KR101862007B1 - Novel gene promoting biosynthesis of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid and uses thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 병풀 유래의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 생합성 증진 유전자 및 이의 용도를 제공한다. 본 발명에서 기술하는 병풀 유래의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 유전자를 식물체에 도입할 경우 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 포함하는 식물체를 생산할 수 있으며, 미생물에 도입하여 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 대량으로 생산할 수 있어 효과적이다.The present invention provides chaperone derived heterangenin and 23-hydroxy urusholic acid biosynthesis promotion genes and uses thereof. When the seedlings of hederagen and 23-hydroxy urusholic acid synthase gene described in the present invention are introduced into a plant, a plant including hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid can be produced, and introduced into a microorganism It is effective to mass produce heparanin and 23-hydroxyurosolic acid.

Description

신규한 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산의 생합성 증진 유전자 및 이의 이용{Novel gene promoting biosynthesis of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid and uses thereof}Novel gene promoting biosynthesis of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid and uses thereof.

본 발명은 병풀 유래의 신규한 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 생합성 증진 유전자 및 이의 용도에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 병풀 유래의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 합성할 수 있는 유전자, 상기 유전자로 코딩되는 단백질, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포, 상기 숙주세포로부터 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to novel herderagenin and 23-hydroxy-uricolylic acid biosynthesis promotion genes derived from picispidata and their use, and more particularly to a gene for promoting the synthesis of hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid A protein encoded by the gene, a recombinant vector containing the gene, a host cell transformed with the recombinant vector, and a method for biosynthesizing heparanin and 23-hydroxyurosolic acid from the host cell.

대부분의 식물은 올레아난(oleanane) 타입의 사포닌을 조직 내에 축적하는데 반해 병풀의 주요성분은 우르산(ursane) 타입의 아시아티코사이드(asiaticoside)와 마데카소사이드(madecassoside)를 잎에 다량으로 합성하여 저장한다. 이들 물질은 피부 질환 및 상처 치료에 탁월하고, 상처, 위궤양, 정신질환, 결핵, 치매 등에 효과가 있는 것으로 보고된바 있다. 또한 병풀의 추출물은 피부재생 능력이 뛰어나 화장품 첨가제 및 상처치료용 연고로 현재 많은 제품이 출시되고 있다.While most plants accumulate oleanane-type saponins in their tissues, the major components of the houseplants are asiaticoside and madecassoside, which are ursane type, . These substances are excellent for treating skin diseases and wounds, and have been reported to be effective for wounds, gastric ulcers, mental diseases, tuberculosis, dementia and the like. In addition, the extracts of Cinnabar have excellent ability to regenerate skin, and cosmetic additives and ointments for wound healing are now available.

병풀의 사포닌 생합성 경로를 살펴보면, 먼저 스쿠아렌 합성효소(squalene synthase)에 의해서 탄소 30개로 결합된 스쿠아렌을 합성한다. 다음 단계에서 30개의 탄소로 구성된 옥시도스쿠아렌(2,3oxidosqualene)의 고리화반응으로 완결되는데, 이 반응은 사포닌과 식물스테롤 생합성에 있어 결정적인 단계로서 옥시도스쿠아렌 고리화효소(oxidosqualene cyclase)가 합성해내는 종류에 따라 베타아미린 합성효소(betaamyrin synthase), 알파아미린 합성효소(alphaamyrin synthase), 담마레네디올 합성효소 (dammarenediol synthase) 및 사이클로아르테놀 합성효소 (cycloartenol synthase) 등으로 나누어져 사포닌과 식물스테롤의 전구체로서 사용 된다(도 1). 그 다음단계로서 시토크롬 P450(CYP) 효소에 의해서 아주 다양한 트리터르펜 구조가 생겨나는데 여기에 관여하는 CYP 유전자는 슈퍼페밀리(superfamily)로서 한 식물 게놈에 대략 300개 이상이 서로 다른 염기서열을 가진 유전자가 존재한다. In the pathway of saponin biosynthesis in the seedlings, first, squalene is synthesized with 30 carbons by squalene synthase. In the next step, the reaction is completed with a cyclization reaction of 30 carbon oxoxacosqualene (2,3oxidosqualene), which is the crucial step in the biosynthesis of saponin and plant sterols. Oxidosqualene cyclase Depending on the type of synthesis, it may be divided into betaamyrin synthase, alphaamyrin synthase, dammarenediol synthase and cycloartenol synthase, And plant sterols (Fig. 1). As a next step, the cytochrome P450 (CYP) enzyme generates a wide variety of triterpene structures. The CYP gene involved in this process is a superfamily, which is a plant genome having about 300 different nucleotide sequences Lt; / RTI >

최근 차세대염기서열분석기술을 통해 트리터르펜 생합성 관련 CYP 후보 유전자 선발에 관한 보고서가 보고되고 있다. 아시아티코사이드 생합성 과정에 관여하는 CYP 효소는 최소 3개가 관여하는 것으로 예측되고 있지만, 탄소2번과 탄소23번 위치에 각각 하이드록시기(hydroxyl) 결합시키는 효소, 그리고 탄소28번 위치 카르복실기(carboxyl)을 결합시키는 효소는 존재 하지만 탄소23번에 위치에 하이드록시(hydoroxyl)를 결합시키는 결과는 보고된 바 없다. 최근 실험결과(Fukushima et al. (2013) Combinatorial biosynthesis of legume natural and rare triterpenoids in engineered yeast. Plant Cell Physiol 54: 740749)에 의하면 탄소23번을 산화시키는 유전자는 보고되었지만 두 번의 연속 산화반응에 의해 카르복실기가 결합시키므로 올레아난 및 우르산 타입의 트리터르펜 화합물 탄소23번에 하이드록시가 결합시키는 유전자는 현재 보고되지 않고 있다.Recently, a report on the selection of CYP candidate genes related to triterpene biosynthesis has been reported through the next-generation sequencing technology. Although at least three CYP enzymes involved in the biosynthesis of Asian thiosicoids are predicted to be involved, an enzyme that binds hydroxyls at positions 2 and 23, respectively, and carboxyl at position 28, But there has been no report on the binding of hydroxy (hydoroxyl) at position 23 to carbon. According to recent experimental results (Fukushima et al. (2013) Combinatorial biosynthesis of legume natural and rare triterpenoids in engineered yeast. Plant Cell Physiol 54: 740749), genes encoding carbon 23 have been reported, A gene that binds to the carbon of the olefin and the uric acid type triterpene compound carbon No. 23 is not currently reported.

이에 본 발명자들은 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 효과적으로 합성하는 유전자를 병풀로부터 분리 동정하였으며, 이 유전자는 CYP714E19로 밝혀졌다.Therefore, the present inventors isolated and identified a gene effectively synthesizing hyderadenine and 23-hydroxy urusholic acid from a female centrum, and this gene was found to be CYP714E19.

따라서, 본 발명의 목적은 트리테르펜 생합성 유전자를 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a gene for triterpene biosynthesis.

본 발명의 또 다른 목적은, 이 유전자로부터 생성되는 단백질, 이 단백질을 포함하는 트리테르펜 촉진용 조성물을 제공하는 것이며, 또한, 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 벡터, 이 벡터를 포함하는 숙주세포 또는 식물체, 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 숙주세포 또는 식물체의 제조 방법 및 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a protein produced from the gene and a composition for stimulating triterpene comprising the protein, and also to provide a vector containing a triterpene biosynthetic gene, a host cell or a plant containing the vector , A method for producing a host cell or a plant comprising a triterpene biosynthesis gene, and a method for biosynthesizing heparanin and 23-hydroxyurusolic acid.

상기의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 트리테르펜 생합성 유전자를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a gene for triterpene biosynthesis.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 트리테르펜은 헤데라게닌(hederagenin) 및 23-하이드록시우르솔릭산(23-hydroxyursolic acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the triterpenes may be at least one selected from the group consisting of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid.

