of the nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 4.

본 발명의 다른 목적은 상기 합성 나르 프로모터를 함유하는 벡터 및 상기 벡터가 도입되어 있는 재조합 미생물을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a vector containing the synthetic Nal promoter and a recombinant microorganism into which the vector is introduced.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 미생물을 배양하여 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 발현시키는 단계; 및 상기 발현된 단백질에 의해 활성화된 대사경로를 통해 생성된 목적물질을 회수하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 제조방법을 제공하는데 있다.Yet another object of the present invention is to provide a method for producing a recombinant microorganism, which comprises culturing the recombinant microorganism to express a metabolic pathway protein involved in production of a target substance; And recovering the target substance produced through the metabolic pathway activated by the expressed protein.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드를 함유하는 합성 나르 프로모터를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a synthetic Nalpromoter comprising a polynucleotide represented by any one of SEQ ID NOS: 1 to 4.

본 발명은 또한, 상기 합성 나르 프로모터와 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자를 함유하는 벡터를 제공한다.The present invention also provides a vector containing the synthetic nar-promoter and a gene encoding a metabolic pathway protein involved in the production of the target substance.

본 발명은 또한, 상기 벡터가 도입되어 있는 재조합 미생물을 제공한다. The present invention also provides a recombinant microorganism into which said vector is introduced.

본 발명은 또한, 상기 재조합 미생물을 배양하여 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 발현시키는 단계; 및 상기 발현된 단백질에 의해 활성화된 대사경로를 통해 생성된 목적물질을 회수하는 단계를 포함하는 목적 단백질의 제조방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing a recombinant microorganism, comprising the steps of: culturing the recombinant microorganism to express a metabolic pathway protein involved in production of a target substance; And recovering the target substance produced through the metabolic pathway activated by the expressed protein.

본 발명에 따른 -10과 -35 보존 서열에 무작위 돌연변이에 의해 프로모터 세기가 개량된 나르 프로모터는 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질의 발현이 우수하므로, 상기 단백질에 의해 활성화된 대사경로를 통해 산업적으로 유용한 바이오케미컬의 생산에 효과적으로 사용될 수 있다.The Nal promoter improved in promoter strength by the random mutation in the -10 and -35 conservative sequences according to the present invention is excellent in the expression of the metabolic pathway protein involved in the production of the target substance, Can be effectively used for the production of useful biochemicals.

도 1은 합성 나르 프로모터 라이브러리 구축을 위한 도식도이다.
도 2는 합성 나르 프로모터의 스크리닝을 위한 FACS를 분석을 나타낸 것으로, (A)는 strong 프로모터, (B)는 weak와 intermediate 프로모터 선별을 위한 sorting 결과이다. 1: 음성 대조군 (pSTVM2), 2: 양성 대조군 (pSTVN-gfpmhis), 3: 초기 라이브러리 (original library), 4: 처음 분류된 세포들(1st round sorted cells), 5: 두 번째 분류된 세포들 (2nd round sorted cells), 6: 세 번째 분류된 세포들 (3rd round sorted cells).
도 3은 합성 나르 프로모터의 세기를 형광으로 분석한 것이다. 붉은색 화살표: 음성 대조군 (pSTVM2); 파란색 화살표: 양성 대조군 (pSTVN-gfpmhis); 연두색 막대그래프: strong 프로모터; 노란색 막대그래프: intermediate 프로모터; 붉은색 막대그래프: weak 프로모터
도 4는 합성 나르 프로모터의 세기를 mRNA의 발현양 (X축), 단백질 발현양 (Y축), GFP의 형광세기 (Z축)의 연관성을 비교하여 측정한 것이다 (연두색: strong 프로모터, 노란색: intermediate 프로모터, 빨간색: weak 프로모터, 흰색: constitutive 프로모터, 검은색: normal nar 프로모터).
도 5는 각 프로모터에 대한 염기서열을 분석한 것이다. 노란색으로 표시된 부위는 무작위로 돌연변이를 일으킨 스페이서에 해당하는 부분이며, 하늘색은 normal 나르 프로모터와 같은 서열을 갖는 부위를 나타낸다.
도 6은 각 프로모터를 포함하는 플라스미드 (A) pUCNrS, (B) pUCNrI, (C) pUCNrW를 나타낸 것이다.
도 7은 ldhD 유전자를 포함하는 플라스미드 (A) NrL, (B) NrSL를 나타낸 것이다.
도 8은 각 프로모터에 따른 D형 젖산 생산을 4, 8, 20 시간에 비교한 것이다.
도 9는 (A) NrL, (B) NrSL을 이용하여 유가식 배양을 통한 D형 젖산 생산을 비교한 것이다 (빨간색 화살표: 용존산소에 변화를 준 부분; 회색 동그라미: 용존산소량; 흰색 동그라미: 세포 성장곡선; 검은색 정사각형: (R,R)-2,3-BDO 생산량; 흰색 세모: 잔여 포도당 농도).
도 10은 아세토인을 생산하기 위한 플라스미드 (A) Si, (B) Ii, (C) Wi, (D) NrSa, (E) NrIa, (F) NrWa를 나타낸 것이다.
도 11은 프로모터 조합에 따른 아세토인의 생산량을 비교한 것이다.
도 12는 2,3-BDO를 생산하기 위한 플라스미드 (A) SiWa, (B) IiIa, (C) SiWaSb, (D) NrSb, (E) NrIb, (F) NrWb를 나타낸 것이다.
도 13은 프로모터 조합에 따른 (R,R)-2,3-BDO 생산량을 비교한 것이다.
도 14는 (A) NiNaNb, (B) SiWaSb를 이용하여 유가식 배양을 통한 (R,R)-2,3-BDO의 생산을 비교한 것이다 (빨간색 화살표: 용존산소에 변화를 준 부분; 회색 동그라미: 용존산소량; 흰색 동그라미: 세포 성장곡선; 검은색 정사각형: (R,R)-2,3-BDO 생산량; 흰색 세모: 잔여 포도당 농도).
Figure 1 is a schematic diagram for constructing a synthetic Nal promoter library.
FIG. 2 shows FACS analysis for screening of the synthetic Nal promoter, wherein (A) is a strong promoter and (B) is a sorting result for weak and intermediate promoter selection. 1: negative control (pSTVM2), 2: positive control (pSTVN-gfpmhis), 3: original library, 4: first round sorted cells, 5: 2nd round sorted cells, 6: 3rd round sorted cells.
Fig. 3 shows the fluorescence intensity of the synthetic Nalpromoter. Red arrow: negative control (pSTVM2); Blue arrow: positive control (pSTVN-gfpmhis); Green bar graph: strong promoter; Yellow bar graph: intermediate promoter; Red bar graph: weak promoter
FIG. 4 is a graph comparing the intensity of the synthetic Nal promoter with the relationship between the amount of mRNA expression (X axis), the amount of protein expression (Y axis), and the fluorescence intensity of GFP (Z axis) (greenish: strong promoter, yellow: intermediate promoter, red: weak promoter, white: constitutive promoter, black: normal nar promoter).
FIG. 5 shows the nucleotide sequence of each promoter. The yellow region corresponds to the randomly mutated spacer, and the light blue region represents the region having the same sequence as the normal Nal promoter.
Fig. 6 shows the plasmids (A) pUCNrS, (B) pUCNrI and (C) pUCNrW containing the respective promoters.
7 shows the plasmid (A) NrL and (B) NrSL containing the ldhD gene.
Fig. 8 compares the production of D-lactic acid according to each promoter at 4, 8 and 20 hours.
Figure 9 compares the production of D-lactic acid by fed-batch culture using (A) NrL and (B) NrSL (red arrow: the portion that changed the dissolved oxygen; gray circles: dissolved oxygen; white circles: Growth curve: black square: ( R, R ) -2,3-BDO yield; white triangle: residual glucose concentration).
FIG. 10 shows plasmids (A) Si, (B) Ii, (C) Wi, (D) NrSa, (E) NrIa and (F) NrWa for producing acetone.
11 compares the yield of acetone according to the combination of promoters.
FIG. 12 shows plasmids (A) SiWa, (B) IiIa, (C) SiWaSb, (D) NrSb, (E) NrIb and (F) NrWb for producing 2,3-BDO.
Figure 13 compares the ( R, R ) -2, 3-BDO yields according to the promoter combination.
Figure 14 compares the production of ( R, R ) -2,3-BDO by fed-batch culture using (A) NiNaNb and (B) SiWaSb (red arrow: Circle: Dissolved Oxygen; White circles: Cell growth curve; Black square: ( R, R ) -2,3-BDO yield; white triangle: residual glucose concentration).

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

본 발명에서는 기존의 pMW618 나르 프로모터의 세기를 개량하기 위하여, 프로모터 세기를 조절하기 위해 돌연변이를 일으키는 부분으로 알려진 -10과 -35 보존 서열에 존재하는 스페이서 구역의 15개의 염기쌍에 돌연변이를 일으켰다. 프로모터의 세기는 GFP를 표지 단백질로 사용하여 형광세기로 구분하였다. 플라스미드에 구축한 라이브러리는 대장균에 형질 전환하여 균주 라이브러리로 만든 후, FACS를 이용하여 선별하였다. 확보된 돌연변이 라이브러리에서 가장 센 세기의 프로모터, 중간 세기의 프로모터, 가장 약한 세기의 프로모터 하나씩 선별하여 D형 젖산과 (R,R)-2,3-BDO 생산 관련 생합성 대사회로 유전자에 적용하여 그 생산량을 확인하였다.In the present invention, in order to improve the strength of the existing pMW618 Nal promoter, mutations were generated in 15 base pairs of the spacer region existing in the -10 and -35 conservative sequences, which are known to cause mutation in order to regulate the promoter intensity. The intensity of the promoter was determined by fluorescence intensity using GFP as a marker protein. The library constructed on the plasmid was transformed into E. coli and transformed into a strain library, which was then screened by FACS. ( R, R ) -2,3-BDO production-related biosynthetic metabolic pathway gene by selecting one of the strongest promoter, mid-intensity promoter and weakest promoter in the obtained mutant library, Respectively.

따라서, 본 발명은 일관점에서 서열번호 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드를 함유하는 합성 나르 프로모터에 관한 것이다.Accordingly, the present invention relates to a synthetic Nalpromoter containing a polynucleotide represented by any one of the nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 4 in one aspect.

본 발명에 있어서, 상기 폴리뉴클레오티드는 -35와 -10 보존서열 사이에 위치하는 것을 특징으로 할 수 있으며, 15 염기쌍인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 기존의 pMW618 나르 프로모터 -35와 -10 보존서열 사이의 폴리뉴클레오티드는 서열번호 62로 표시될 수 있다 (표 1).In the present invention, the polynucleotide may be characterized by being located between -35 and -10 conservative sequences, and may be characterized by being 15 base pairs. In addition, the polynucleotide between the existing pMW618 Nal promoter-35 and -10 conserved sequence can be represented by SEQ ID NO: 62 (Table 1).

본 발명은 다른 관점에서, 상기 서열번호 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드를 함유하는 합성 나르 프로모터를 함유하는 벡터에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a vector containing a synthetic Nal promoter containing a polynucleotide represented by any one of the nucleotide sequences selected from the group consisting of SEQ ID NOS: 1 to 4.

본 발명에 있어서, 상기 합성 나르 프로모터 서열의 하위(downstream)에 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자를 추가로 포함하는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, a gene encoding a metabolic pathway protein involved in the production of a target substance is preferably included downstream of the synthetic nar promoter sequence, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 목적물질은 D형 젖산 (D-lactic acid), 아세토인 (acetoin), (R,R)-2,3-부탄디올 (2,3-butanediol, 2,3-BDO), 1,3-프로판디올 (1,3-propanediol), 1,4-부탄디올 (1,4-butanediol), 숙신산 (succinic acid), 이소부탄올 (isobutanol), 1-부탄올 (1-butanol/n-butanol), 지방산 (fatty acid), 수소, 1-프로판올 (1-propanol), 아세톤 (acetone)으로 구성된 군에서 선택되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 D형 젖산, 아세토인 또는 (R,R)-2,3-부탄디올인 것이나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the target material may be D-lactic acid, acetoin, ( R, R ) -2,3-butanediol, 2,3-BDO, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, succinic acid, isobutanol, 1-butanol / n-butanol ), Fatty acid, hydrogen, 1-propanol, and acetone, and more preferably selected from the group consisting of D-lactic acid, acetone or ( R, R ) 2,3-butanediol, but is not limited thereto.