본 발명의 바람직한 다른 일실시예에 따르면, 상기 유전자는 병풀(Centella asiatica)로부터 분리된 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the gene may be isolated from centella asiatica.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 유전자는 탄소23 산화효소(oxidase)를 코딩하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the gene may be one encoding a carbon 23 oxidase.

본 발명은 또한, 트리테르펜 생합성 유전자로부터 유추되는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질을 제공한다. The present invention also provides a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 inferred from the triterpene biosynthesis gene.

본 발명은 또한, 상기 단백질을 유효성분으로 포함하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산의 생합성 촉진용 조성물을 제공한다. The present invention also provides a composition for promoting biosynthesis of heparanin and 23-hydroxy urusholic acid comprising the protein as an active ingredient.

본 발명은 또한, 상기 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the triterpene biosynthetic gene.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 재조합 벡터는 도면 5에 개시된 개열지도를 갖는 것을 특징으로 하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the recombination vector may have a cleavage map as shown in FIG.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다.In order to achieve still another object of the present invention, there is provided a host cell transformed with a recombinant vector comprising a triterpene biosynthetic gene.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 형질전환된 숙주세포는 도면 6에 개시된 개열지도를 갖는 pYES/CaDDS 및 pAG423/CYP716A83 재조합 벡터로 추가 형질전환된 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the transformed host cells may be further transformed with pYES / CaDDS and pAG423 / CYP716A83 recombinant vectors having the cleavage map set forth in FIG.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 숙주세포는 효모 또는 대장균일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the host cell may be yeast or Escherichia coli.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, (a) 제1항의 유전자를 숙주세포에 도입하는 단계; 및 (b) 상기 숙주세포를 배양하는 단계를 포함하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법을 제공한다.(A) introducing the gene of claim 1 into a host cell; And (b) culturing the host cell. The present invention also provides a method for biosynthesizing heparanin and 23-hydroxyurusolic acid.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 숙주세포를 배양하는 단계는 우라실과 히스티딘이 포함되지 않고, 글루코스가 0.1 내지 5%가 함유된 SC(synthetic complete) 배지에서 20 내지 40℃에서 36 내지 60 시간동안 배양하는 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the step of culturing the host cells comprises culturing in a synthetic complete medium containing 0.1 to 5% of glucose, which does not contain uracil and histidine, To < RTI ID = 0.0 > 60 < / RTI >

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 식물체를 제공한다.In order to achieve still another object of the present invention, there is provided a plant transformed with a recombinant vector comprising a triterpene biosynthetic gene.

본 발명의 바람직한 또 다른 일실시예에 따르면, 상기 형질전환된 식물체는 도면 6에 개시된 개열지도를 갖는 pYES/CaDDS, pAG423/CYP716A83 재조합 벡터로 추가 형질전환된 것일 수 있다.According to another preferred embodiment of the present invention, the transformed plant may be further transformed with a pYES / CaDDS, pAG423 / CYP716A83 recombinant vector having the cleavage map set forth in FIG.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 트리테르펩 생합성 유전자를 식물체 내로 도입하는 것을 포함하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산이 축적된 형질전환 식물체의 제조 방법을 제공한다.In order to accomplish still another object of the present invention, the present invention provides a method for producing a transgenic plant in which hederagenin and 23-hydroxyureus acid are accumulated, which comprises introducing a triterpeps biosynthesis gene into a plant.

따라서 본 발명은 병풀 유래의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 생합성 증진 유전자 및 이의 용도를 제공한다. 본 발명에서 기술하는 병풀 유래의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 유전자를 식물체에 도입할 경우 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 포함하는 식물체를 생산할 수 있으며, 미생물에 도입하여 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 대량으로 생산할 수 있어 효과적이다.Thus, the present invention provides chaperone derived herderagenin and 23-hydroxy urusholic acid biosynthesis promotion genes and uses thereof. When the seedlings of hederagen and 23-hydroxy urusholic acid synthase gene described in the present invention are introduced into a plant, a plant including hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid can be produced, and introduced into a microorganism It is effective to mass produce heparanin and 23-hydroxyurosolic acid.

도 1은 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산의 생합성 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 아미노산 서열 기반으로 CYP714E19 및 다른 식물의 CYP 간 유연관계 분석을 나타낸 것이다.
도 3은 병풀 유래의 C-23 산화효소 유전자가 도입된 효모 추출물의 기체 크로마토그래피(GC-MS) 분석을 나타낸 것이다(A: CaDDS가 삽입된 효모 추출물, B: CaDDS와 CYP714E19가 삽입된 효모 추출물 C: CaDDS와 CYP716A83가 삽입된 효모 추출물, D: CaDDS, CYP716A83과 CYP714E19가 삽입된 효모 추출물, E: authentic 에리드로다이올(erythrodiol), 유바올(uvaol), 올레아놀릭산(oleanolic acid), 우르솔릭산(ursolic acid), 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산.
도 4는 GC-MS 분석법을 통해 합성 산물의 질량스펙트럼을 확인한 것이다. 오른쪽의 스펙트럼은 표준품의 스펙트럼과 해당 피크에 대한 스펙트럼이 일치하는 것을 보여주고 있다. 5번과 6번은 표준품의 스펙트럼으로 확인할 수 없었지만, 그 패턴을 고려해 볼 때 탄소 23번 위치에 산화반응을 한 하이드록시에리드로다이올(23-hydroxylerythrodiol)과 하이드록시유바올(23-hydroxyuvaol)로 각각 추정된다.
도 5는 본 실험에서 사용한 CYP714E19 유전자를 과잉발현하기 위한 벡터의 모식도이다.
도 6은 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산전구체 합성을 위해 전구체 물질을 만들기 위해 사용한 CaDDS와 CYP716A83 유전자가 각각 포함된 벡터 모식도이다.
Figure 1 shows the biosynthetic process of hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid.
Figure 2 shows an analysis of the relationship between CYP714E19 and other plant CYPs based on amino acid sequences.
FIG. 3 shows a gas chromatography (GC-MS) analysis of a yeast extract into which a C-23 oxidase gene derived from a locus was introduced (A: CaDDS-inserted yeast extract, B: CaDDS and CYP714E19-inserted yeast extract C: yeast extract with CaDDS and CYP716A83, D: CaDDS, yeast extract with CYP716A83 and CYP714E19, E: authentic erythrodiol, uvaol, oleanolic acid, ursolic acid, heparanin and 23-hydroxy-uric acid.
Figure 4 shows the mass spectrum of the synthesized product through GC-MS analysis. The spectrum on the right shows the spectrum of the standard product and the spectrum for the corresponding peak. 5 and 6 can not be confirmed by the spectrum of the standard product, but considering the pattern, 23-hydroxylery throdiol and 23-hydroxyuvaol, which have been oxidized at position 23 of carbon, Respectively.
5 is a schematic diagram of a vector for overexpressing the CYP714E19 gene used in this experiment.
Figure 6 is a vector schematic diagram containing the CaDDS and CYP716A83 genes, respectively, used to make precursor material for the synthesis of hederagenin and 23-hydroxy-allergic precursors.

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.

상술한 바와 같이, 기존의 연구는 트리테르펜 중에서도 특히 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산의 생합성에 있어서 효모 등 미생물에서 생합성할 수 없었다. As described above, existing studies have failed to biosynthesize in microorganisms such as yeast, especially in the biosynthesis of hederagenin or 23-hydroxyurosolic acid among triterpenes.

반면, 본 발명은 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 효과적으로 합성하는 유전자 및 이 두 화합물을 한번에 효과적으로 생산하는 방법을 제공한다. 본 발명에서 기술하는 병풀 유래의 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 유전자를 식물체에 도입할 경우 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산을 포함하는 식물체를 생산할 수 있으며, 미생물에 도입하여 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산을 대량으로 생산할 수 있다.On the other hand, the present invention provides a gene effectively synthesizing hederagenin and 23-hydroxyergic acid, and a method for effectively producing these two compounds at once. When the seedlings of the seedlings derived from the seedlings of the present invention are introduced into a plant, plants containing the seedlings of seedlings or seedlings can be produced. It is possible to produce hederagenin or 23-hydroxy-erosolic acid in a large amount.