본 발명에 있어서, 상기 목적물질은 치료용 단백질로 사용 가능한 호르몬, 면역관련 단백질 또는 효소인 것이 바람직하고, 상기 호르몬은 부갑상선 호르몬 (parathyroid hormone), 인슐린, 에리스로포이에틴 (erythropoietin)인 것을 특징으로 할 수 있고, 상기 면역관련 단백질은 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 인터루킨-2 (IL-2), 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자 (human granulocyte colony-stimulatory factor)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 상기 효소는 아스파라기나아제 (asparaginase), 알칼라인 포스파타아제 (alkaline phosphatase), 레반 프룩토스랜스퍼라아제 (levan fructotransferase) 또는 스트렙토키나아제 (Streptokinase)인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the target substance is preferably a hormone, an immune-related protein, or an enzyme that can be used as a therapeutic protein, and the hormone may be parathyroid hormone, insulin, erythropoietin , The immuno-related protein may be interferon alpha, interferon beta, interferon gamma, interleukin-2 (IL-2), granulocyte colony-stimulating factor (human granulocyte colony-stimulatory factor) But are not limited to, asparaginase, alkaline phosphatase, levan fructotransferase, or streptokinase. The term " inhibitor "

본 발명에 있어서, 상기 D형 젖산 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 ldhD (lactate dehydrogenase; 젖산 탈수소효소)인 것을 특징으로 할 수 있고, (R,R)-2,3-부탄디올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 ilvBN (acetohydroxyacid synthase ;아세토히드록산 생성효소), aldB (acetolactate decarboxylase; 아세토락테이트 탈탄산효소) 또는 BDH1 (butanediol dehydrogenase; 부탄디올 탈수소효소)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 1,3-프로판디올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 dhaB (glycerol dehydratase; 글리세롤 탈수소효소), yqhD (aldehyde dehydrogenase; 알데히드 탈수소효소) 또는 gdrAB (glycerol dehydratase reactivation factors; 글리세롤 탈수효소 재활성화 인자)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 1,4-부탄디올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 cat1 (succinate CoA transferase; 숙신산 CoA 전이효소), sucD (CoA-dependent succinic semialdehyde dehydrogenase; CoA-의존성 숙시닉 세미알데히드 탈수소효소), 4hbd (NAD-dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase; NAD 의존성 4-하이드록시 부티레이트 탈수소효소), cat2 (4-hydroxybutyryl CoA:acetyl-CoA transferase; 4-하이드록시 부티릴 CoA:아세틸-CoA 트랜스퍼라제), bld (butyraldehyde dehydrogenase; 부티르알데히드 탈수소효소), bdh (butanol dehydrogenase; 부탄올 탈수소효소), adhE2 (bifunctional aldehyde/alcohol dehydrogenase; 두 기능의 알데히드/알콜 탈수소효소) 또는 sucA (alpha-keto glutarate; 알파-케토 글루타레이트)인 것을 특징으로 할 수 있고, 숙신산 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 pyc (pyruvate carboxylase; 피루베이트 카르복실라제), fdh (formate dehydrogenase; 포름산 탈수소효소), gapA (glyceraldehyde phosphate dehydrogenase; 글리세르알데히드 포스페이트 탈수소효소), gltA (citrate synthase; 시트르산 합성효소) 또는 sucE (succinate exporter; 숙시네이트 익스포터)인 것을 특징으로 할 수 있고, 이소부탄올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 alsS (acetolactate synthase; 아세토락테이트 합성효소), ilvC (2,3-dihydroxy isovalerate oxidoreductase; 2,3- 디히드록시 이소발레레이트 산화환원효소), ilvD (2,3-dihydroxy isovalerate dehydratase; 2,3- 디히드록시 이소발레레이트 탈수효소), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase; 알파-케토이발레레이트 디카르복실라제) 또는 adhE (alcohol dehydrogenase; 알콜 탈수소효소)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 1-부탄올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 atoB (acetyl-CoA acetyltransferase; 아세틸-CoA 아세틸트랜스퍼라제), thl (acetoacetyl-CoA thiolase; 아세토아세틸-CoA 티올라제), hbd (3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase; 3-하이드록시부티릴-CoA 탈수소효소), crt (crotonase; 크로타나제), bcd (butyryl-CoA dehydrogenase; 부티릴-CoA 탈수소효소), etf (electron transfer flavoprotein; 전자 전달 플라빈단백질) 또는 adhE (aldehyde/alcohol dehydrogenase; 알데히드/알콜 탈수소효소)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 지방산 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 accABCD (acetyl-CoA carboxylase; 아세틸-CoA 카르복실라제), fabD (malonyl-CoA:ACP transacylase; 말로닐-CoA:ACP 트랜스아실라아제), fabBFH (β-ketoacyl-ACP synthases; 베타-케토아실-ACP 합성효소), fabG (ketoacyl reductase; 케토아실 환원효소), fabAZ (β-hydroxyacyl-acyl carrier protein dehydratases; 베타-히드록시아실-아실 운반체 단백질 탈수효소), fabI (enoyl-ACP reductase; 에노일-ACP 환원효소) 또는 tesA (thioesterase; 티오에스테라제)인 것을 특징으로 할 수 있으며, 수소 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 hya (hydrogenase; 수소화효소)인 것을 특징으로 할 수 있고, 1-프로판올 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 cimA (citramalate synthase; 시트라말산 합성효소), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase; 알파-케토이발레레이트 디카르복실라제) 또는 yqhD/adhE (alcohol dehydrogenase; 알콜 탈수소효소)인 것을 특징으로 할 수 있고, 아세톤 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 thlA/atoB (Acetyl coenzyme A acetyltransferase 또는 Thiolase; 아세틸 CoA-아세틸트랜스퍼라제 또는 티오라제), ctfAB (acetoacetyl-CoA:acetate/butyrate:CoA-transferase; 아세토아세틸-CoA:아세테이트/부티레이트:CoA-트랜스퍼라제), adc (acetoacetate decarboxylase; 아세토아세테이트 디카르복실라제), teIIsrf (thioesterase II; 티오에스테라제 II) 또는 ybgC (thioesterase; 티오에스테라제)인 것을 특징으로 할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the gene coding for the metabolic pathway protein involved in D-lactic acid production is ldhD (lactate dehydrogenase), and the gene encoding the metabolic pathway protein involved in the production of ( R, R ) -2,3-butanediol is ilvBN (acetohydroxyacid synthase, acetohydroxan-producing enzyme), aldB (acetolactate decarboxylase) or BDH1 (butanediol dehydrogenase), and the gene coding for the metabolic pathway protein involved in the production of 1,3-propanediol includes dhaB (glycerol dehydratase), yqhD (aldehyde dehydrogenase, aldehyde Dehydrogenase) or gdrAB (glycerol dehydratase reactivation factors), and the gene coding for the metabolic pathway protein involved in 1,4-butanediol production is cat1 (succinate CoA transferase; succinic acid CoA transferase), sucD (CoA-dependent succinic semialdehyde dehydrogenase; CoA- dependent succinic semi-aldehyde dehydrogenase), 4 hbd (NAD-dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase; NAD -dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase), cat2 (4 -hydroxybutyryl CoA: acetyl-CoA transferase, 4-hydroxybutyryl CoA: acetyl-CoA transferase), bld (butyraldehyde dehydrogenase (butyraldehyde dehydrogenase), bdh (butanol dehydrogenase), adhE2 (bifunctional aldehyde / alcohol dehydrogenase), or sucA (alpha-keto glutarate, ), And the gene coding for the metabolic pathway protein involved in the production of succinic acid is pyc (pyruvate carboxylase), fdh (formate dehydrogenase), gapA (glyceraldehyde phosphate dehydrogenase), gltA (citrate synthase), or sucE (succinate exporter). A gene coding for a metabolic pathway protein involved in isobutanol production may be selected from the group consisting of alsS (acetolactate synthase; acetolactate synthase), ilvC (2,3-dihydroxy isovalerate oxidoreductase; 2, Dihydroxyisovalerate oxidoreductase), ilvD (2,3-dihydroxy isovalerate dehydratase (2,3-dihydroxyisovalerate dehydratase), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase) or an adhE (alcohol dehydrogenase), and the gene coding for the metabolic pathway protein involved in 1-butanol production is atoB (acetyl-CoA acetyltransferase; acetyl -CoA acetyltransferase), thl (acetoacetyl-CoA thiolase ; acetoacetyl -CoA up tee claim), hbd (3-hydroxybutyryl- CoA dehydrogenase; 3- hydroxy-butyryl -CoA dehydrogenase ), crt (crotonase; crotonase), bcd (butyryl-CoA dehydrogenase, butyryl-CoA dehydrogenase) The gene coding for the metabolic pathway protein involved in the production of fatty acids may be characterized by being an electron transfer flavoprotein (ETF) or an aldehyde / alcohol dehydrogenase ( adhE ) -COA carboxylase, malonyl-CoA (ACP transacylase), fabBFH (beta-ketoacyl-ACP synthases, beta-ketoacyl-ACP synthase ), fabG (ketoacyl reductase), fabAZ (beta-hydroxyacyl-acyl carrier protein dehydratases), fabI (enoyl-ACP reductase, enoyl-ACP reductase ) Or tesA (thioesterase; thioesterase). The gene encoding the metabolic pathway protein involved in hydrogen production may be hya (hydrogenase), and 1-propanol Genes that encode metabolic pathway proteins involved in production include cimA (citramalate synthase), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase), or yqhD / adhE (alcohol dehydrogenase; (Acetyl CoA-acetyltransferase or thiorase), ctfAB (acetyl-CoA-acetyltransferase or thiorase), and the like. acetoacetyl-CoA: acetate / butyrate: CoA-transferase; acetoacetyl-CoA: acetate / butyrate: CoA-transferase), adc (acetoacetate decarboxylase; Acetoacetate dicarboxylase), teIIsrf (thioesterase II; thioesterase II), or ybgC (thioesterase; thioesterase), but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 용어 "벡터"는 적합한 숙주 내에서 DNA를 발현시킬 수 있는 적합한 조절 서열에 작동가능하게 연결된 DNA 서열을 함유하는 DNA 제조물을 의미한다. 벡터는 플라스미드, 파지 입자 또는 간단하게 잠재적 게놈 삽입물일 수 있다. 적당한 숙주로 형질전환 되면, 벡터는 숙주 게놈과 무관하게 복제하고 기능할 수 있거나, 또는 일부 경우에 게놈 그 자체에 통합될 수 있다. 플라스미드가 현재 벡터의 가장 통상적으로 사용되는 형태이므로, 본 발명의 명세서에서 "플라스미드" 및 "벡터"는 때로 상호 교환적으로 사용된다. 본 발명의 목적상, 플라스미드 벡터를 이용하는 게 바람직하다. 이러한 목적에 사용될 수 있는 전형적인 플라스미드 벡터는 (a) 숙주세포당 수백 개의 플라스미드 벡터를 포함하도록 복제가 효율적으로 이루어지도록 하는 복제 개시점, (b) 플라스미드 벡터로 형질전환된 숙주세포가 선발될 수 있도록 하는 항생제 내성 유전자 및 (c) 외래 DNA 절편이 삽입될 수 있는 제한효소 절단부위를 포함하는 구조를 지니고 있다. 적절한 체한효소 절단부위가 존재하지 않을지라도, 통상의 방법에 따른 합성 올리고뉴클레오타이드 어댑터 도는 링커를 사용하면 벡터와 외래 DNA를 용이하게 라이게이션할 수 있다.The term "vector" of the present invention means a DNA product containing a DNA sequence operably linked to a suitable regulatory sequence capable of expressing the DNA in an appropriate host. The vector may be a plasmid, phage particle or simply a potential genome insert. Once transformed into the appropriate host, the vector may replicate and function independently of the host genome, or, in some cases, integrate into the genome itself. As the plasmid is the most commonly used form of the current vector, the terms "plasmid" and "vector" are sometimes used interchangeably in the context of the present invention. For the purpose of the present invention, it is preferable to use a plasmid vector. Typical plasmid vectors that can be used for this purpose include (a) a cloning start point that allows replication to be efficiently made to include several hundred plasmid vectors per host cell, (b) a host cell transformed with the plasmid vector And (c) a restriction enzyme cleavage site into which the foreign DNA fragment can be inserted. Although there is no appropriate truncated enzyme cleavage site, the synthetic oligonucleotide adapters according to conventional methods can easily ligate the vector and foreign DNA using a linker.

라이게이션 후에, 벡터는 적절한 숙주세포로 형질전환 되어야 한다. 형질전환은 Sambrook, et al., supra의 1.82 섹션에 기술된 칼슘 클로라이드 방법을 사용해서 용이하게 달성될 수 있다. 선택적으로, 전기천공법 (Neumann, et al., EMBO J., 1:841, 1982) 또한 이러한 세포들의 형질전환에 사용될 수 있다.After ligation, the vector should be transformed into the appropriate host cell. Transformation can be readily accomplished using the calcium chloride method described in section 1.82 of Sambrook, et al., Supra. Alternatively, electroporation (Neumann, et al., EMBO J. , 1: 841, 1982) can also be used to transform these cells.

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

당업계에 주지된 바와 같이, 숙주세포에서 형질감염 유전자의 발현수준을 높이기 위해서는, 해당 유전자가 선택된 발현 숙주 내에서 기능을 발휘하는 전사 및 해독 발현 조절 서열에 작동 가능하도록 연결되어야만 한다. 바람직하게는 발현 조절서열 및 해당 유전자는 세균 선택 마커 및 복제 개시점을 같이 포함하고 있는 하나의 재조합벡터 내에 포함되게 된다. 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 재조합 벡터는 진핵 발현 숙주 내에서 유용한 발현 마커를 더 포함하여야만 한다.As is well known in the art, in order to increase the expression level of a transfected gene in a host cell, the gene must be operably linked to a transcriptional and detoxification control regulatory sequence that functions within the selected expression host. Preferably, the expression control sequence and the gene are contained within a recombinant vector containing a bacterial selection marker and a replication origin. If the host cell is a eukaryotic cell, the recombinant vector should further comprise a useful expression marker in the eukaryotic expression host.

상술한 재조합 벡터에 의해 형질전환된 숙주세포는 본 발명의 또 다른 측면을 구성한다. 본원 명세서에 사용된 용어 형질전환은 DNA를 숙주로 도입하여 DNA가 염색체 외 인자로서 또는 염색체 통합완성에 의해 복제가능하게 되는 것을 의미한다.The host cells transformed with the recombinant vectors described above constitute another aspect of the present invention. As used herein, the term transformation refers to the introduction of DNA into a host such that the DNA is replicable as an extrachromosomal factor or by chromosomal integration.

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

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 벡터가 도입되어 있는 재조합 미생물에 관한 것이다.In another aspect, the present invention relates to a recombinant microorganism into which said vector has been introduced.