따라서, 본 발명은 서열번호 2로 기재되는 아미노산 서열을 코딩하는 트리테르펜 생합성 유전자를 제공한다. Accordingly, the present invention provides a triterpene biosyntation gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.

본 발명의 유전자는 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 단백질을 코딩하는 게놈 DNA와 cDNA를 모두 포함하며, 서열번호 2로 기재되는 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 모두 포함한다. 또한, 상기 염기 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 구체적으로, 상기 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 각각 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다. 폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다. 가장 바람직하게는 본원 발명의 트리테르펜 생합성 유전자는 서열번호 1로 표시되는 유전자일 수 있다.The gene of the present invention includes both genomic DNA encoding cDNA for heparanin or 23-hydroxy urusholic acid synthase protein and cDNA, and includes all the nucleotide sequences encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2. Variants of the above base sequences are also included within the scope of the present invention. Specifically, the gene has a nucleotide sequence having a sequence homology of 70% or more, more preferably 80% or more, still more preferably 90% or more, and most preferably 95% or more, with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 . "% Of sequence homology to polynucleotides" is ascertained by comparing the comparison region with two optimally aligned sequences, and a portion of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence for the optimal alignment of the two sequences (I. E., A gap) relative to the < / RTI > Most preferably, the triterpene biosynthesis gene of the present invention may be a gene represented by SEQ ID NO: 1.

상기 트리테르펜은 탄소수 30의 테르펜 탄화수소, 알코올 등의 총칭이고, 트리테르페노이드라고도 한다. 트리테르펜은 현재 6종족으로 나뉘어져 있다. 즉, 1)α-아미린족 2) β-아미린족 3) 루페올족 4) 라노스테롤족 5) 스쿠알렌족 6) 이 밖에 분류할 수 없는 것이 많이 존재한다. 구체적으로는 α-아미린, 우바올, 필란톨, 우르솔릭산, β-아미린, 게르마니콜, 올레아놀릭산, 에키노시스트산, 헤데라게닌, 베툴린, 루페올, 베툴산, 라노스테롤, 디히드로라노스테롤, 아그노스테롤, γ-라노스테롤, 스쿠알렌 등이 있으며, 본원 발명에서 트리테르펜은 바람직하게는 α-아미린, 우바올, 필란톨, 우르솔릭산, β-아미린, 게르마니콜, 올레아놀릭산, 에키노시스트산 또는/및 헤데라게닌일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 헤데라게닌, 23-하이드록시우르솔릭산일 수 있다. 구체적으로 헤데라게닌은 하기 화학식1로 표시될 수 있으며, 23-하이드록시우르솔릭산은 하기 화학식 2로 표시될 수 있다.The triterpenes are generically called terpene hydrocarbons and alcohols having a carbon number of 30, and may be referred to as triterpenoids. Triterpenes are currently divided into six tribes. That is, 1) α-aminol group 2) β-aminol group 3) lupeol group 4) lanosterol group 5) squalane group 6) There are many other things that can not be categorized. Specific examples thereof include α-amylin, ubarol, pyranthol, ursolic acid, β-aminol, germanicol, oleanolic acid, echinocysteic acid, hederagenin, betulin, lupeol, betulanoic acid, lanosterol, Dihydrolanosterol, aginosterol, gamma -lanosterol, squalene and the like. In the present invention, triterpene is preferably selected from the group consisting of? -Amyrin, uvaol, pyranthol, ergolic acid,? -Amyrin, , Oleanolic acid, echinocysteic acid, and / or hederagenin, and more preferably hederagenin, 23-hydroxy-ergosteric acid. Specifically, the heparanin may be represented by the following formula (1), and the 23-hydroxy ergolic acid may be represented by the following formula (2).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure 112016054043513-pat00001
Figure 112016054043513-pat00001

[화학식 2](2)

Figure 112016054043513-pat00002
Figure 112016054043513-pat00002

본 발명의 상기 유전자는 병풀(Centella asiatica)로부터 분리된 것일 수 있다. 병풀은 Asiatic Pennywort라고도 하며, 구체적인 학명은 Centella asiatica (L.) Urbain 이다. 쌍떡잎식물 이판화군 산형화목 미나리과의 여러해살이풀로 상처치료에 효능이 있다고 알려져 있다.The gene of the present invention may be isolated from Centella asiatica. It is also known as Asiatic Pennywort, and its specific name is Centella asiatica (L.) is Urbain. It is a perennial herbaceous herbaceous perennial plant of the dicotyledonous plant and is known to have an efficacy in wound healing.

또한, 본 발명의 상기 유전자는 탄소23 산화효소(oxidase)를 코딩하는 것일 수 있다. 본원 발명의 도 2에 보이는 바와 같이, 본원 발명의 유전자를 다른 식물의 CYP 간 유연관계를 분석하였으며, 기존 보고된 산화효소와 명확히 구분되는 것으로 예측되었다.In addition, the gene of the present invention may encode a carbon 23 oxidase. As shown in FIG. 2 of the present invention, the gene of the present invention was analyzed for the interrelationship between CYPs of other plants, and it was predicted to be clearly distinguished from the previously reported oxidase.

본 발명은 서열번호 1로 기재되는 유전자로부터 유추되는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질을 제공한다. The present invention provides a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 inferred from the gene of SEQ ID NO: 1.

본 발명에 따른 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 단백질의 범위는 병풀로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 식물체 내에서 올레아놀릭산 및 우르솔릭산을 각각 헤데라게닌 또는 23-하이드록시우르솔릭산으로 전환시키는 활성을 의미한다.The range of the hyderagensin or 23-hydroxyergosolic acid synthase protein according to the present invention includes a protein having the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2 isolated from the centrum and the functional equivalent of the protein. Is at least 70% or more, preferably 80% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 90% or more, more preferably 90% or more, Quot; refers to a protein having a homology of at least 95% with a physiological activity substantially equivalent to that of the protein represented by SEQ ID NO: 2. By "substantially homogenous physiological activity" is meant the activity of converting oleanolic acid and uricolic acid into herderagenic or 23-hydroxyurosolic acid, respectively, in plants.

본 발명은 또한, 상기 서열번호 1로 기재되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다. 상기 벡터는 바람직하게는 과발현 벡터 pAG425GAL일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 도 5에 기재된 벡터맵을 갖는 pAG425/CYP714E19 벡터일 수 있다. 또한, 상기 재조합 벡터는 바람직하게는 효모 재조합 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The present invention also provides a recombinant vector comprising the gene described in SEQ ID NO: 1. The vector may preferably be an over-expression vector pAG425GAL, more preferably a pAG425 / CYP714E19 vector having the vector map described in Fig. In addition, the recombinant vector may preferably be a yeast recombinant vector, but is not limited thereto.

용어 "재조합"은 세포가 이종의 핵산을 복제하거나, 상기 핵산을 발현하거나 또는 펩티드, 이종의 펩티드 또는 이종의 핵산에 의해 암호된 단백질을 발현하는 세포를 지칭하는 것이다. 재조합 세포는 상기 세포의 천연 형태에서는 발견되지 않는 유전자 또는 유전자 절편을, 센스 또는 안티센스 형태 중 하나로 발현할 수 있다. 또한 재조합 세포는 천연 상태의 세포에서 발견되는 유전자를 발현할 수 있으며, 그러나 상기 유전자는 변형된 것으로서 인위적인 수단에 의해 세포 내 재도입된 것이다.The term "recombinant" refers to a cell in which a cell replicates a heterologous nucleic acid, expresses the nucleic acid, or expresses a protein encoded by a peptide, heterologous peptide or heterologous nucleic acid. The recombinant cell can express a gene or a gene fragment that is not found in the natural form of the cell in one of the sense or antisense form. In addition, the recombinant cell can express a gene found in a cell in its natural state, but the gene has been modified and reintroduced intracellularly by an artificial means.

용어 "벡터"는 세포 내로 전달하는 DNA 단편(들), 핵산 분자를 지칭할 때 사용된다. 벡터는 DNA를 복제시키고, 숙주세포에서 독립적으로 재생산될 수 있다. 용어 "전달체"는 흔히 "벡터"와 호환하여 사용된다. 용어 "발현 벡터"는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 진핵세포에서 이용 가능한 프로모터, 인핸서, 종결신호 및 폴리아데닐레이션 신호는 공지되어 있다.The term "vector" is used to refer to a DNA fragment (s), nucleic acid molecule, which is transferred into a cell. The vector replicates the DNA and can be independently regenerated in the host cell. The term "carrier" is often used interchangeably with "vector ". The term "expression vector" means a recombinant DNA molecule comprising a desired coding sequence and a suitable nucleic acid sequence necessary for expressing a coding sequence operably linked in a particular host organism. Promoters, enhancers, termination signals and polyadenylation signals available in eukaryotic cells are known.

본 발명의 벡터는 전형적으로 클로닝 또는 발현을 위한 벡터로서 구축될 수 있다. 또한, 본 발명의 벡터는 원핵 세포 또는 진핵 세포를 숙주로 하여 구축될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 벡터가 발현 벡터이고, 원핵 세포를 숙주로 하는 경우에는, 전사를 진행시킬 수 있는 강력한 프로모터 (예컨대, pLλ프로모터, trp 프로모터, lac 프로모터, T7 프로모터, tac 프로모터 등), 해독의 개시를 위한 리보좀 결합 자리 및 전사/해독 종결 서열을 포함하는 것이 일반적이다. 숙주 세포로서 대장균(E.coli)이 이용되는 경우, E.coli 트립토판 생합성 경로의 프로모터 및 오퍼레이터 부위, 그리고 파아지 λ의 좌향 프로모터 (pLλ프로모터)가 조절 부위로서 이용될 수 있다.The vector of the present invention can typically be constructed as a vector for cloning or expression. In addition, the vector of the present invention can be constructed by using prokaryotic cells or eukaryotic cells as hosts. For example, when the vector of the present invention is an expression vector and a prokaryotic cell is used as a host, a strong promoter capable of promoting transcription (e.g., pL? Promoter, trp promoter, lac promoter, T7 promoter, tac promoter, etc.) It is common to include a ribosome binding site and a transcription / translation termination sequence for initiation of translation. When E. coli is used as the host cell, the promoter and operator site of the E. coli tryptophan biosynthesis pathway and the left promoter of the phage lambda (pL 貫 promoter) can be used as a regulatory region.

한편, 본 발명에 이용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사용되는 플라스미드 (예: pSC101, ColE1, pBR322, pUC8/9, pHC79, pGEX 시리즈, pET 시리즈 및 pUC19 등), 파지 (예: λgt4·λB, λCharon, λΔz1 및 M13 등) 또는 바이러스 (예: SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있다.The vectors that can be used in the present invention include plasmids such as pSC101, ColE1, pBR322, pUC8 / 9, pHC79, pGEX series, pET series and pUC19 which are frequently used in the art, phages such as λgt4 · λB ,? Kharon,?? z1, and M13) or a virus (e.g., SV40 or the like).

한편, 본 발명의 벡터가 발현 벡터이고, 진핵 세포를 숙주로 하는 경우에는, 포유동물 세포의 게놈으로부터 유래된 프로모터 (예: 메탈로티오닌 프로모터) 또는 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 (예: 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, 사이토메갈로바이러스 프로모터 및 HSV의 tk 프로모터)가 이용될 수 있으며, 전사 종결 서열로서 폴리아데닐화 서열을 일반적으로 갖는다.On the other hand, when the vector of the present invention is an expression vector and the eukaryotic cell is used as a host, a promoter derived from the genome of a mammalian cell (e.g., a metallothionein promoter) or a mammalian virus Virus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, cytomegalovirus promoter, and tk promoter of HSV) can be used, and generally have a polyadenylation sequence as a transcription termination sequence.

본 발명의 벡터는 선택표지로서, 당업계에서 통상적으로 이용되는 항생제 내성 유전자를 포함할 수 있으며, 예를 들어 암피실린, 겐타마이신, 카베니실린, 클로람페니콜, 스트렙토마이신, 카나마이신, 게네티신, 네오마이신 또는 테트라사이클린에 대한 내성 유전자가 있다.The vector of the present invention may be a selection marker and may include an antibiotic resistance gene commonly used in the art, for example, ampicillin, gentamycin, carbenicillin, chloramphenicol, streptomycin, kanamycin, Or resistance gene for tetracycline.

본 발명은 서열번호 1로 기재되는 트리테르펜 생합성 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포를 제공한다. The present invention provides a host cell transformed with a recombinant vector comprising the triterpene biosynthesis gene described in SEQ ID NO: 1.

본 발명의 벡터를 원핵세포에 안정되면서 연속적으로 클로닝 및 발현시킬 수 있는 숙주세포는 당업계에 공지된 어떠한 숙주세포도 이용할 수 있으며, 예컨대, E.coli JM109, E.coli BL21, E.coli RR1, E.coli LE392, E.coli B, E.coli X 1776, E.coli W3110, 바실러스 서브틸리스, 바실러스 츄린겐시스와 같은 바실러스 속 균주, 그리고 살모넬라 티피무리움, 세라티아 마르세슨스 및 다양한 슈도모나스 종과 같은 장내균과 균주 등이 있다. 숙주세포는 바람직하게는 대장균(E. coli)이다.A host cell capable of continuously cloning and expressing the vector of the present invention in a stable and prokaryotic cell may be any host cell known in the art. For example, E. coli JM109, E. coli BL21, E. coli RR1 , E.coli LE392, E. coli B, E. coli X 1776, E. coli W3110, Bacillus subtilis, Bacillus strains, and Salmonella typhimurium, Serratia marcesensus and various Pseudomonas species And enterobacteria and strains such as the species. The host cell is preferably E. coli.

또한, 본 발명의 벡터를 진핵 세포에 형질전환시키는 경우에는 숙주세포로서, 효모(Saccharomycecerevisiae), 곤충세포, 사람세포 (예컨대, CHO 세포주 (Chinese hamster ovary), W138, BHK, COS7, 293, HepG2, 3T3, RIN 및 MDCK 세포주) 및 식물세포 등이 이용될 수 있다. 숙주세포는 바람직하게는 효모이다. When the vector of the present invention is transformed into eukaryotic cells, yeast (Saccharomyces cerevisiae), insect cells, human cells (e.g., Chinese hamster ovary, W138, BHK, COS7, 293, HepG2, 3T3, RIN and MDCK cell lines) and plant cells. The host cell is preferably yeast.

본 발명의 벡터를 숙주세포 내로 운반하는 방법은, 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법, 하나한 방법 (Hanahan, D., J. Mol. Biol., 166:557580(1983)) 및 전기천공 방법 등에 의해 실시될 수 있다. 또한, 숙주세포가 진핵세포인 경우에는, 미세주입법, 칼슘포스페이트 침전법, 전기천공법, 리포좀매개 형질감염법, DEAE덱스트란 처리법, 및 유전자 밤바드먼트 등에 의해 벡터를 숙주세포 내로 주입할 수 있다.The method of delivering the vector of the present invention into a host cell can be carried out by the CaCl 2 method, Hanahan, D., J. MoI. Biol., 166: 557580 (1983) A perforation method or the like. When the host cell is a eukaryotic cell, the vector may be injected into the host cell by microinjection, calcium phosphate precipitation, electroporation, liposome-mediated transfection, DEAE dextran treatment, gene bombardment or the like .