상기 벡터는 적절한 숙주세포로 형질전환되어야 목적단백질이 발현될 수 있는바 본 발명에 있어서, 선호되는 숙주세포는 원핵세포이다. 적합한 원핵 숙주세포는 E. coli DH5α, E. coli JM101, E. coli TOP10, E. coli K12, E.coli W3110, E. coli X1776, E. coli XL1-Blue(Stratagene), E. coli B, E. coli BL21 등을 포함한다. 그러나, FMB101, NM522, NM538 및 NM539와 같은 E. coli 균주 및 다른 원핵생물의 종(species) 및 속(genera)등이 또한 사용될 수 있다. 전술한 E. coli에 덧붙여, 락토바실러스 (lactobacillus) 속 아그로박테리움 (Agrobacterium) 속, 슈도모나스 (Pseudomonas) 속, 리조비움 (Rhizobium) 속, 쉬와넬라 (Shewanella) 속, 로도슈도모나스 (Rhodopseudomonas) 속 균주가 숙주세포로서 이용될 수 있으며, 바람직하게는 Agrobacterium tumefaciens, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium meliloti, Shewanella putrefaciens, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus casei일 수 있다.The vector should be transformed into an appropriate host cell so that the desired protein can be expressed. In the present invention, the preferred host cell is a prokaryotic cell. Suitable prokaryotic host cells include E. coli DH5α, E. coli JM101, E. coli TOP10, E. col i K12, E.coli W3110, E. coli X1776, E. coli XL1-Blue (Stratagene), E. coli B , E. coli BL21, and the like. However, E. coli strains such as FMB101, NM522, NM538 and NM539 and species and genera of other prokaryotes and the like can also be used. In addition to the above-mentioned E. coli, Lactobacillus bacteria (lactobacillus) into Agrobacterium (Agrobacterium) genus Pseudomonas (Pseudomonas), A separation tank emptying (Rhizobium), An and the rest Nella (Shewanella) in, also Pseudomonas (Rhodopseudomonas) sp May be used as a host cell. Preferably, Agrobacterium tumefaciens, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium meliloti, Shewanella putrefaciens, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus casei can be used.

본 발명의 바람직한 실시예에 있어서 사용된 숙주세포는 대장균이다. 대장균(Escherichia coli)은 지금까지 생리학적, 생화학적, 유전학적 연구가 가장 많이 이루어져 있는 세균으로서, 특히 재조합 단백질이나 유용한 대사물질을 생산하는 데 많이 쓰이는 유용한 균주이다. 대장균을 이용하여 재조합 단백질을 생산하면 생산 효율이 높고, 시간과 비용을 단축할 수 있는 등 여러 가지 장점을 가지고 있어, 생물공학의 발전에 중요한 위치를 차지하고 있다. 특히, 왓슨과 크릭에 의해 DNA 이중 나선 구조가 밝혀진 이후, 미생물의 DNA 조작 기술을 여러 유용물질의 생산에 사용하고 있다. 이 DNA 조작 기술은 미생물의 폭넓은 산업적 이용을 가능하게 하였고, 이에 따라 여러 유용 물질을 보다 효율적으로 생산하기 위한 기술도 함께 발전하여 왔으며, 단순한 단백질 생산에서 시작된 생물공학 기술은 현재 매우 다양한 분야에서 유용하게 응용하고 있다.The host cell used in the preferred embodiment of the present invention is Escherichia coli. Escherichia coli is one of the most physiologically, biochemically and genetically studied bacteria, and it is a useful microorganism for producing recombinant proteins and useful metabolites. Production of recombinant proteins using E. coli has many advantages such as high production efficiency, shortened time and cost, and thus occupies an important position in the development of biotechnology. In particular, since DNA double helix structure has been revealed by Watson and Crick, microbial DNA manipulation techniques have been used to produce a variety of useful materials. This DNA manipulation technique has made possible the wide industrial use of microorganisms, and accordingly, a technique for more efficiently producing a variety of useful substances has been developed. Biotechnology technology, which has been started from simple protein production, .

야생형 (WT) 나르 프로모터는 Agrobacterium tumefaciens, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium meliloti 등에 적용이 가능하며, FNR 단백질에 의해 조절되는 나르 프로모터는 hewanella putrefaciens, Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus casei에도 적용될 수 있다. The wild type (WT) Nal promoter can be applied to Agrobacterium tumefaciens, Pseudomonas fluorescens, Rhizobium meliloti, etc. The Nal promoter regulated by FNR protein can be applied to hewanella putrefaciens , Pseudomonas aeruginosa , Pseudomonas stutzeri, Rhodopseudomonas palustris, Lactobacillus casei .

본 발명에서 사용되는 유전자는 숙주세포 내에서 플라스미드 내에 독립적으로 또는 숙주의 염색체에 삽입되어 존재할 수 있음은 당업자에게 자명하다.It will be apparent to those skilled in the art that the gene used in the present invention may be present in the host cell either independently in the plasmid or inserted into the chromosome of the host.

본 발명의 용어 “미호기 (micro-aerobic) 조건”은 배양 배지 내의 용존산소량 (DO level)이 1-5% 범위인 것을 의미한다.The term " micro-aerobic condition " of the present invention means that the dissolved oxygen amount (DO level) in the culture medium is in the range of 1-5%.

본 발명의 일실시예에서는 bioreactor를 이용한 batch 및 fed-batch 진행시 유도 (induction)를 위해서 DO level을 1-2%로 유지하였다. 유도의 기준은 OD600=1.0이며, 그 전에는 DO level 80% 이상의 호기조건을 유지하였다.In one embodiment of the present invention, the DO level was maintained at 1-2% for induction during the batch and fed-batch processes using the bioreactor. The standard of induction was OD600 = 1.0, and before that, aerobic conditions of DO level 80% or more were maintained.

본 발명은 또 다른 관점에서, 상기 재조합 미생물을 배양하여 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 발현시키는 단계; 및 상기 발현된 단백질에 의해 활성화된 대사경로를 통해 생성된 목적물질을 회수하는 단계를 포함하는 목적물질의 제조방법에 관한 것이다.In another aspect of the present invention, there is provided a method for producing a recombinant microorganism, comprising: culturing the recombinant microorganism to express a metabolic pathway protein involved in production of a target substance; And recovering the target substance produced through the metabolic pathway activated by the expressed protein.

본 발명에 있어서, 상기 목적물질은 D형 젖산, 아세토인, (R,R)-2,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 숙신산, 이소부탄올, 1-부탄올, 지방산, 수소, 1-프로판올, 아세톤, 부갑상선 호르몬, 인슐린, 에리스로포이에틴, 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 인터루킨-2, 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자, 아스파라기나아제, 알칼라인 포스파타아제, 레반 프룩토스랜스퍼라아제 및 스트렙토키나아제인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the target material may be at least one selected from the group consisting of D-lactic acid, acetone, ( R, R ) -2,3-butanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, succinic acid, isobutanol, The present invention also relates to a pharmaceutical composition for preventing or treating inflammation caused by fatty acid, hydrogen, 1-propanol, acetone, parathyroid hormone, insulin, erythropoietin, interferon alpha, interferon beta, interferon gamma, interleukin- 2, granulocyte macrophage colony stimulating factor, Lane paracase, and streptokinase, but the present invention is not limited thereto.

본 발명의 상기 재조합 미생물은 필요에 따라 당업계에서 통상적으로 사용되는 배양 방법을 통하여 배양될 수 있으며, 사용될 수 있는 배지 및 배양기간은 필요에 따라 당업자에 의해 임의적으로 선택될 수 있다.The recombinant microorganism of the present invention can be cultured as needed through a culturing method conventionally used in the art, and the culture medium to be used and the culture period can be arbitrarily selected by a person skilled in the art if necessary.

바람직하게 본 발명은 형질 전환된 대장균을 LB(Luria Bertani) 배지에서 배양하여 목적 단백질의 생산을 유도하였다.Preferably, the present invention induces the production of the target protein by culturing the transformed E. coli in LB (Luria Bertani) medium.

본 발명에서 배양을 통해 생산된 목적물질의 수득은, 상기 벡터가 도입된 숙주세포를 배양한 배양물로부터 수득할 수 있으며, 상기 배양물은 숙주세포 자체와 배양액을 모두 포함할 수 있으며, 숙주세포를 배양하는 과정에서 생기는 모든 물질을 포함할 수 있다.The target substance produced by culturing in the present invention may be obtained from a culture obtained by culturing the host cell into which the vector has been introduced. The culture may contain both the host cell itself and the culture medium, and the host cell May include any material that occurs during the course of culturing.

[[ 실시예Example ]]

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

실시예Example 1: 합성  1: Synthesis 나르Narr 프로모터 라이브러리의 구축 Construction of a promoter library

프로모터의 세기를 확인하기 위한 표지 단백질로 사용하기 위해서 GFP를 XmaI 인지 서열, 샤인-달가노 서열 (Shine-Dalgano sequence, SD sequence, AGGAGG) 및 스페이서 서열 (ATTACAAA)을 오버행 (overhang)으로 가지고 있는 서열번호 65의 정방향 프라이머 (XmaI-gfpm-F)와 NotI 인지 서열을 오버행으로 가지는 서열번호 66의 역방향 프라이머 (NotI-gfpm-R)로 PCR 진행하여 증폭시켰다. Sequence with Dalgarno sequence (Shine-Dalgano sequence, SD sequence, AGGAGG) and a spacer sequence (ATTACAAA) with overhangs (overhang) - XmaI recognition sequence, Shine the GFP for use as a marker protein for confirming the strength of the promoter (NotI-gfpm-R) of SEQ ID NO: 66 having the forward primer (XmaI-gfpm-F) of SEQ ID NO: 65 and the NotI recognition sequence as an overhang.

서열번호 65 (XmaI-gfpm-F):SEQ ID NO: 65 (XmaI-gfpm-F):

5’-TCCC CCCGGG AGGAGGATTACAAAATGAGTAAAGGAGAAGAACTTTT-3’ 5'-TCCC CCCGGG AGGAGGATTACAAAATGAGTAAAGGAGAAGAACTTTT-3 '

서열번호 66 (NotI-gfpm-R):SEQ ID NO: 66 (NotI-gfpm-R):

5’-TAAGAAT GCGGCCGC TTAGTGGTGGTGGTGGTGGTGTTTGTAGAGCTCATCGATGC-3’ 5'-TAAGAAT GCGGCCGC TTAGTGGTGGTGGTGGTGGTGTTTGTAGAGCTCATCGATGC-3 '

증폭된 유전자 단편은 Xma I과 Not I을 처리하고, 동일 효소로 처리한 pMW618의 나르 프로모터 염기서열 (양성 대조군 프로모터, positive control nar promoter: 서열번호 62)을 포함하는 pUCN 벡터에 삽입하였다. Xma I 인지 서열과 프로모터의 -10과 -35 보존 서열 사이에 존재하는 스페이서 서열 15 bp를 무작위 서열로 만든 나르 프로모터를 오버행으로 가지는 서열번호 67의 정방향 프라이머 (XmaI-SNPL-gfpm-F)와 Sph I 인지 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 68의 역방향 프라이머 (SphI-gfpm-R)로 확보된 pUCN-gfpm 플라스미드를 주형 DNA로 하여 PCR로 GFP를 증폭하였다. The amplified gene fragment was Xma I and to carry a promoter DNA sequence of pMW618 treated with Not I, treated with the same enzymes: was inserted into the vector containing the pUCN (positive control promoter, positive control nar promoter SEQ ID NO: 62). Xma I (XmaI-SNPL-gfpm-F) and Sph I (SNF-gfpm-F) of SEQ ID NO: 67, which have a nal promoter made by randomly sequencing the spacer sequence of 15 bp existing between the -10 and -35 conserved sequences of the promoter GFP was amplified by PCR using as template DNA the pUCN-gfpm plasmid obtained with the reverse primer (SphI-gfpm-R) of SEQ ID NO: 68 having the recognition sequence as an overhang.

서열번호 67 (XmaI-SNPL-gfpm-F):SEQ ID NO: 67 (XmaI-SNPL-gfpm-F):

5’-TCCC CCCGGG CTCTTGATCGTTATCAAATCCCANNNNNNNNNNNNNNNGTATAATGCCCTT AAAAGGAGGATTACAAAATGAGTAAAGGAGAAG-3‘5'-TCCC CCCGGG CTCTTGATCGTTATCAAATCCCANNNNNNNNNNNNNNNGTATAATGCCCTT AAAAGGAGGATTACAAAATGAGTAAAGGAGAAG-3 '

서열번호 68 (SphI-gfpm-R)SEQ ID NO: 68 (SphI-gfpm-R)

5’-ACAT GCATGC TTAGTGGTGGTGGTGGTGGTGTTTGTAGAGCTCATCGATGC-3’5'-ACAT GCATGC TTAGTGGTGGTGGTGGTGGTGTTTGTAGAGCTCATCGATGC-3 '

증폭된 라이브러리 유전자 단편들은 Xma I과 Sph I을 처리하여 pSTV29 (TAKARA, Japan)에 lac 프로모터를 제거하여 개량한 pSTVM2 벡터의 Xma I과 Sph I 자리에 삽입하였다. 확보된 pSTVM2-SNPL-gfpm 라이브러리 플라스미드는 대장균 TOP10에 형질도입하여 균주 라이브러리를 구축하였다 (도 1). The amplified library gene fragments were inserted into the Xma I and Sph I was treated pSTV29 Xma I vector of pSTVM2 improved by removing the lac promoter (TAKARA, Japan) and Sph I seat. The obtained pSTVM2-SNPL-gfpm library plasmid was transformed into E. coli TOP10 to construct a strain library (Fig. 1).

실시예Example 2: 합성  2: Synthesis 나르Narr 프로모터 라이브러리의 스크리닝 Screening of Promoter Libraries

실시예 1에서 제작한 pSTVM2-SNPL-gfpm 라이브러리 플라스미드를 가지고 있는 대장균을 플라스미드 유지를 위하여 클로람페니콜 50 ug/ml을 첨가한 40 ml의 LB배지 (트립톤 10 g/L, 효모 추출물 5 g/L, 염화나트륨 5 g/L)인 LBC 배지가 들어있는 100 ml flask에서 30℃, 100 rpm 조건에서 12시간 동안 배양했다. 배양한 균주 라이브러리들은 4℃, 7000 rpm 조건의 원심분리기로 10분 동안 원심분리하여 세포들만 모았다. PBS 완충용액 (137 mM 염화 나트륨, 2.7 mM 염화칼륨, 10 mM 제2인산나트륨 (Na2HPO4), 2 mM 제1인산칼륨 (KH2PO4))으로 두 번 세척 후, 같은 완충용액으로 세포 현탁액을 만들었다. 이들은 유세포 분석기 (FACS)의 FL1 채널을 이용하여 선별 (sorting)한 다음, sorting 된 세포들은 LBC 아가 플레이트 위에 도말을 하고 자란 콜로니들은 스크랩하여 다시 LBC배지가 40 ml 들어있는 100 ml 플라스크에서 30℃, 100 rpm에서 배양하였다. 이 과정을 세 번 더 반복하여 확보된 세포들을 도말하여 자란 콜로니를 무작위로 선별하고 96 deep well plate에서 배양하여 그 형광 세기를 측정하였다 (도 2). Escherichia coli having the pSTVM2-SNPL-gfpm library plasmid prepared in Example 1 was inoculated into 40 ml of LB medium (10 g / L of tryptone, 5 g / L of yeast extract, 5 g / L of yeast extract) supplemented with 50 ug / ml of chloramphenicol, Sodium chloride 5 g / L) in a 100 ml flask containing LBC medium for 12 hours at 30 DEG C and 100 rpm. The cultured strain libraries were centrifuged for 10 minutes at 4 ° C and 7000 rpm on a centrifuge to collect only the cells. After washing twice with PBS buffer solution (137 mM sodium chloride, 2.7 mM potassium chloride, 10 mM sodium phosphate diphosphate (Na 2 HPO 4 ), 2 mM potassium phosphate monobasic (KH 2 PO 4 )), The suspension was made. They were sorted using FL1 channel of flow cytometry (FACS), and the sorted cells were plated on LBC agar plates. The colonies were scraped and resuspended in a 100 ml flask containing 40 ml of LBC medium at 30 ° C, 100 rpm. This procedure was repeated three more times, and colonies grown by harvesting the obtained cells were randomly selected and cultured in 96 deep well plates to measure the fluorescence intensity thereof (FIG. 2).

실시예Example 3: 합성  3: Synthesis 나르Narr 프로모터의 세기 분석 Strength analysis of promoter

실시예 2의 라이브러리에서 무작위로 선별한 300 여개 콜로니의 형광세기를 측정하기 위해서 spectrofluorometer를 사용하였다. 96 deep well plate에서 배양한 콜로니들은 4℃, 4000 rpm 조건의 원심분리기를 이용하여 세포를 모은 후, PBS 완충용액으로 세포 현탁액을 만들어서 일부를 형광 측정하였다. 여기 파장 (excitation wavelength)은 470 nm, 방사 파장 (emission wavelength)는 510 nm으로 조건을 잡고 형광을 측정하였다. A spectrofluorometer was used to measure the fluorescence intensities of over 300 colonies randomly selected from the library of Example 2. The colonies cultured on a 96 well deep well plate were collected by centrifugation at 4 ° C and 4000 rpm, and a cell suspension was prepared with PBS buffer to measure a part of the colonies. The excitation wavelength was set to 470 nm, and the emission wavelength was set to 510 nm. Fluorescence was measured.

RBS (ribosomal binding site)나 GFP의 서열이 기존과 다른 것은 제거하고 확보된 68개의 클론에 대해서 세 개의 그룹으로 나눴다. strong 프로모터는 RFU/OD600 값이 5000이상으로 분석된 세포들이며, intermediate과 weak 프로모터는 RFU/OD600은 각각 1000-2000, 1000 이하의 값을 갖는 세포들이다. 여기서 S3-2-64 (strong), W2U-30 (intermediate), 그리고 W2L-29 (weak)는 각 그룹의 대표로 선별하였다 (도 3). The RBS (ribosomal binding site) or GFP sequence was removed and the 68 clones isolated were divided into three groups. The strong promoter is a cell with an RFU / OD600 value of over 5000, and the intermediate and weak promoters are cells with a value of 1000-2000, 1000 or less, respectively, for RFU / OD600. Here, S3-2-64 (strong), W2U-30 (intermediate), and W2L-29 (weak) were selected as representatives of each group (FIG. 3).

실시예Example 4: 합성  4: Synthesis 나르Narr 프로모터의 특성 분석 Characterization of promoter

4-1: 전사 수준에서의 분석4-1: Analysis at the enterprise level

실시예 3에서 선별한 각각의 클론들은 LBC 배지에서 키워 대수기 (log phase)에 도달한 세포들을 모아서 전체 RNA를 추출한 다음 실시간 역전사 중합효소 연쇄반응 (qRT-PCR)을 진행했다. 전체 RNA는 GeneAll 사의 Hybrid-R RNA purification kit를 사용하였고, qRT-PCR은 SensiFASTTM SYBR No-ROX One-step kit를 사용했다. PCR은 5.0 ul의 2X SensiFASTTM SYBR No-ROX One-step mix, 0.1 ul의 역전사효소 (Reverse transcriptase), 0.2 ul의 RNas inhinitor, 0.4 mM 각 유전자의 정방향 및 역방향 프라이머, 2.0 ul의 분리한 전체 RNA, 1.9 ul 디에틸피로카르본산 (diethylpyrocarbonate, DEPC)를 섞어서 진행하였다. qRT-PCR 조건은 45℃ 10분, 95℃ 2분, (95℃ 5초, 60℃ 10초, 72℃ 5초) X 40 cycle로 진행하였다. 확보된 qRT-PCR 정보는 ΔΔCt 로 계산하였다. cysG는 기준 유전자 (reference gene)이고 기존의 nar 프로모터에 의해 발현되는 유전자는 칼리브레이터 (calibrator)로 사용하였다. Each of the clones selected in Example 3 was collected from the cells that reached the log phase in LBC medium, and the whole RNA was extracted and subjected to real-time RT-PCR (qRT-PCR). Hybrid-R RNA purification kit from GeneAll Inc. was used for total RNA, and SensiFAST SYBR No-ROX One-step kit for qRT-PCR. The PCR was carried out using 5.0 μl of 2X SensiFAST SYBR No-ROX One-step mix, 0.1 μl of reverse transcriptase, 0.2 μl of RNas inhinitor, forward and reverse primers of 0.4 mM each gene, 2.0 μl of isolated total RNA , And 1.9 ul diethylpyrocarbonate (DEPC). The qRT-PCR conditions were 40 × cycle at 45 ° C. for 10 minutes, 95 ° C. for 2 minutes, (95 ° C. for 5 seconds, 60 ° C. for 10 seconds, and 72 ° C. for 5 seconds). The obtained qRT-PCR information was calculated as ΔΔCt. cysG is a reference gene and the gene expressed by the existing nar promoter is used as a calibrator.

4-2: 단백질 발현 확인4-2: Confirmation of protein expression

합성 나르 프로모터 (synthetic nar promoter)의 조절에 의하여 발현된 표지 단백질인 GFP의 발현 정도를 확인하기 위해서 SDS-PAGE와 웨스턴 블롯 (western blot)을 진행했다. 배양한 세포를 모아서 20 mM Tris-HCl (pH 8.0)에 풀어서 세포 현탁액을 만든 후, 소니케이션 (sonication)으로 세포를 파쇄하였다. 세포 파쇄액은 원심분리를 진행하여 상등액을 취하여 15% SDS-PAGE에 로딩하였다. his-tag을 인지하는 단일 클론 안티-폴리히스티딘 항체 (monoclonal anti-polyhistidine antibody)와 horseradish peroxidase가 결합된 안티-마우스 IgG 항체 (horseradish peroxidase conjugated anti-mouse IgG)를 사용하여 GFP에 존재하는 his-tag을 검출하였다. GAPDH를 기준 단백질로 사용하였다. SDS-PAGE and western blotting were performed to confirm the expression level of GFP, a marker protein expressed by the control of a synthetic nar promoter. The cultured cells were collected and dissolved in 20 mM Tris-HCl (pH 8.0) to make a cell suspension, and the cells were disrupted by sonication. The cell lysate was centrifuged and supernatant was taken and loaded on 15% SDS-PAGE. (Horseradish peroxidase-conjugated anti-mouse IgG) conjugated with a monoclonal anti-polyhistidine antibody recognizing his-tag and horseradish peroxidase. . GAPDH was used as the reference protein.

4-3: 합성 4-3: Synthesis 나르Narr 프로모터의 염기서열 분석 Sequence analysis of promoter

실시예 3에서 선별한 S3-2-64 (서열번호 1: strong), W2U-30 (서열번호 23: intermediate), 그리고 W2L-29 (서열번호 64: weak)의 합성 나르 프로모터의 염기서열 및 pMW618 나르 프로모터 (서열번호 62: positive/WT)를 분석하였다 (도 5 및 표 1). 그 다음 세기가 가장 센 strong 프로모터 4개 (서열번호 1 내지 4)를 선발하였다.(SEQ ID NO: 1), W2U-30 (SEQ ID NO: 23) and W2L-29 (SEQ ID NO: 64) selected in Example 3 and the nucleotide sequence of pMW618 The Nal promoter (SEQ ID NO: 62: positive / WT) was analyzed (Figure 5 and Table 1). Followed by four strongest promoters with strongest centroids (SEQ ID NOS: 1 to 4).

서열번호 SEQ ID NO: 서열order 합성 프로모터Synthetic promoter 평균세기 (RFU/OD600)Average intensity (RFU / OD600) 표준편차Standard Deviation 1One ATACTGTGTTAGAGAATACTGTGTTAGAGA S3-2-64S3-2-64 58345834 575575 22 ATTCGACAGATGTAAATTCGACAGATGTAA S3-2-72S3-2-72 55935593 370370 33 CAACTCATATCGAACCAACTCATATCGAAC S3-2-24S3-2-24 46164616 3636 44 ATATAGAACGAAATGATATAGAACGAAATG S3-2-91S3-2-91 45784578 590590 55 GACTAAACCTACCTAGACTAAACCTACCTA S3-2-12S3-2-12 45594559 255255 66 AAATCGCACTGCGCCAAATCGCACTGCGCC S3-2-93S3-2-93 45394539 325325 77 CTCACAAGATACCTGCTCACAAGATACCTG S3-2-27S3-2-27 44144414 9999 88 GGACCGATCGGAGCGGGACCGATCGGAGCG S3-2-15S3-2-15 35133513 371371 99 TTAGGGACACTTTAGTTAGGGACACTTTAG S3-1-09S3-1-09 33803380 420420 1010 TTACGTGGTGTGAGATTACGTGGTGTGAGA S3-2-62S3-2-62 32103210 1515 1111 ATGGAAGACCAAAGGATGGAAGACCAAAGG S3-2-40S3-2-40 30893089 245245 1212 AAACAAGCTAATAGGAAACAAGCTAATAGG W1-03W1-03 27942794 185185 1313 CAAAGAGTAAACTATCAAAGAGTAAACTAT S3-1-25S3-1-25 27582758 128128 1414 ATATGGTACGAAGGGATATGGTACGAAGGG W2U-07W2U-07 26802680 198198 1515 ATAGGTAAATTCCTGATAGGTAAATTCCTG S3-1-06S3-1-06 25622562 353353 1616 GCAAGATTTTTTAAAGCAAGATTTTTTAAA S3-1-08S3-1-08 24182418 463463 1717 CGCATGATGAATGGTCGCATGATGAATGGT S3-1-18S3-1-18 23592359 144144 1818 CAAGTGGTTCAAGATCAAGTGGTTCAAGAT W2U-01W2U-01 23072307 429429 1919 ATTTACATTCCAACGATTTACATTCCAACG N-07N-07 20022002 352352 2020 CATGTGGATTGGAATCATGTGGATTGGAAT W2U-06W2U-06 19811981 4343 2121 GAGAGAGTCAAAAATGAGAGAGTCAAAAAT N-11N-11 18631863 6969 2222 GAGACGCGAAGAAACGAGACGCGAAGAAAC W2U-28W2U-28 18621862 265265 2323 TCGGGTTACTAGATTTCGGGTTACTAGATT W2U-30W2U-30 18371837 8585 2424 GCGTTACCGCTCAGAGCGTTACCGCTCAGA W2U-16W2U-16 17571757 214214 2525 TCAAGGGGAAATTGATCAAGGGGAAATTGA W1-08W1-08 17511751 226226 2626 TCCGGTGAATATAGATCCGGTGAATATAGA W2U-14W2U-14 17411741 280280 2727 CATACAATGCAGAAACATACAATGCAGAAA W1-58W1-58 17381738 193193 2828 ACCTGTCAGCAAATGACCTGTCAGCAAATG N-13N-13 17131713 176176 2929 GGCCTAAGCAGAACGGGCCTAAGCAGAACG W2U-05W2U-05 16191619 213213 3030 GAATCACAATACGGAGAATCACAATACGGA N-16N-16 15861586 281281 3131 ACGCCTAAGGCGTTCACGCCTAAGGCGTTC N-04N-04 15091509 187187 3232 ATGCAAAGAACTTATATGCAAAGAACTTAT N-09N-09 15021502 112112 3333 CGACAAGCCATATACCGACAAGCCATATAC W2U-22W2U-22 14921492 166166 3434 ACCGAATGTAACGAGACCGAATGTAACGAG W2U-02W2U-02 14761476 1818 3535 ATAACGCACAGACAAATAACGCACAGACAA W1-44W1-44 14381438 151151 3636 CAAGAGGCAGCGCAGCAAGAGGCAGCGCAG W1-73W1-73 14211421 219219 3737 AGCATAGCAACAGCTAGCATAGCAACAGCT W2U-12W2U-12 14041404 284284 3838 GAAAATAGGCAGTAAGAAAATAGGCAGTAA W1-18W1-18 13111311 105105 3939 GGAAAATTCACAAATGGAAAATTCACAAAT N-03N-03 12881288 156156 4040 TAGCGTACTGGTCCATAGCGTACTGGTCCA W2U-13W2U-13 12571257 9292 4141 CGAGATGAAGCCTAACGAGATGAAGCCTAA W2U-24W2U-24 12571257 146146 4242 ATACAGAGCCGGAACATACAGAGCCGGAAC W2U-15W2U-15 12261226 207207 4343 AATAAATACCAAAAAAATAAATACCAAAAA W1-21W1-21 12251225 3939 4444 GTGAGAAGCAACCAAGTGAGAAGCAACCAA W2U-21W2U-21 11421142 113113 4545 TATCATGTGAGAATATATCATGTGAGAATA N-15N-15 10871087 271271 4646 CAAAACGACGGACCTCAAAACGACGGACCT W1-13W1-13 10671067 3434 4747 CAGGAGTGCAAGCCACAGGAGTGCAAGCCA W2U-29W2U-29 10531053 9494 4848 TAAAACACCATGATCTAAAACACCATGATC W1-89W1-89 10171017 104104 4949 GCTGGAAATAGCCCGGCTGGAAATAGCCCG N-01N-01 983983 266266 5050 TCTAGTAGAGACAACTCTAGTAGAGACAAC W1-19W1-19 963963 6969 5151 ACGCCCGGAGCGGTCACGCCCGGAGCGGTC W2U-11W2U-11 927927 4646 5252 TTTGGCATCGCCCGATTTGGCATCGCCCGA W1-04W1-04 864864 7474 5353 AAGACAGGTAAAAATAAGACAGGTAAAAAT N-14N-14 852852 4848 5454 GACCCACCATCGAAAGACCCACCATCGAAA W2U-04W2U-04 786786 5959 5555 GCCCAATAATCGTCCGCCCAATAATCGTCC W2U-27W2U-27 765765 4141 5656 AATAAGGTGCACATGAATAAGGTGCACATG W2U-08W2U-08 686686 1616 5757 TGGGTCTCCAGGAGGTGGGTCTCCAGGAGG W2U-25W2U-25 677677 5656 5858 CAAGAAAGTACAGGACAAGAAAGTACAGGA W1-48W1-48 676676 1919 5959 GGTCACGAAACGATCGGTCACGAAACGATC W1-06W1-06 595595 9494 6060 GAGTAGAAAAACAATGAGTAGAAAAACAAT N-10N-10 591591 212212 6161 ATGCATCGATAGTCTATGCATCGATAGTCT W1-49W1-49 555555 102102 6262 CGCTGTTTCAGAGCGCGCTGTTTCAGAGCG PositivePositive 294294 88 6363 ACATGAGACTGTTAGACATGAGACTGTTAG N-06N-06 218218 5656 6464 TATTGTAACATCTCCTATTGTAACATCTCC W2L-29W2L-29 161161 22