본 발명의 일실시예에 나타난 바와 같이, 상기 숙주세포는 도면 6에 개시된 개열지도를 갖는 pYES/CaDDS과 pAG423/CYP716A83 재조합 벡터로 추가 형질전환된 것일 수 있다. CaDDS는 α-amyrin, β-amyrin 및 damarenediol을 합성하는 유전자로 서열번호 5로 표시될 수 있다. 또한, CYP716A83은 올레아놀릭산 및 우르솔릭산을 합성하는 유전자로 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산의 생합성을 더욱 효과적으로 하기 위하여 형질전환이 실시될 수 있다. CYP716A83은 서열번호 3으로 표시될 수 있다. As shown in one embodiment of the present invention, the host cell may be further transformed with pYES / CaDDS having the cleavage map set forth in FIG. 6 and a pAG423 / CYP716A83 recombinant vector. CaDDS is a gene for synthesizing? -Amyrin,? -Amyrin and damarenediol, and can be represented by SEQ ID NO: 5. In addition, CYP716A83 is a gene for synthesizing oleanolic acid and uricolic acid, and transformation can be carried out in order to further enhance the biosynthesis of hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid. CYP716A83 can be represented by SEQ ID NO: 3.

형질전환하는 숙주세포에 CaDDS, CYP716A83 및 CYP714E19 유전자 모두를 도입하는 경우, 단독 CYP714E19 또는 CaDDS와 CYP714E19 유전자만을 도입할 경우보다 더욱 효과적이고 다량의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생성하였다.When both the CaDDS, CYP716A83, and CYP714E19 genes were introduced into the transfected host cells, more efficient and large amounts of hyderaginin and 23-hydroxy urusholic acid were produced than when only the CYP714E19 or CaDDS and CYP714E19 genes were introduced alone.

본 발명은 (a) 제1항의 유전자를 숙주세포에 도입하는 단계; 및 (b) 상기 숙주세포를 배양하는 단계를 포함하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법을 제공한다.(A) introducing the gene of claim 1 into a host cell; And (b) culturing the host cell. The present invention also provides a method for biosynthesizing heparanin and 23-hydroxyurusolic acid.

숙주에 도입하는 유전자는 바람직하게는 제1항의 유전자일 수 있으며, 추가적으로 CaDDS 유전자와 CYP716A83 유전자가 도입될 수 있다.The gene introduced into the host may preferably be the gene of claim 1, and the CaDDS gene and the CYP716A83 gene may be further introduced.

상기 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법에서, 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산 합성효소 유전자, 재조합 벡터, 숙주세포는 전술한 바와 같다. 또한, 상기 숙주 세포는 바람직하게는 효모 또는 대장균이다.In the method of biosynthesizing hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid, the gene for hederagenin and the 23-hydroxy urusholic acid synthase gene, the recombinant vector, and the host cell are as described above. In addition, the host cell is preferably yeast or Escherichia coli.

본 발명의 상기 숙주세포를 배양하는 단계는 우라실, 히스티딘과 루이신이 포함되지 않고, 글루코스가 0.1 내지 5%가 함유된 SC(synthetic complete) 배지에서 15 내지 40℃에서 5 내지 200 시간동안 배양하는 것일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1 내지 3 %의 글루코스를 함유한 SC 배지에서 20 내지 35 ℃ 온도조건으로 12 내지 168 시간동안 하는 것을 수 있다.The step of culturing the host cells of the present invention comprises culturing at 15 to 40 DEG C for 5 to 200 hours in SC synthetic medium containing 0.1 to 5% of glucose without containing uracil, histidine and leucine And more preferably in an SC medium containing 1 to 3% of glucose at a temperature of 20 to 35 占 폚 for 12 to 168 hours.

또한, 글루코스가 1 내지 3 % 함유된 SC 배지를 사용하여야 하는데, 글루코오스를 포함하지 않은 배지를 사용하면 탄소원이 공급되지 않아 숙주세포의 증식 및 성장을 할 수 없고, 너무 많은 글루코스가 포함되면 숙주세포가 비 정상적으로 성장이 있을 수 있다.In addition, SC medium containing 1 to 3% of glucose should be used. However, when a medium containing no glucose is used, the carbon source is not supplied and the proliferation and growth of host cells can not be performed. When too much glucose is contained, There may be abnormal growth.

숙주세포의 배양은 20 내지 35 ℃에서 실시하는데 만약 20 ℃보다 낮은 온도에서 배양하면, 숙주세포가 잘 자라지 못하며, 35 ℃보다 높은 온도에서 숙주세포를 배양하면, Heat 스트레스에 의해서 성장이 멈출 수 있다. 또한, 배양은 12 시간 내지 168 시간동안 하는 것일 수 있는데, 12 시간 미만으로 배양을 하게 되면 충분한 양의 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 수득하지 못할 수 있고, 168 시간 이상 배양하게 되면 더 이상 합성되지 않을 수 있다.The cultivation of the host cell is carried out at 20 to 35 ° C. If the host cell is cultured at a temperature lower than 20 ° C, the host cell does not grow well. If the host cell is cultured at a temperature higher than 35 ° C, growth can be stopped by heat stress . The culture may be carried out for 12 to 168 hours. If the culture is performed for less than 12 hours, a sufficient amount of heparanin and 23-hydroxy urusholic acid may not be obtained. If the culture is performed for 168 hours or more, May not be synthesized.

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

C-23 산화효소 효소를 코딩하고 있는 완전한 cDNA의 분리Isolation of complete cDNA encoding C-23 oxidase enzyme

병풀 식물체를 3% 수크로스(sucrose), pH 5.8로 조정된 MS 액체 배지에서 5주간 배양 후, 잎 부분만 절취하여 액체질소에 얼린 후 트리졸(Trizol) 시약을 이용하여 total RNA를 추출하였다. 병풀에서 트리터르펜 생합성 관련 유전자를 선발하기 위해 제조사 로쉬(Roche)의 프래트폼 454를 이용하여 차세대 염기서열분석(Next Generation Sequencing)을 실시하였다. 분석 결과 CYP에 속하는 13개의 완전한 유전자 염기서열을 확보하였다. 통계수치상인 유전자 발현 값인 RPKM 값을 토대로 가장 높은 수치를 보이는 유전자와 잎에서 발현이 높은 유전자를 후보유전자로 간주하여 발현벡터 제작을 위해 아래와 같이 실시하였다.The female plants were cultured in MS liquid medium adjusted to pH 5.8 with 3% sucrose for 5 weeks. The leaves were excised and frozen in liquid nitrogen, and total RNA was extracted with Trizol reagent. Next Generation Sequencing was performed using Pratform 454 from Roche, Inc., in order to select the genes related to the trilterpene biosynthesis in the seedlings. As a result of the analysis, 13 complete gene sequences belonging to CYP were obtained. Based on the RPKM value as a statistical numerical value, a gene having the highest value and a gene having a high expression level in the leaf were regarded as candidate genes, and the expression vector was constructed as follows.

병풀의 cDNA는 2μg total RNA, 2 ng oligodT(15) 프라이머, 10 mM dNTP, 30 유닛(units)의 AMV 역전사효소(reversetranscriptase) 및 40 유닛의 RNA분해효소 억제제(RNase inhibitor)를 포함하는 버퍼에서 42℃, 1시간 동안 반응시켜 합성되었다. 병풀의 완전한 C-23 산화효소(CYP714E19) 유전자를 증폭하기 위해 합성된 cDNA를 주형(template)으로 하여 순방향 프라이머 (5'AAAAAGCAGGCTTCATGGAGTTGGAAAATTATAGT3'; 서열번호 6)와 역방향 프라이머 (5'AGAAAGCTGGGTCTCACAGCTTCTTCACCATGAG3'; 서열번호 7)를 이용하여 DNA 합성효소 (ExTaq DNA polymerase, TAKARA)에 의해 완전한 유전자가 증폭되었다. 염기서열 및 아미노산 서열 확인 후 NCBI에 유전자 등록을 완료하여 Accession number KT004520을 부여 받았다. The centrilobular cDNA was cloned in a buffer containing 2 μg total RNA, 2 ng oligodT (15) primer, 10 mM dNTP, 30 units of AMV reverse transcriptase and 40 units of RNase inhibitor Deg.] C for 1 hour. (5'AAAAGCAGGCTTCATGGAGTTGGAAAATTATAGT 3 '; SEQ ID NO: 6) and the reverse primer (5'AGAAAGCTGGTCTCACACCTTCTTCACCATGAG3'; SEQ ID NO: 7) with the cDNA synthesized to amplify the complete C-23 oxidase (CYP714E19) ), The complete gene was amplified by DNA synthesis enzyme (ExTaq DNA polymerase, TAKARA). After confirming the nucleotide sequence and amino acid sequence, the gene was registered in NCBI and received accession number KT004520.