실시예Example 5: 합성  5: Synthesis 나르Narr 프로모터를 포함하는 재조합 벡터의 제조 Production of recombinant vector containing promoter

5-1: 합성 5-1: Synthesis 나르Narr 프로모터 함유 벡터 The promoter-containing vector

실시예 4에서 선별한 세 종류의 프로모터 (S3-2-64, W2U-30, W2L-29)를 포함하는 플라스미드 제작하기 위하여 pUCNr 플라스미드의 나르 프로모터를 각 프로모터로 교체하였다. 각 프로모터의 교체된 부분을 포함하는 역방향 프로모터 (서열번호 69: PnarS-R, 서열번호 70: PnarI-R, 서열번호 71: PnarW-R)와 인산기가 붙어있고 프로모터의 -10부분에 붙는 정방향 프로모터 (서열번호 72: -10Pnar-F)를 이용하여 pUCNr 플라스미드를 주형으로 하여 PCR을 진행하였다. To construct a plasmid containing the three kinds of promoters (S3-2-64, W2U-30, W2L-29) selected in Example 4, the nal promoter of the pUCNr plasmid was replaced with each promoter. (SEQ ID NO: 69: PnarS-R, SEQ ID NO: 70: PnarI-R, SEQ ID NO: 71: PnarW-R) containing a replaced portion of each promoter and a forward promoter attached to the -10 portion of the promoter (SEQ ID NO: 72: -10Pnar-F), the PCR was carried out using the pUCNr plasmid as a template.

서열번호 69 (PnarS-R):SEQ ID NO: 69 (PnarS-R):

5‘-TCTCTAACACAGTATTGGGATTTGATAACGATCAAG-3’5'-TCTCTAACACAGTATTGGGATTTGATAACGATCAAG-3 '

서열번호 70 (PnarI-R):SEQ ID NO: 70 (PnarI-R):

5‘-AATCTAGTAACCCGATGGGATTTGATAACGATCAAG-3’5'-AATCTAGTAACCCGATGGGATTTGATAACGATCAAG-3 '

서열번호 71 (PnarW-R):SEQ ID NO: 71 (PnarW-R):

5‘-GGAGATGTTACAATATGGGATTTGATAACGATCAAG-3‘5'-GGAGATGTTACAATATGGGATTTGATAACGATCAAG-3 '

서열번호 72 (-10Pnar-F):SEQ ID NO: 72 (-10 Pnar-F):

5‘-GTATAATGCCCTTAAATCTAGA-3‘5'-GTATAATGCCCTTAAATCTAGA-3 '

이렇게 각각 만들어진 플라스미드는 pUCNrS (S3-2-64 strong nar 프로모터 포함), pUCNrI (W2U-30 intermediate nar 프로모터 포함), pUCNrW (W2L-29 weak nar 프로모터 포함)으로 각각 명명하였다 (도 6). Each of these plasmids was named pUCNrS (including the S3-2-64 strong nar promoter), pUCNrI (including the W2U-30 intermediate nar promoter), and pUCNrW (including the W2L-29 weak nar promoter) (Fig. 6).

5-2: D형 젖산 생산을 위한 벡터5-2: Vector for the production of lactic acid type D

D형 젖산을 생산하기 위해서 류코노스톡 시트리움에서 유래한 젖산 탈수소효소 (lactate dehydrogenase)를 코딩하는 유전자인 ldhD를 클로닝하기 위해서 류코노스톡 시트리움 (Leuconostoc citreum)의 gDNA를 주형으로하고, Xba I 인지 서열과 SD 서열, 스페이서 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 73의 정방향 프라이머 (ldhD-citreum-F-XbaI)와 Not I 인지 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 74의 역방향 프라이머 ( ldhD-citreum-R-NotI)를 사용하여 ldhD 유전자를 증폭하였다. In order to produce type D lactic acid, in order to clone ldhD , a gene encoding lactate dehydrogenase derived from Ryukonosost Citrium , gDNA of Leuconostoc citreum is used as a template and Xba I (LdhD-citreum-F-XbaI) of SEQ ID NO: 73 having an overlapping sequence of the recognition sequence and the SD sequence and the spacer sequence, and Not I The ldhD gene was amplified using the reverse primer (ldhD-citreum-R-Notl) of SEQ ID NO: 74 with the recognition sequence as an overhang.

서열번호 73 (ldhD-citreum-F-XbaI):SEQ ID NO: 73 (ldhD-citreum-F-XbaI):

5’-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGAAGATTTTTGCTTATGGT-3’5'-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGAAGATTTTTGCTTATGGT-3 '

서열번호 74 (ldhD-citreum-R-NotI):SEQ ID NO: 74 (ldhD-citreum-R-Notl):

5’-TTCCCTT GCGGCCGC TTAATACTTTACAGCAATACTT-3’5'-TTCCCTT GCGGCCGC TTAATACTTTACAGCAATACTT-3 '

실시예 5-1에서 제작한 pUCNrS, pUCNrI, pUCNrW의 Xba I과 Not I 위치에 증폭된 ldhD를 넣고 확보된 플라스미드를 NrL, NrSL, NrIL and NrWL으로 명명하였다 (도 7). The plasmids obtained by inserting the ldhD amplified at positions Xba I and Not I of pUCNrS, pUCNrI and pUCNrW prepared in Example 5-1 were named NrL, NrSL, NrIL and NrWL (FIG. 7).

5-3: (5-3: ( R,RR, R )형 2,3-) Type 2,3- BDOBDO 생산을 위한 벡터 Vector for production

(R,R)형 2,3-BDO를 생산하기 위해서 대장균 (E.coli) 유래의 아세토히도록산 생성효소를 코딩하는 ilvBN, 락토코쿠스 락티스 (Lactococcus lactis) 유래의 아세토락테이트 탈탄산효소를 코딩하는 aldB, 맥주 효모균 (Saccharomyces cerevisiae) 유래의 부탄디올 탈수소효소 (butanediol dehydrogenase)를 코딩하는 BDH1을 각 균주의 gDNA를 주형으로 하여 유전자를 증폭하였다. ilvBNXba I 인지 서열과 SD 서열, 스페이서 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 75의 정방향 프라이머 (ilvB-EC-F-XbaI)와 Not I 인지 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 76의 역방향 프라이머 (ilvN-EC-R-NotI), aldB는 Xba I 인지 서열과 SD 서열, 스페이서 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 77의 정방향 프라이머 (aldB-LL-F-XbaI)와 Not I 인지 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 78의 역방향 프라이머 (aldB-LL-R-NotI), BDH1Xma I 인지 서열과 SD 서열, 스페이서 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 79의 정방향 프라이머 (bdh1-SC-F-XmaI)와 Not I 인지 서열을 오버행으로 갖는 서열번호 80의 역방향 프라이머 (bdh1-SC-R-NotI)를 사용하였다. IlvBN encoding an acetohydrolic acid- producing enzyme derived from E. coli to produce (R, R) type 2,3-BDO, acetolactate decarboxylase derived from Lactococcus lactis AldB encoding yeast , bacillus yeast ( Saccharomyces The gene was amplified using BDH1 encoding butanediol dehydrogenase derived from S. cerevisiae as a template of gDNA of each strain. ilvBN the Xba I recognition sequence and the SD sequence, having a spacer sequence as an overhang sequence number 75 of the forward primer (ilvB-EC-F-XbaI ) and a Not I recognition having the sequence as an overhang sequence number 76 reverse primers (ilvN-EC of -R-NotI), aldB is the Xba I recognition sequence and the SD sequence, the forward primer of SEQ ID NO: 77 having a spacer sequence with overhangs (aldB-LL-F-XbaI ) SEQ ID NO: 78 having a sequence with overhangs that the Not I reverse primer (aldB-LL-R-NotI ), bDH1 is Xma I recognition sequence and the SD sequence, the overhang of SEQ ID NO: 79 of the forward primer sequence that the (bdh1-SC-F-XmaI ) and Not I having the spacer sequence with overhangs (Bdh1-SC-R-NotI) of SEQ ID NO: 80 was used as the primer.

서열번호 75 (ilvB-EC-F-XbaI):SEQ ID NO: 75 (ilvB-EC-F-XbaI):

5’-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGGCAAGTTCGGGCA-3’5'-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGGCAAGTTCGGGCA-3 '

서열번호 76 (ilvN-EC-R-NotI):SEQ ID NO: 76 (ilvN-EC-R-Notl):

5’-TTCCCTT GCGGCCGC TTACTGAAAAAACACCGCGAT-3’5'-TTCCCTT GCGGCCGC TTACTGAAAAAACACCGCGAT-3 '

서열번호 77 (aldB-LL-F-XbaI):SEQ ID NO: 77 (aldB-LL-F-XbaI):

5‘-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGACAGAAATCACACAACTT-3’5'-CTAG TCTAGA AGGAGGATTACAAAATGACAGAAATCACACAACTT-3 '

서열번호 78 (aldB-LL-R-NotI):SEQ ID NO: 78 (aldB-LL-R-NotI):

5‘-TTCCCTT GCGGCCGC TCATTCAGCTACATCGATATC-3’5'-TTCCCTT GCGGCCGC TCATTCAGCTACATCGATATC-3 '

서열번호 79 (bdh1-SC-F-XmaI):SEQ ID NO: 79 (bdh1-SC-F-XmaI):

5‘-TCCC CCCGGG AGGAGGATTACAAAATGAGAGCTTTGGCATATTTC-3’5'-TCCC CCCGGG AGGAGGATTACAAAATGAGAGCTTTGGCATATTTC-3 '

서열번호 80 (bdh1-SC-R-NotI):SEQ ID NO: 80 (bdh1-SC-R-NotI):

5‘-TTCCCTT GCGGCCGC TTACTTCATTTCACCGTGATT-3’5'-TTCCCTT GCGGCCGC TTACTTCATTTCACCGTGATT-3 '

PCR로 증폭한 유전자는 실시예 5-1에서 제작한 pUCNrS, pUCNrI, pUCNrW에 각 제한효소로 절단한 부위에 삽입하였다. The gene amplified by PCR was inserted into the restriction enzyme cleaved site in pUCNrS, pUCNrI, and pUCNrW prepared in Example 5-1.

2,3-BDO 생합성 대사회로에 쓰이는 유전자 중에서 먼저 ilvBN을 pSTVM2에 서브클로닝 (sub-cloning) 하기 위해서 플라스미드는 서열번호 81의 정방향 프라이머 (pSTVM2-pUC-sub-USER-3-F)와 서열번호 82의 역방향 프라이머 (pSTVM2-pUC-sub-USER-1-R)를 사용하여 증폭시키고, 각 프로모터와 ilvBN , 터미네이터를 함께 증폭하기 위해서 pUCNrS-ilvBN, pUCNrI-ilvBN, pUCNrW-ilvBN을 각각 주형으로 하여 서열번호 83의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-1-F)와 서열번호 84의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-3-R)를 이용하여 유전자 증폭하였다. In order to sub-clone ilvBN into pSTVM2 among the genes used in the 2,3-BDO biosynthetic metabolic pathway, the plasmid contains the forward primer (pSTVM2-pUC-sub-USER-3-F) PUCNrI-ilvBN, pUCNrI-ilvBN and pUCNrW-ilvBN were used as templates for amplification of each promoter, ilvBN and terminator together, using the reverse primer (pSTVM2-pUC-sub-USER-1-R) The gene was amplified using the forward primer (pUC-sub-USER-1-F) of SEQ ID NO: 83 and the reverse primer (pUC-sub-USER-3-R)

서열번호 81 (pSTVM2-pUC-sub-USER-3-F):SEQ ID NO: 81 (pSTVM2-pUC-sub-USER-3-F):

5‘-AGACAGUCATAAGTGCGG-3’5'-AGACAGUCATAAGTGCGG-3 '

서열번호 82 (pSTVM2-pUC-sub-USER-1-R):SEQ ID NO: 82 (pSTVM2-pUC-sub-USER-1-R):

5‘-ATGCAACUCGTAGGACAG-3‘5'-ATGCAACUCGTAGGACAG-3 '

서열번호 83 (pUC-sub-USER-1-F):SEQ ID NO: 83 (pUC-sub-USER-1-F):

5‘-AGTTGCAUCCCGACTGGAAAGCG-3‘5'-AGTTGCAUCCCGACTGGAAAGCG-3 '

서열번호 84 (pUC-sub-USER-3-R):SEQ ID NO: 84 (pUC-sub-USER-3-R):

5‘-ACTGTCUATGCGGTGTGAAATACCG-3‘5'-ACTGTCUATGCGGTGTGAAATACCG-3 '

증폭된 두 단편들은 USER 효소를 이용하여 ligation을 진행하여 플라스미드를 확보하였다. 서브클로닝된 플라스미드는 각각 Si, Ii, Wi로 명명하였다 (도 10A, 10B 및 10C).The amplified fragments were ligated using USER enzyme to obtain a plasmid. The subcloned plasmids were designated Si, Ii, and Wi, respectively (FIGS. 10A, 10B, and 10C).

SiWa 플라스미드를 확보하기 위해서 pUCNrS-ilvBN을 주형으로 하여 S3-2-64 (서열번호 1: strong nar 프로모터)와 ilvBN 유전자, 터미네이터를 함께 증폭하기 위하여 서열번호 83의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-1-F)와 서열번호 85의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-2-R)를 사용하였으며, pUCNrW-aldB를 주형으로 하여 W2L-29 (서열번호 64: weak nar 프로모터)와 aldB 유전자, 터미네이터를 함께 증폭하기 위해서 서열번호 86의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-2-F)와 서열번호 84의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-3-R)를 사용하여 유전자 증폭을 진행하였다. In order to secure the SiWa plasmid, pUCNrS-ilvBN was used as a template and S3-2-64 (SEQ ID NO: 1: strong nar promoter) and ilvBN (PUC-sub-USER-1-F) of Sequence No. 83 and a reverse primer (pUC-sub-USER-2-R) of SEQ ID NO: 85 were used for amplification of the pUCNrW- W2L-29 (SEQ ID NO: 64: weak nar promoter) and aldB (PUC-sub-USER-2-F) of SEQ ID NO: 86 and a reverse primer (pUC-sub-USER-3-R) of SEQ ID NO: 84 to amplify the gene and the terminator together Respectively.

서열번호 85 (pUC-sub-USER-2-R):SEQ ID NO: 85 (pUC-sub-USER-2-R):

5‘-ACATGGAUATGCGGTGTGAAATACC-3’5'-ACATGGAUATGCGGTGTGAAATACC-3 '

서열번호 86 (pUC-sub-USER-2-F):SEQ ID NO: 86 (pUC-sub-USER-2-F):

5‘-ATCCATGUCCCGACTGGAAAGCG-3’5'-ATCCATGUCCCGACTGGAAAGCG-3 '

마찬가지로 증폭한 ilvBN과 aldB, 그리고 증폭된 pSTVM2, ilvBN, aldB PCR 단편들은 USER 효소를 이용하여 ligation을 진행하여 최종 SiWa 플라스미드를 확보하였다 (도 12A). Similarly, ilvBN and aldB amplified, and pSTVM2, ilvBN and aldB PCR fragments amplified were ligation using USER enzyme to obtain final SiWa plasmid (FIG. 12A).

SWS 플라스미드는 pUCNrS-ilvBN, pUCNrW-aldB, pUCNrS-bdh1 플라스미드를 각 주형으로 하여 프로모터, 유전자, 터미네이터 부분을 한번에 증폭하였다. ilvBN은 서열번호 83의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-1-F)와 서열번호 85의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-2-R), aldB는 서열번호 86의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-2-F)와 서열번호 87의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-5-R), BDH1은 서열번호 88의 정방향 프라이머 (pUC-sub-USER-5-F)와 서열번호 84의 역방향 프라이머 (pUC-sub-USER-3-R)를 사용하여 PCR을 진행하였다. 확보된 pSTVM2, ilvBN, aldB, BDH1의 PCR 산물은 USER 효소를 이용하여 ligation 진행 후 최종 SWS 플라스미드를 확보하였다. The SWS plasmid was constructed by amplifying the promoter, the gene, and the terminator portion at once using the pUCNrS-ilvBN, pUCNrW-aldB and pUCNrS-bdh1 plasmids as templates. (pUC-sub-USER-1-F) of SEQ ID NO: 83, reverse primer (pUC-sub-USER-2-R) of SEQ ID NO: 85, aldB is a forward primer of SEQ ID NO: 86 (PUC-sub-USER-5-F) of SEQ ID NO: 88 and pUC-sub-USER-5-F of SEQ ID NO: PCR was carried out using the reverse primer (pUC-sub-USER-3-R). The PCR products of pSTVM2, ilvBN, aldB, and BDH1 were ligated using USER enzyme and the final SWS plasmid was obtained.

서열번호 87 (pUC-sub-USER-5-R):SEQ ID NO: 87 (pUC-sub-USER-5-R):

5‘-ATCGCATAUATGCGGTGTGAAATACCG-3’5'-ATCGCATAUATGCGGTGTGAAATACCG-3 '

서열번호 88 (pUC-sub-USER-5-F):SEQ ID NO: 88 (pUC-sub-USER-5-F):

5‘-ATATGCGAUCCCGACTGGAAAGCGACATGGAUATGCGGTGTGAAATACC-3’5'-ATATGCGAUCCCGACTGGAAAGCGACATGGAUATGCGGTGTGAAATACC-3 '

실시예Example 6: 합성 프로모터를 이용한 D형 젖산의 생산 6: Production of D-lactic acid using synthetic promoter

형질전환을 통하여 실시예 5에서 제조한 재조합 플라스미드가 도입된 대장균 W023을 100 ug/ml 암피실린 혹은 50 ug/ml 클로람페니콜을 함유한 3 ml 배지에 종배양하였다. 37℃, 250 rpm에서 12시간 배양한 후, 100 ug/ml 암피실린 혹은 100 ug/ml 암피실린과 50 ug/ml 클로람페니콜이 포함된 40 ml LB 배지가 들어있는 100 ml 플라스크에 초기 OD600 값이 0.05가 되도록 접종하여 30℃, 250 rpm에서 OD600 값이 1.0에 도달할 때까지 호기조건으로 배양하다가 OD600 값이 1.0에 도달하면 100 rpm으로 전환하여 미호기 조건으로 배양을 진행하여 D형 젖산을 생산했다. D형 젖산의 생산의 경우에는 배지의 pH를 유지하기 위하여 배양 전에 탄산칼슘 (CaCO3)를 배지에 추가하였다. Escherichia coli W023 into which the recombinant plasmid prepared in Example 5 was introduced was transformed into 3 ml of medium containing 100 ug / ml of ampicillin or 50 ug / ml of chloramphenicol. After incubation at 37 ° C and 250 rpm for 12 hours, 100 ml of a 100 ml flask containing 100 μg / ml of ampicillin or 100 μg / ml of ampicillin and 40 ml of LB medium containing 50 μg / ml of chloramphenicol had an initial OD 600 value of 0.05 to inoculation to produce the D-type lactic acid to proceed with the cultivation by Miho group condition OD 600 value when while cultured in aerobic conditions until reaching a 1.0 OD 600 value reaches 1.0 switched to 100 rpm at 30 ℃, 250 rpm did. In the case of the production of lactic acid D, calcium carbonate (CaCO 3 ) was added to the medium prior to incubation to maintain the pH of the medium.

그 결과, 20시간의 배양을 진행했을 때, NrL, NrSL, NrIL, NrWL이 생산한 D형 젖산의 농도는 각각 18.56 ± 0.59, 18.66 ± 0.42, 18.51 ± 0.38, 18.27 ± 0.07 g/L로 측정되었다 (도 8). As a result, the concentrations of D-lactic acid produced by NrL, NrSL, NrIL and NrWL were 18.56 ± 0.59, 18.66 ± 0.42, 18.51 ± 0.38, and 18.27 ± 0.07 g / L, respectively (Fig. 8).

NrSL이 다른 프로모터들에 비해 생산량이 높게 나와서 배지에서 용존산소량 (DO)을 조절하기 위하여 유가식 배양 (fed-batch fermentation)을 진행하였다. 1 L 배양액을 3 L 용량의 발효기에서 배양을 진행하였으며, 30℃, 500 rpm에서 초기 용존산소량을 80% 이상 유지하다가 OD600 값이 10.0에 도달하면 용존산소량을 1-2%로 유지하였다. 유가식 배양에 쓰이는 배양액은 MR배지로 조성은 13.5 g/L 제2인산칼륨 (KH2PO4), 4.0 g/L 인산암모늄 ((NH4)2HPO4), 1.7 g/L 시트르산 (citric acid), 1.2 g/L 황화마그네슘 (MgSO4·7H2O), 100X Trace metal solution (TMS)이며 20 g/L 포도당 (glucose)을 추가로 첨가하였다. 100X TMS는 10 g/L 황화철 (FeSO4·7H2O), 2.0 g/L 염화칼슘 (CaCl2·2H2O), 2.25 g/L 황화아연 (ZnSO4·7H2O), 0.5 g/L 황화망간 (MnSO4·5H2O), 1.0 g/L 황화구리 (CuSO4·5H2O), 0.1 g/L 몰리브덴산암모늄 ((NH4)6Mo7O24·7H2O), 0.23 g/L 사붕산나트륨 (Na2B4O7·10H2O)으로 구성되어있으며, 1 L의 배지 당 10 ml의 TMS를 넣어주었다. 배지의 pH를 7.0으로 유지하기 위하여 5 N 암모니아수를 사용하였다. 탄소원과 질소원을 일정량 유지하기 위해서 포도당의 농도가 10 g/L 이하가 되면 800 g/L 포도당 농축액과 50 g/L 효모추출물, 15 g/L 트립톤, 15 g/L 황화마그네슘 (MgSO4·7H2O), 5 g/L 제2인산칼륨 (KH2PO4) 혼합 농축액을 배양액에 추가로 넣어주었다. NrSL produced higher yields than other promoters and fed-batch fermentation was performed to control the dissolved oxygen (DO) in the medium. 1 L culture medium was cultured in a 3 L capacity fermenter. The initial dissolved oxygen level was kept at 80% at 30 ° C and 500 rpm. When the OD 600 value reached 10.0, the dissolved oxygen level was maintained at 1-2%. The culture medium used for fed-batch culture was MR medium containing 13.5 g / L potassium diphosphate (KH 2 PO 4 ), 4.0 g / L ammonium phosphate ((NH 4 ) 2 HPO 4 ), 1.7 g / L citric acid), was added at 1.2 g / L magnesium sulfate (MgSO4 · 7H 2 O), 100X Trace metal solution (TMS) is added to 20 g / L glucose (glucose). 100X TMS was prepared by adding 10 g / L FeSO 4 · 7H 2 O, 2.0 g / L calcium chloride (CaCl 2 · 2H 2 O), 2.25 g / L zinc sulfide (ZnSO 4 · 7H 2 O) (MnSO 4 .5H 2 O), 1.0 g / L copper sulfide (CuSO 4 .5H 2 O), 0.1 g / L ammonium molybdate ((NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 .7H 2 O) g / L sodium tetraborate (Na 2 B 4 O 7 · 10H 2 O), and 10 ml of TMS was added per 1 L of culture medium. 5 N ammonia water was used to maintain the pH of the medium at 7.0. When the concentration of glucose 10 g / L or less in order to maintain the carbon source and nitrogen source, a certain amount 800 g / L glucose concentrate and 50 g / L yeast extract, 15 g / L tryptone, 15 g / L magnesium sulfate (MgSO 4 · 7H 2 O) and 5 g / L potassium phosphate (KH 2 PO 4 ) mixed concentrate were added to the culture solution.