아미노산 서열 기반 Amino acid sequence based CYP714E19및CYP714E19 and 다른 식물의  Other plant CYPCYP 간 유연관계 분석 Analysis of liver-liver relationship

Web 버전인 CLUSTAL W program (http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j. html)을 이용하여 유연관계를 산출하여 이 값을 MEGA5.2 software을 이용하여 neighbor-joining method로 유전자 간 유연관계를 조사하였다. 단백질 간 거리는 Dayhoff PAM matrix method로 계산되었고 단백질간 유연관계 값은 1,000반복 하에 산출하였다. 이들 유전자를 토대로 기능이 알려진 다른 식물의 산화효소와 유연계통분석한 결과 CYP714E19 유전자가 다른 산화효소와 명확히 구분되는 것으로 나타났다(도 2).The flexible relationship is calculated using the web version CLUSTAL W program (http://clustalw.ddbj.nig.ac.jp/top-j.html), and this value is compared with the neighbor-joining method using MEGA5.2 software The intergenerational relationship was investigated. Protein distance was calculated using the Dayhoff PAM matrix method and protein interactions were calculated under 1,000 repeats. Based on these genes, we found that the CYP714E19 gene was clearly differentiated from other oxidase enzymes by a flexible system analysis with other plant oxidase enzymes known to function (Fig. 2).

효모 과잉발현 벡터 제작Yeast overexpression vector production

유전자 벡터 제작을 위해 Gateway system (Invitrogen)을 사용하였다. 상기 실시예 1에서 기술한 방법으로 목표 유전자의 ORFs를 PCR 증폭하여 pDONR/Zeo entry 벡터를 삽입하였고 시컨싱을 통해 염기서열을 확인 후 효모 발현 벡터 제작을 위해 LR reaction mixture(Invitrogen)을 이용하여 pAG425/CYP714E19 벡터(도 5 참조)를 완성하였다. 완성된 벡터는 대장균(E.coli)에 형질전환 시켰고, 형질전환된 세포들은 37℃에서 15시간 배양 후 5개 클론을 선발하였다. 선발된 5개의 클론으로부터 플라스미드를 추출 후 DNA 염기서열을 해독하여 완전하게 C-23 oxidase 효소 유전자의 염기서열과 일치되는 1개의 클론을 최종으로 선발하여 이들로 제조된 플라스미드를 효모 형질전환에 사용하였다.Gateway system (Invitrogen) was used for gene vector construction. The pDONR / Zeo entry vector was inserted by PCR amplification of the ORFs of the target gene using the method described in Example 1, and the nucleotide sequence was confirmed by sequencing. Then, the pRAG425 (Invitrogen) / CYP714E19 vector (see FIG. 5). The completed vector was transformed into E. coli and the transformed cells were selected for 5 clones after incubation at 37 DEG C for 15 hours. The plasmid was extracted from the selected five clones, and the DNA base sequence was decoded to finally select one clone completely matching the base sequence of the C-23 oxidase enzyme gene, and the plasmid thus prepared was used for yeast transformation .

효모 형질전환 및 추출물 제조Yeast transformation and preparation of extract

일반적으로 식물 CYP 분석에 사용되는 아기장대 NADPH-CYP reductase 활성을 가진 효모 WAT21를 분양받아 형질전환에 이용되었다. 최종 산물인 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 효모에서 합성하기 위해 Moses 등이 보고한 (2014, Natl Acad Sci USA, 111:1634-1639) 전구체 합성 유전자로 CaDDS(α-amyrin, β-amyrin 및 damarenediol을 합성하는 유전자, GenBank accession no. AY520818, 서열번호 3)와 CYP716A83(oleanolic acid 및 ursolic acid을 합성하는 유전자, GenBank accession no. KT004520, 서열번호 3) 유전자를 사용하였다. 이 유전자는 pYES2 벡터내에 삽입하여 Kushiro 등 (1998, Eur J Biochem 238244)이 수행했던 방법으로 효모 형질전환을 실시하였다. 두 유전자 pYES/CaDDS 및 pAG423GAL-ccdB(Add gene)/CYP716A83가 삽입된 효모 형질전환체에 pAG425GAL-ccdB(Add gene)/CYP714E19 벡터를 이용하여 추가 형질절환을 실시하였다. 세 벡터가 삽입된 효모 형질전환체 내에 세 유전자의 과잉 발현을 위해 우라실, 히스티딘 및 루이신이 포함되지 않고 글루코스 2%가 함유된 SC(synthetic complete) 배지 20 mL에서 30℃ 220 rpm에서 2일간 배양하였다. 배양 후 상기에 기술한 동일한 배지에 갈락토스 2%를 추가하여 3일간 유전자 발현을 유도하였다. 반응액에 동량의 에틸아세테이트(ethyl acetate)을 첨가하여 2회 반복하여 추출하였고, 초순도 질소가스를 이용하여 농축 후 400 μl 클로로폼:메탄올=1:1으로 녹인 후 100 μl을 다시 질소가스로 다시 농축 후 N,O-bis(trimethylsilyl) trifluoroacetamide(BSTFA)와 pyridine에 의해 유도체를 제조하여 질량 가스 크로마토그래피(gas chromatography-mass spectrometer) 분석에 사용하였다.In general, yeast WAT21, which has the activity of the baby pollen NADPH-CYP reductase used for plant CYP analysis, was distributed and used for transformation. Β-amyrin and β-amyrin as precursor synthesis genes reported by Moses et al. (2014, Natl Acad Sci USA, 111: 1634-1639) for the synthesis of final products hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid in yeast, amyrin and damarenediol (GenBank accession no. AY520818, SEQ ID NO: 3) and CYP716A83 (gene synthesizing oleanolic acid and ursolic acid, GenBank accession no. KT004520, SEQ ID NO: 3) gene were used. This gene was inserted into the pYES2 vector and subjected to yeast transformation by the method performed by Kushiro et al. (1998, Eur J Biochem 238244). Additional transformations were carried out using the pAG425GAL-ccdB (Add gene) / CYP714E19 vector in yeast transformants in which the two genes pYES / CaDDS and pAG423GAL-ccdB (add gene) / CYP716A83 were inserted. For overexpression of three genes in yeast transformants with three vectors inserted, they were cultured in 20 mL of SC (synthetic complete) medium containing 2% glucose free of uracil, histidine and leucine for 2 days at 30 ° C and 220 rpm . After culturing, 2% of galactose was added to the same medium as described above to induce gene expression for 3 days. Ethyl acetate was added to the reaction solution and extracted twice. The supernatant was concentrated using nitrogen gas, and then dissolved in 400 μl chloroform: methanol = 1: 1. 100 μl was further treated with nitrogen gas After concentration again, derivatives were prepared by N, O-bis (trimethylsilyl) trifluoroacetamide (BSTFA) and pyridine and used for gas chromatography-mass spectrometer analysis.