세포의 성장을 관찰하기 위해서는 분광광도계를 이용한 균체량 측정법을 이용하였고, 각 배양에서 일부 발효액을 취하여 600 nm의 파장에서 흡광도를 측정하였다. 또한, 포도당 소모와 D형 젖산, (R,R)-2,3-BDO를 포함한 다양한 유기산 분석을 위하여 HPLC를 사용하였고 검출기로 RID를 사용하였다. 각 시간별로 확보한 발효액은 원심분리를 하여 세포와 배지를 분리한 후에 배지만 확보하고, 확보된 배지는 여과와 필터를 거쳐서 분석 진행하였다. In order to observe the growth of the cells, a bacterial mass spectrophotometer was used, and in some cultures, some fermentation broth was taken and the absorbance was measured at a wavelength of 600 nm. In addition, HPLC was used for the analysis of various organic acids including glucose consumption, D-lactic acid, and ( R, R ) -2,3-BDO, and RID was used as a detector. The fermentation liquid obtained by each hour was centrifuged to separate the cells and the culture medium, and the culture medium was secured. The obtained culture medium was analyzed through filtration and filtration.

그 결과, 양성 대조군으로 키운 NrL은 배양한지 23시간이 되었을 때 79.00 g/L의 D형 젖산을 생산하였으며 그 때의 대당수율과 생산성은 각각 0.67 g/g-glucose, 3.47 g/L/h으로 계산되었다. NrSL의 경우에는 23시간의 배양을 진행했을 때, 생산량, 대당수율, 생산성이 각각 105.56 g/L, 0.71 g/g-glucose, 4.59 g/L/h으로 측정되었다 (도 9). As a result, NrL, which was grown as a positive control, produced 79.00 g / L of D-lactic acid at 23 hours after cultivation. The yield and productivity of the NrL were 0.67 g / g-glucose and 3.47 g / L / h . In the case of NrSL, the yield, productivity and productivity were measured as 105.56 g / L, 0.71 g / g-glucose and 4.59 g / L / h, respectively, when cultured for 23 hours (FIG.

실시예Example 7: 합성 프로모터를 이용한 2,3- 7: Synthesis of 2,3- BDO의BDO's 생산 production

(R,R)-2,3-BDO 생합성 회로에 쓰이는 세 개의 유전자인 ilvBN, aldB, bdh1를 합성 프로모터의 조절을 받아서 발현할 수 있도록 클로닝을 진행하였으며, 2,3-BDO 생합성 회로의 중간물질인 아세토인을 생산 많이 하는 조합을 찾기 위해 ilvBN을 pSTVM2 플라스미드에 서브 클로닝을 진행하였다. 이렇게 실시예 5에서 서브클로닝 된 플라스미드는 각각 Si, Ii, Wi로 명명하였다 (도 10). 이들은 NrSa, NrIa, NrWa와 함께 발현하여 아세토인 (acetoin)의 생산량을 비교하였다. 아세토인은 대장균이 가지고 있는 알코올 탈수소효소들의 반응으로 일부 (R,R)-2,3-BDO로 전환되기 때문에 두 요소를 다 확인하였다. ( R, R ) -2,3-BDO biosynthetic circuit, ilvBN, aldB, and bdh1 were synthesized under the control of a synthetic promoter and cloned. The intermediate of 2,3-BDO biosynthesis circuit IlvBN was subcloned into the pSTVM2 plasmid in order to find a combination that produced a large amount of acetone. Thus, the plasmids subcloned in Example 5 were named Si, Ii, and Wi, respectively (Fig. 10). They were expressed with NrSa, NrIa, and NrWa to compare the production of acetoin. Acetone was converted to some ( R, R ) -2,3-BDO by the reaction of alcohol dehydrogenases of Escherichia coli.

그 결과, 20 g/L의 포도당이 있는 조건에서 배양한 지 48시간이 되었을 때 양성 대조군인 Ni+NrNa의 경우 6.66 g/L의 아세토인과 1.30 g/L의 (R,R)-2,3-BDO를 생산하였다. Wi가 포함된 조합을 제외한 대부분의 조합에서 양성 대조군과 유사한 양을 보였으며, 특히 Si+NrWa는 아세토인과 (R,R)-2,3-BDO 총합이 가장 높았고, Ii+NrIa는 acetoin의 양이 높게 나왔다 (도 11). As a result, in the positive control group Ni + NrNa, 6.66 g / L of acetone and 1.30 g / L of ( R, R ) -2, 3-BDO. ( R, R ) -2,3-BDO and Ii + NrIa showed the highest amount of acetone and acetoin, respectively. (Fig. 11).

그 다음, 두 조합을 하나의 플라스미드로 각각 만들어서 NrSb, NrIb, NrWb와 조합을 이루어 2,3-BDO의 생산을 비교하였다. (R,R)-2,3-BDO 생산량은 양성 대조군으로 쓰인 NiNa + NrNb 조합이 8.17 ± 0.85 g/L의 생산량을 보인 반면, SiWa + NrSb 조합이 9.67 ± 0.18 g/L로 가장 많은 양이 검출되었다 (도 12). Next, the production of 2,3-BDO was compared in combination with NrSb, NrIb, and NrWb by making two combinations each as one plasmid. The production of ( R, R ) -2,3-BDO showed the highest yield of 8.17 ± 0.85 g / L for the NiNa + NrNb combination used as the positive control, while the highest for the SiWa + NrSb combination was 9.67 ± 0.18 g / (Fig. 12).

마지막으로, 상기 조합을 하나의 플라스미드로 만들어 SiWaSb을 확보한 후, 실시예 6과 동일한 유가식 배양을 진행하였다. 유가식 배양은 초기에 20 g/L 포도당이 포함된 MR 배지에서 진행하였으며, 포도당의 농도가 10 g/L이하로 떨어지면 포도당과 배지를 추가로 넣어주었다. Finally, the above combination was made into a single plasmid to obtain SiWaSb, followed by the same fed-batch culture as in Example 6. The fed-batch culture was initially performed in MR medium containing 20 g / L glucose. When the glucose concentration dropped below 10 g / L, glucose and medium were added.

그 결과, 48시간 배양을 통해 확보된 (R,R)-2,3-BDO의 생산량, 대당수율, 생산성은 각각 87.95 g/L, 0.35 g/g-glucose, 1.87 g/L/h으로 측정되었다 (도 14).As a result, the productivity, yield and productivity of ( R, R ) -2,3-BDO obtained through 48-hour cultivation were measured as 87.95 g / L, 0.35 g / g-glucose and 1.87 g / L / h, respectively (Fig. 14).

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

<110> AJOU UNIVERSITY INDUSTRY-ACADEMIC COOPERATION FOUNDATION <120> Enhanced nar Promoter and Method for Producing Biochemical Using the Same <130> P16-B311 <160> 88 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-64 <400> 1 atactgtgtt agaga 15 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-72 <400> 2 attcgacaga tgtaa 15 <210> 3 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-24 <400> 3 caactcatat cgaac 15 <210> 4 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-91 <400> 4 atatagaacg aaatg 15 <210> 5 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-12 <400> 5 gactaaacct accta 15 <210> 6 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-93 <400> 6 aaatcgcact gcgcc 15 <210> 7 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-27 <400> 7 ctcacaagat acctg 15 <210> 8 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-15 <400> 8 ggaccgatcg gagcg 15 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FOUNDATION &Lt; 120 > Enhanced Narn Promoter and Method for Producing Biochemical Using          the Same &Lt; 130 > P16-B311 <160> 88 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-64 <400> 1 atactgtgtt agaga 15 <210> 2 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-72 <400> 2 attcgacaga tgtaa 15 <210> 3 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-24 <400> 3 caactcatat cgaac 15 <210> 4 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-91 <400> 4 atatagaacg aaatg 15 <210> 5 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-12 <400> 5 gactaaacct accta 15 <210> 6 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-93 <400> 6 aaatcgcact gcgcc 15 <210> 7 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-27 <400> 7 ctcacaagat acctg 15 <210> 8 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-15 <400> 8 ggaccgatcg gagcg 15 <210> 9 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-1-09 <400> 9 ttagggacac tttag 15 <210> 10 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-62 <400> 10 ttacgtggtg tgaga 15 <210> 11 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-2-40 <400> 11 atggaagacc aaagg 15 <210> 12 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-03 <400> 12 aaacaagcta atagg 15 <210> 13 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-1-25 <400> 13 caaagagtaa actat 15 <210> 14 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-07 <400> 14 atatggtacg aaggg 15 <210> 15 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-1-06 <400> 15 ataggtaaat tcctg 15 <210> 16 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-1-08 <400> 16 gcaagatttt ttaaa 15 <210> 17 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> S3-1-18 <400> 17 cgcatgatga atggt 15 <210> 18 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-01 <400> 18 caagtggttc aagat 15 <210> 19 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-07 <400> 19 atttacattc caacg 15 <210> 20 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-06 <400> 20 catgtggatt ggaat 15 <210> 21 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-11 <400> 21 gagagagtca aaaat 15 <210> 22 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-28 <400> 22 gagacgcgaa gaaac 15 <210> 23 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-30 <400> 23 tcgggttact agatt 15 <210> 24 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-16 <400> 24 gcgttaccgc tcaga 15 <210> 25 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-08 <400> 25 tcaaggggaa attga 15 <210> 26 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-14 <400> 26 tccggtgaat ataga 15 <210> 27 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-58 <400> 27 catacaatgc agaaa 15 <210> 28 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-13 <400> 28 acctgtcagc aaatg 15 <210> 29 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-05 <400> 29 ggcctaagca gaacg 15 <210> 30 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-16 <400> 30 gaatcacaat acgga 15 <210> 31 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-04 <400> 31 acgcctaagg cgttc 15 <210> 32 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-09 <400> 32 atgcaaagaa cttat 15 <210> 33 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-22 <400> 33 cgacaagcca tatac 15 <210> 34 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-02 <400> 34 accgaatgta acgag 15 <210> 35 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-44 <400> 35 ataacgcaca gacaa 15 <210> 36 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-73 <400> 36 caagaggcag cgcag 15 <210> 37 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-12 <400> 37 agcatagcaa cagct 15 <210> 38 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-18 <400> 38 gaaaataggc agtaa 15 <210> 39 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-03 <400> 39 ggaaaattca caaat 15 <210> 40 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-13 <400> 40 tagcgtactg gtcca 15 <210> 41 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-24 <400> 41 cgagatgaag cctaa 15 <210> 42 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-15 <400> 42 atacagagcc ggaac 15 <210> 43 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-21 <400> 43 aataaatacc aaaaa 15 <210> 44 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-21 <400> 44 gtgagaagca accaa 15 <210> 45 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-15 <400> 45 tatcatgtga gaata 15 <210> 46 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-13 <400> 46 caaaacgacg gacct 15 <210> 47 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-29 <400> 47 caggagtgca agcca 15 <210> 48 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-89 <400> 48 taaaacacca tgatc 15 <210> 49 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-01 <400> 49 gctggaaata gcccg 15 <210> 50 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-19 <400> 50 tctagtagag acaac 15 <210> 51 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-11 <400> 51 acgcccggag cggtc 15 <210> 52 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-04 <400> 52 tttggcatcg cccga 15 <210> 53 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-14 <400> 53 aagacaggta aaaat 15 <210> 54 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-04 <400> 54 gacccaccat cgaaa 15 <210> 55 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-27 <400> 55 gcccaataat cgtcc 15 <210> 56 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-08 <400> 56 aataaggtgc acatg 15 <210> 57 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2U-25 <400> 57 tgggtctcca ggagg 15 <210> 58 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-48 <400> 58 caagaaagta cagga 15 <210> 59 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-06 <400> 59 ggtcacgaaa cgatc 15 <210> 60 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-10 <400> 60 gagtagaaaa acaat 15 <210> 61 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W1-49 <400> 61 atgcatcgat agtct 15 <210> 62 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Positive <400> 62 cgctgtttca gagcg 15 <210> 63 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> N-06 <400> 63 acatgagact gttag 15 <210> 64 <211> 15 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> W2L-29 <400> 64 tattgtaaca tctcc 15 <210> 65 <211> 47 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> XmaI-gfpm-F <400> 65 tccccccggg aggaggatta caaaatgagt aaaggagaag aactttt 47 <210> 66 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NotI-gfpm-R <400> 66 taagaatgcg gccgcttagt ggtggtggtg gtggtgtttg tagagctcat cgatgc 56 <210> 67 <211> 94 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> XmaI-SNPL-gfpm-F <400> 67 tccccccggg ctcttgatcg ttatcaaatc ccannnnnnn nnnnnnnngt ataatgccct 60 taaaaggagg attacaaaat gagtaaagga gaag 94 <210> 68 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> SphI-gfpm-R <400> 68 acatgcatgc ttagtggtgg tggtggtggt gtttgtagag ctcatcgatg c 51 <210> 69 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PnarS-R <400> 69 tctctaacac agtattggga tttgataacg atcaag 36 <210> 70 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PnarI-R <400> 70 aatctagtaa cccgatggga tttgataacg atcaag 36 <210> 71 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PnarW-R <400> 71 ggagatgtta caatatggga tttgataacg atcaag 36 <210> 72 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> -10 Pnar-F <400> 72 gtataatgcc cttaaatcta ga 22 <210> 73 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ldhD-citreum-F-XbaI <400> 73 ctagtctaga aggaggatta caaaatgaag atttttgctt atggt 45 <210> 74 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ldhD-citreum-R-NotI <400> 74 ttcccttgcg gccgcttaat actttacagc aatactt 37 <210> 75 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ilvB-EC-F-XbaI <400> 75 ctagtctaga aggaggatta caaaatggca agttcgggca 40 <210> 76 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > ilvN-EC-R-NotI <400> 76 ttcccttgcg gccgcttact gaaaaaacac cgcgat 36 <210> 77 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > aldB-LL-F-XbaI <400> 77 ctagtctaga aggaggatta caaaatgaca gaaatcacac aactt 45 <210> 78 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> aldB-LL-R-NotI <400> 78 ttcccttgcg gccgctcatt cagctacatc gatatc 36 <210> 79 <211> 45 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> bdh1-SC-F-XmaI <400> 79 tccccccggg aggaggatta caaaatgaga gctttggcat atttc 45 <210> 80 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> bdh1-SC-R-NotI <400> 80 ttcccttgcg gccgcttact tcatttcacc gtgatt 36 <210> 81 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PSTVM2-pUC-sub-USER-3-F <400> 81 agacagucat aagtgcgg 18 <210> 82 <211> 18 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> PSTVM2-pUC-sub-USER-1-R <400> 82 atgcaacucg taggacag 18 <210> 83 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-1-F <400> 83 agttgcaucc cgactggaaa gcg 23 <210> 84 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-3-R <400> 84 actgtcuatg cggtgtgaaa taccg 25 <210> 85 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-2-R <400> 85 acatggauat gcggtgtgaa atacc 25 <210> 86 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-2-F <400> 86 atccatgucc cgactggaaa gcg 23 <210> 87 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-5-R <400> 87 atcgcataua tgcggtgtga aataccg 27 <210> 88 <211> 49 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pUC-sub-USER-5-F <400> 88 atatgcgauc ccgactggaa agcgacatgg auatgcggtg tgaaatacc 49