세 유전자가 동시 발현되는 효모 형질전환체의 A yeast transformant in which three genes are expressed simultaneously GCGC -MS 분석-MS analysis

상기 실시예 4에서 기술된 효모 추출물은 C-23 산화효소 반응 화합물을 동정하기 위해 사용되었다. Mass spectrometric detector(5973N)가 장착된 Gas chromatograph 6890N (Agilent) 기기를 이용하여 HP-1(Agilent) 컬럼, 주입 후 2분간 50℃로 유지, 분당 40℃ 200℃까지, 분당 320℃ 까지, 320℃에서 30분간 유지로 프로그래밍하여 효모 추출물을 분석하였다. 그 결과 대조구로서 CaDDS 및 CYP716A83 유전자가 삽입된 효모 추출물에서는 α/β-amyrin, oleanolic acid, ursolic acid 피크들만 나타난 반면 CaDDS, CYP716A83 및 CYP714E19 셋 모두 유전자가 삽입된 벡터들을 포함하는 효모의 추출물에서는 중간산물인 추정의 23-hydroxyerythrodiol, 23-hydroxyuvaol와 함께 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산이 관찰되었다. 더욱이 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산은 표준물질과 일치하는 피크들을 관찰할 수 있었다(도 3). 이 피크들은 더 확실히 확인하기 위해서 질량 가스 크로마토그래피(gas chromatography-mass spectrometer) 분석법을 실시하였다. 질량스펙트럼 분석 결과 표준시료의 질량스펙트럼과 일치하여 효모에 삽입된 유전자는 C-23 산화효소 유전자임을 확인하였다(도 4).The yeast extract described in Example 4 above was used to identify C-23 oxidase reacting compounds. (Agilent) column using a gas chromatograph equipped with a mass spectrometric detector (5973N), maintained at 50 ° C for 2 minutes after injection, up to 320 ° C per minute, up to 40 ° C per minute, 320 ° C per minute For 30 min to analyze the yeast extract. As a result, the yeast extract containing CaDDS and CYP716A83 gene as a control showed only α / β-amyrin, oleanolic acid and ursolic acid peaks, whereas the yeast extract containing the genes of CaDDS, CYP716A83 and CYP714E19 And 23-hydroxyerythrodiol, 23-hydroxyuvaol, and hederagenin and 23-hydroxyurosolic acid were observed. Furthermore, hederagenin and 23-hydroxy-ergolic acid were able to observe peaks consistent with the standard (Figure 3). These peaks were subjected to gas chromatography-mass spectrometer analysis to confirm more clearly. Mass spectrum analysis confirmed that the gene inserted into the yeast was a C-23 oxidase gene consistent with the mass spectrum of the standard sample (FIG. 4).