Claims (10)

서열번호 1 내지 4로 구성되는 군에서 선택되는 어느 하나의 염기서열로 표시되는 15 염기쌍의 폴리뉴클레오티드를 -35와 -10 보존서열 사이의 위치에 함유하는 합성 나르 프로모터.
A synthetic nar promoter comprising a 15 base pair polynucleotide represented by any one of SEQ ID NOS: 1 to 4 at a position between -35 and -10 conserved sequences.
삭제delete 제1항의 합성 나르 프로모터를 함유하는 벡터.
A vector containing the synthetic Nal promoter of claim 1.
제3항에 있어서, 상기 합성 나르 프로모터 서열의 하위(downstream)에 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자를 추가로 포함하는 벡터.
4. The vector according to claim 3, further comprising a gene encoding a metabolic pathway protein involved in the production of the target substance downstream of the synthetic nar promoter sequence.
제4항에 있어서, 상기 목적물질은 D형 젖산, 아세토인, (R,R)-2,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 숙신산, 이소부탄올, 1-부탄올, 지방산, 수소, 1-프로판올, 아세톤, 부갑상선 호르몬, 인슐린, 에리스로포이에틴, 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 인터루킨-2, 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자, 아스파라기나아제, 알칼라인 포스파타아제, 레반 프룩토스랜스퍼라아제 및 스트렙토키나아제로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 벡터.
The method of claim 4, wherein the target material is selected from the group consisting of D-lactic acid, acetone, ( R, R ) -2,3-butanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, succinic acid, isobutanol, , Interferon alpha, interferon beta, interferon gamma, interleukin-2, granulocyte macrophage colony stimulating factor, asparaginase, alkaline phosphatase, levan fructose, Wherein the vector is selected from the group consisting of a tocopherolase, a tocopherolase and a streptokinase.
제4항에 있어서, 상기 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 코딩하는 유전자는 ldhD (lactate dehydrogenase; 젖산 탈수소효소), ilvBN (acetohydroxyacid synthase ;아세토히드록산 생성효소), aldB (acetolactate decarboxylase; 아세토락테이트 탈탄산효소), BDH1 (butanediol dehydrogenase; 부탄디올 탈수소효소), dhaB (glycerol dehydratase; 글리세롤 탈수소효소), yqhD (aldehyde dehydrogenase; 알데히드 탈수소효소), gdrAB (glycerol dehydratase reactivation factors; 글리세롤 탈수효소 재활성화 인자), cat1 (succinate CoA transferase; 숙신산 CoA 전이효소), sucD (CoA-dependent succinic semialdehyde dehydrogenase; CoA-의존성 숙시닉 세미알데히드 탈수소효소), 4hbd (NAD-dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase; NAD 의존성 4-하이드록시 부티레이트 탈수소효소), cat2 (4-hydroxybutyryl CoA:acetyl-CoA transferase; 4-하이드록시 부티릴 CoA:아세틸-CoA 트랜스퍼라제), bld (butyraldehyde dehydrogenase; 부티르알데히드 탈수소효소), bdh (butanol dehydrogenase; 부탄올 탈수소효소), adhE2 (bifunctional aldehyde/alcohol dehydrogenase; 두 기능의 알데히드/알콜 탈수소효소), sucA (alpha-keto glutarate; 알파-케토 글루타레이트), pyc (pyruvate carboxylase; 피루베이트 카르복실라제), fdh (formate dehydrogenase; 포름산 탈수소효소), gapA (glyceraldehyde phosphate dehydrogenase; 글리세르알데히드 포스페이트 탈수소효소), gltA (citrate synthase; 시트르산 합성효소), sucE (succinate exporter; 숙시네이트 익스포터), alsS (acetolactate synthase; 아세토락테이트 합성효소), ilvC (2,3-dihydroxy isovalerate oxidoreductase; 2,3- 디히드록시 이소발레레이트 산화환원효소), ilvD (2,3-dihydroxy isovalerate dehydratase; 2,3- 디히드록시 이소발레레이트 탈수효소), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase; 알파-케토이발레레이트 디카르복실라제), adhE (alcohol dehydrogenase; 알콜 탈수소효소), atoB (acetyl-CoA acetyltransferase; 아세틸-CoA 아세틸트랜스퍼라제), thl (acetoacetyl-CoA thiolase; 아세토아세틸-CoA 티올라제), hbd (3-hydroxybutyryl-CoA dehydrogenase; 3-하이드록시부티릴-CoA 탈수소효소), crt (crotonase; 크로타나제), bcd (butyryl-CoA dehydrogenase; 부티릴-CoA 탈수소효소), etf (electron transfer flavoprotein; 전자 전달 플라빈단백질), adhE (aldehyde/alcohol dehydrogenase; 알데히드/알콜 탈수소효소), accABCD (acetyl-CoA carboxylase; 아세틸-CoA 카르복실라제), fabD (malonyl-CoA:ACP transacylase; 말로닐-CoA:ACP 트랜스아실라아제), fabBFH (β-ketoacyl-ACP synthases; 베타-케토아실-ACP 합성효소), fabG (ketoacyl reductase; 케토아실 환원효소), fabAZ (β-hydroxyacyl-acyl carrier protein dehydratases; 베타-히드록시아실-아실 운반체 단백질 탈수효소), fabI (enoyl-ACP reductase; 에노일-ACP 환원효소), tesA (thioesterase; 티오에스테라제), hya (hydrogenase; 수소화효소), cimA (citramalate synthase; 시트라말산 합성효소), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase; 알파-케토이발레레이트 디카르복실라제), yqhD/adhE (alcohol dehydrogenase; 알콜 탈수소 효소), thlA/atoB (Acetyl coenzyme A acetyltransferase 또는 Thiolase; 아세틸 CoA-아세틸트랜스퍼라제 또는 티오라제), ctfAB (acetoacetyl-CoA:acetate/butyrate:CoA-transferase; 아세토아세틸-CoA:아세테이트/부티레이트:CoA-트랜스퍼라제), adc (acetoacetate decarboxylase; 아세토아세테이트 디카르복실라제), teIIsrf (thioesterase II; 티오에스테라제 II) 및 ybgC (thioesterase; 티오에스테라제)로 구성된 군에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 벡터.
The method of claim 4, wherein the gene encoding a metabolic pathway protein involved in the target substance production is ldhD (lactate dehydrogenase; lactate dehydrogenase), ilvBN (acetohydroxyacid synthase; acetonitrile hydroxide Roxanne enzyme), aldB (acetolactate decarboxylase), BDH1 (butanediol dehydrogenase), dhaB (glycerol dehydratase), yqhD (aldehyde dehydrogenase), gdrAB (glycerol dehydratase reactivation factors), cat1 (succinate CoA transferase; acid CoA transferase), sucD (CoA-dependent succinic semialdehyde dehydrogenase; CoA- dependent succinic semi-aldehyde dehydrogenase), 4 hbd (NAD-dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase; NAD -dependent 4-hydroxybutyrate dehydrogenase), cat2 ( 4-hydroxybutyryl CoA: acetyl-CoA transferase; 4- hydroxy-butyryl CoA: acetyl -CoA transferase), bld (butyraldehyde dehydrogenase; butyraldehyde dehydrogenase), bdh (butanol dehydrogenase; butanol dehydrogenase), adhE2 (bifunctional aldehyde / alcohol dehydrogenase, two functional aldehyde / alcohol dehydrogenase), sucA (alpha-keto glutarate), pyc (pyruvate carboxylase), fdh (formate dehydrogenase), gapA (glyceraldehyde phosphate dehydrogenase), gltA (citrate synthase), sucE (succinate exporter) Succinate exosphere ), alsS (acetolactate synthase), ilvC (2,3-dihydroxy isovalerate oxidoreductase, 2,3-dihydroxyisovalerate oxidoreductase), ilvD (2,3-dihydroxy isovalerate dehydratase; 2,3-dihydroxyisovalerate dehydratase), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase), adhE (alcohol dehydrogenase), atoB (acetyl-CoA acetyltransferase, acetyl-CoA acetyltransferase), thl (acetoacetyl-CoA thiolase; acetoacetyl -CoA up tee claim), hbd (3-hydroxybutyryl- CoA dehydrogenase; 3- hydroxy-butyryl -CoA dehydrogenase), crt (crotonase; chroman appear claim), bcd (butyryl-CoA dehydrogenase ; butyryl -CoA Dehydrogenase), etf (electron transfer flavoprotein; electron transfer flavin protein), adhE (aldehyde / alcohol dehydrogenase ; aldehyde / alcohol dehydrogenase), accABCD (acetyl-CoA carboxylase ; acetyl -CoA acid decarboxylase), fabD (malonyl-CoA: ACP transacylase , Malonyl-CoA: ACP transacylase), fabBFH (beta-ketoacyl-ACP synthase, beta-ketoacyl-ACP synthase), fabG (ketoacyl reductase) carrier protein dehydratases (beta-hydroxyacyl-acyl carrier protein dehydratase), fabI (enoyl-ACP reductase), tesA (thioesterase), hya (hydrogenase) (cimA (citramalate synthase), kivD (alpha-ketoisovalerate decarboxylase), yqhD / adhE (alcohol dehydrogenase), thlA / atoB (Acetyl coenzyme A acetyltransferase or Thiolase; acetyl CoA-acetyltrans Acetoacetyldicarboxylase), adc (acetoacetate dicarboxylase), ctfAB (acetoacetyl-CoA: acetate / butyrate: CoA-transferase; acetoacetyl- CoA: acetate / a thioesterase II (thioesterase II), and a ybgC (thioesterase; thioesterase).
제3항 내지 제6항 중 어느 하나의 벡터가 도입되어 있는 재조합 미생물.
A recombinant microorganism into which a vector of any one of claims 3 to 6 has been introduced.
제7항에 있어서, 대장균 (E. coli), 락토바실러스 (lactobacillus) 속, 아그로박테리움 (Agrobacterium) 속, 슈도모나스 (Pseudomonas) 속, 리조비움 (Rhizobium) 속, 쉬와넬라 (Shewanella ) 속 및 로도슈도모나스 (Rhodopseudomonas) 속 균주로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 재조합 미생물.
The method of claim 7, wherein the Escherichia coli (E. coli), Lactobacillus bacteria (lactobacillus), An Agrobacterium (Agrobacterium) genus Pseudomonas (Pseudomonas), A separation tank emptying (Rhizobium), An and the rest Nella (Shewanella) and also in Wherein the recombinant microorganism is selected from the group consisting of strains belonging to the genus Rhodopseudomonas .
다음 단계를 포함하는 목적물질의 생산방법:
(a) 제4항 내지 제6항 중 어느 하나의 벡터가 도입되어 있는 재조합 미생물을 배양하여 목적물질 생산에 관여하는 대사경로 단백질을 발현시키는 단계; 및
(b) 상기 발현된 단백질에 의해 활성화된 대사경로를 통해 생성된 목적물질을 회수하는 단계.
A method for producing a target material comprising the steps of:
(a) culturing a recombinant microorganism into which a vector of any one of (4) to (6) is introduced to express a metabolic pathway protein involved in production of a target substance; And
(b) recovering the target substance produced through the metabolic pathway activated by the expressed protein.
제9항에 있어서, 상기 목적물질은 D형 젖산, 아세토인, (R,R)-2,3-부탄디올, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 숙신산, 이소부탄올, 1-부탄올, 지방산, 수소, 1-프로판올, 아세톤, 부갑상선 호르몬, 인슐린, 에리스로포이에틴, 인터페론 알파, 인터페론 베타, 인터페론 감마, 인터루킨-2, 과립구 대식세포 콜로니 자극 인자, 아스파라기나아제, 알칼라인 포스파타아제, 레반 프룩토스랜스퍼라아제 및 스트렙토키나아제로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 생산방법.
The method of claim 9, wherein the target material is selected from the group consisting of D-lactic acid, acetone, ( R, R ) -2,3-butanediol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, succinic acid, isobutanol, , Interferon alpha, interferon beta, interferon gamma, interleukin-2, granulocyte macrophage colony stimulating factor, asparaginase, alkaline phosphatase, levan fructose, &Lt; / RTI &gt; tolus lanceolase and streptokinase.
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JOURNAL OF BACTERIOLOGY. Vol.174, No.4, 페이지1119-1123 (1992.02.)

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