<110> REPUBLIC OF KOREA <120> Novel gene promoting biosynthesis of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid and uses thereof <130> 1060433 <160> 9 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 1557 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 gene <400> 1 atggagttgg aaaattatag tagtgatatt gtgttgaaag tgatgatatc cataggtgtg 60 attggagtat tgggactggt aatggggttt tgtagagcat ttgtttggga accaaagagg 120 cttagatctt tgttgaagaa acaagggatt gatggaccag agccaaagat tgttgttggg 180 aatttactgg atatgaagaa tgcttctaag aacaaacctc ctgttgattc ttcttctggc 240 atctctcaca acggtttatc ttttcttttt cctattttca agaaatggaa agatcaatat 300 ggtccattat tcgtattttc acttgcaaac atgaacgtac tgtttgtaca caaacctgat 360 gtggtgaaag aaataaccac acacacatcc ttggacttgg gaaaaccatc ctatcaggaa 420 aaaaacctcg gccccttgct tggtcgaggc atattgacct ccaatggtga gtcttgggct 480 catcaaagga aaattcttgc tcctgaactg tacatggaca aagttaaggg gatgttacat 540 ataattacag aatctgcaat gacgttgata gacacatgga aaacacaaat agatgctcaa 600 gggggtgttg cagatataac agtcgatgag catatgagaa atttctccgg gagtgttata 660 tcaaaagctt gttttggtgg aagttatgcc aaaggagaaa aaatcttcac aaagctcaga 720 gatctccagg agctttacac taaaacgggt ttaccatttc aaattccggg aatgagacat 780 ttaccaacta agaaaaacag aaaatcttgg gcgttgcaga aggaaattgg agatttgatt 840 ctaaacgtgg tacatgaaag gaaagaagtt ggatatgaaa aggacttatt gcagatggta 900 ctggaaggtg ctgaacagag taaattcagc caagaagaaa caaacaggtt cattgttgat 960 aattgtaaaa acatctacct agctggatat gaaactactg cagtttcttt gacatggaca 1020 ctgatgcttt tggcttcaaa ccccgaatgg caaactcgcg ttcgcgacga ggcactcgag 1080 gtttgtaagg gccaaattcc aactaacgac atgcttctca agatgaaaca gctaacaatg 1140 gtcatttatg agtcactgcg gttgtattct ccggtgccag tgatttcgag ggaagccttt 1200 aaagacttga aatttgcaga tgtaaatgtc ccaaagggtg tgaatgtatg gggtgtaata 1260 tattcattgc acacagaccc tgaagtatgg gggccagatt ctttcgagtt caaccccaac 1320 agatttgaaa atggaacaag aaacgcatgc aagtatccac aatactattg cccattcgga 1380 gtcggacctc gggtatgtct cggacagaat ttggcaatag ttgagctgaa agcactagtg 1440 tctctcctcg tctctaactt ctctttcgct ctatcctcgg actacgtgca ctcccctgta 1500 atcaagctgg taatagagcc acaacatgga gttaaactca tggtgaagaa gctgtga 1557 <210> 2 <211> 518 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 amino acid <400> 2 Met Glu Leu Glu Asn Tyr Ser Ser Asp Ile Val Leu Lys Val Met Ile 1 5 10 15 Ser Ile Gly Val Ile Gly Val Leu Gly Leu Val Met Gly Phe Cys Arg 20 25 30 Ala Phe Val Trp Glu Pro Lys Arg Leu Arg Ser Leu Leu Lys Lys Gln 35 40 45 Gly Ile Asp Gly Pro Glu Pro Lys Ile Val Val Gly Asn Leu Leu Asp 50 55 60 Met Lys Asn Ala Ser Lys Asn Lys Pro Pro Val Asp Ser Ser Ser Gly 65 70 75 80 Ile Ser His Asn Gly Leu Ser Phe Leu Phe Pro Ile Phe Lys Lys Trp 85 90 95 Lys Asp Gln Tyr Gly Pro Leu Phe Val Phe Ser Leu Ala Asn Met Asn 100 105 110 Val Leu Phe Val His Lys Pro Asp Val Val Lys Glu Ile Thr Thr His 115 120 125 Thr Ser Leu Asp Leu Gly Lys Pro Ser Tyr Gln Glu Lys Asn Leu Gly 130 135 140 Pro Leu Leu Gly Arg Gly Ile Leu Thr Ser Asn Gly Glu Ser Trp Ala 145 150 155 160 His Gln Arg Lys Ile Leu Ala Pro Glu Leu Tyr Met Asp Lys Val Lys 165 170 175 Gly Met Leu His Ile Ile Thr Glu Ser Ala Met Thr Leu Ile Asp Thr 180 185 190 Trp Lys Thr Gln Ile Asp Ala Gln Gly Gly Val Ala Asp Ile Thr Val 195 200 205 Asp Glu His Met Arg Asn Phe Ser Gly Ser Val Ile Ser Lys Ala Cys 210 215 220 Phe Gly Gly Ser Tyr Ala Lys Gly Glu Lys Ile Phe Thr Lys Leu Arg 225 230 235 240 Asp Leu Gln Glu Leu Tyr Thr Lys Thr Gly Leu Pro Phe Gln Ile Pro 245 250 255 Gly Met Arg His Leu Pro Thr Lys Lys Asn Arg Lys Ser Trp Ala Leu 260 265 270 Gln Lys Glu Ile Gly Asp Leu Ile Leu Asn Val Val His Glu Arg Lys 275 280 285 Glu Val Gly Tyr Glu Lys Asp Leu Leu Gln Met Val Leu Glu Gly Ala 290 295 300 Glu Gln Ser Lys Phe Ser Gln Glu Glu Thr Asn Arg Phe Ile Val Asp 305 310 315 320 Asn Cys Lys Asn Ile Tyr Leu Ala Gly Tyr Glu Thr Thr Ala Val Ser 325 330 335 Leu Thr Trp Thr Leu Met Leu Leu Ala Ser Asn Pro Glu Trp Gln Thr 340 345 350 Arg Val Arg Asp Glu Ala Leu Glu Val Cys Lys Gly Gln Ile Pro Thr 355 360 365 Asn Asp Met Leu Leu Lys Met Lys Gln Leu Thr Met Val Ile Tyr Glu 370 375 380 Ser Leu Arg Leu Tyr Ser Pro Val Pro Val Ile Ser Arg Glu Ala Phe 385 390 395 400 Lys Asp Leu Lys Phe Ala Asp Val Asn Val Pro Lys Gly Val Asn Val 405 410 415 Trp Gly Val Ile Tyr Ser Leu His Thr Asp Pro Glu Val Trp Gly Pro 420 425 430 Asp Ser Phe Glu Phe Asn Pro Asn Arg Phe Glu Asn Gly Thr Arg Asn 435 440 445 Ala Cys Lys Tyr Pro Gln Tyr Tyr Cys Pro Phe Gly Val Gly Pro Arg 450 455 460 Val Cys Leu Gly Gln Asn Leu Ala Ile Val Glu Leu Lys Ala Leu Val 465 470 475 480 Ser Leu Leu Val Ser Asn Phe Ser Phe Ala Leu Ser Ser Asp Tyr Val 485 490 495 His Ser Pro Val Ile Lys Leu Val Ile Glu Pro Gln His Gly Val Lys 500 505 510 Leu Met Val Lys Lys Leu 515 <210> 3 <211> 1482 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 gene <400> 3 atggaactct tctttgttcc cctcttctcc tccttggttc tctttgtttt cttttgtttc 60 cttttgctct tctacaagaa caacaaatgg agatcctccg gcgcacctct ccccccgggc 120 caaacagggt ggcccttcat aggagagagt tacgagtttc tctccacagg atggaaaggc 180 tatccggaga aattcatatt tgaccggata gccaaacact cctccaacgt cttcaagacg 240 tccatcctgg gagagcacgc cgcagtattc tgcggcgcag cctgtaacaa gttcttgttc 300 tcgaacgaga acaagcttgt tcaggcctgg tggccagact ctgtaaacaa agtcttccca 360 tcttccacac agacttcttc caaagaagaa gccatcaaga tgagaaaaat gctgccaaac 420 ttcctcaaac cggacgcttt acaacgatac gttggaacca tggactccat cgccaggaga 480 catttcgagt ccggatggga caacaaaaac gaaattgtag tcttccctct ggccaaaacc 540 tacaccttct ggattgcttg taagcttttt gtaagtgtag aggaaccgtc tcaagtcgca 600 aaactcttgg aacccttcag tgccattgct tctgggatca tttctgtccc aatagatctg 660 cccggaacac cgttcaacag tgccataaag tcatccaaac gcatcaggga aatgctgtgg 720 aagatcataa agcagaggaa gattgatttg gcagagggca aagcctcccc aacacaagat 780 atattgtcac atatgctatt gacaagtgat gagaatggca agtttatgtc tgagttggat 840 attgctgata agatattagg attgttgatt ggtggacatg acactgctag ctctgcatgc 900 actttcgttg tcaagttcct tgccgagttg cccgaaatct atgatggtgt ctacaaagag 960 caaatggaga tagtgaaatc aaagggacct ggggagttat tgaactggga tgacattcag 1020 aagatgaaat attcatggaa tgtggcatgt gaagtactaa ggcttgcccc accccttcaa 1080 ggtggtttca gagaagtcct cactgatttt tcttacaatg gtttctccat ccccaagggc 1140 tggaagatat attggacagc aaattcgaca cacagaaatt cagaagtatt cccagaacca 1200 ttaaaatttg atccatcgag attcgaggga acggggccac ctccgttcac gttcgtgccg 1260 ttcggaggag gtccgagaat gtgccccggg aaggagtatg cccgattgga aatattagtg 1320 ttcatacaca acttggtgaa aaggtacaag tgggagaaaa ttattcctga tgagaagatt 1380 attgttaatc caatgccaat tccagctaaa ggacttccta ttcgtctatt tccacataaa 1440 gcctaattca tttgctttat atgtgtatgc atggactttt aa 1482 <210> 4 <211> 481 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 amino acid <400> 4 Met Glu Leu Phe Phe Val Pro Leu Phe Ser Ser Leu Val Leu Phe Val 1 5 10 15 Phe Phe Cys Phe Leu Leu Leu Phe Tyr Lys Asn Asn Lys Trp Arg Ser 20 25 30 Ser Gly Ala Pro Leu Pro Pro Gly Gln Thr Gly Trp Pro Phe Ile Gly 35 40 45 Glu Ser Tyr Glu Phe Leu Ser Thr Gly Trp Lys Gly Tyr Pro Glu Lys 50 55 60 Phe Ile Phe Asp Arg Ile Ala Lys His Ser Ser Asn Val Phe Lys Thr 65 70 75 80 Ser Ile Leu Gly Glu His Ala Ala Val Phe Cys Gly Ala Ala Cys Asn 85 90 95 Lys Phe Leu Phe Ser Asn Glu Asn Lys Leu Val Gln Ala Trp Trp Pro 100 105 110 Asp Ser Val Asn Lys Val Phe Pro Ser Ser Thr Gln Thr Ser Ser Lys 115 120 125 Glu Glu Ala Ile Lys Met Arg Lys Met Leu Pro Asn Phe Leu Lys Pro 130 135 140 Asp Ala Leu Gln Arg Tyr Val Gly Thr Met Asp Ser Ile Ala Arg Arg 145 150 155 160 His Phe Glu Ser Gly Trp Asp Asn Lys Asn Glu Ile Val Val Phe Pro 165 170 175 Leu Ala Lys Thr Tyr Thr Phe Trp Ile Ala Cys Lys Leu Phe Val Ser 180 185 190 Val Glu Glu Pro Ser Gln Val Ala Lys Leu Leu Glu Pro Phe Ser Ala 195 200 205 Ile Ala Ser Gly Ile Ile Ser Val Pro Ile Asp Leu Pro Gly Thr Pro 210 215 220 Phe Asn Ser Ala Ile Lys Ser Ser Lys Arg Ile Arg Glu Met Leu Trp 225 230 235 240 Lys Ile Ile Lys Gln Arg Lys Ile Asp Leu Ala Glu Gly Lys Ala Ser 245 250 255 Pro Thr Gln Asp Ile Leu Ser His Met Leu Leu Thr Ser Asp Glu Asn 260 265 270 Gly Lys Phe Met Ser Glu Leu Asp Ile Ala Asp Lys Ile Leu Gly Leu 275 280 285 Leu Ile Gly Gly His Asp Thr Ala Ser Ser Ala Cys Thr Phe Val Val 290 295 300 Lys Phe Leu Ala Glu Leu Pro Glu Ile Tyr Asp Gly Val Tyr Lys Glu 305 310 315 320 Gln Met Glu Ile Val Lys Ser Lys Gly Pro Gly Glu Leu Leu Asn Trp 325 330 335 Asp Asp Ile Gln Lys Met Lys Tyr Ser Trp Asn Val Ala Cys Glu Val 340 345 350 Leu Arg Leu Ala Pro Pro Leu Gln Gly Gly Phe Arg Glu Val Leu Thr 355 360 365 Asp Phe Ser Tyr Asn Gly Phe Ser Ile Pro Lys Gly Trp Lys Ile Tyr 370 375 380 Trp Thr Ala Asn Ser Thr His Arg Asn Ser Glu Val Phe Pro Glu Pro 385 390 395 400 Leu Lys Phe Asp Pro Ser Arg Phe Glu Gly Thr Gly Pro Pro Pro Phe 405 410 415 Thr Phe Val Pro Phe Gly Gly Gly Pro Arg Met Cys Pro Gly Lys Glu 420 425 430 Tyr Ala Arg Leu Glu Ile Leu Val Phe Ile His Asn Leu Val Lys Arg 435 440 445 Tyr Lys Trp Glu Lys Ile Ile Pro Asp Glu Lys Ile Ile Val Asn Pro 450 455 460 Met Pro Ile Pro Ala Lys Gly Leu Pro Ile Arg Leu Phe Pro His Lys 465 470 475 480 Ala <210> 5 <211> 2283 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDDS gene sequence (AY520818) <400> 5 atgtggaagc tgaagatagc agagggtaat ggagcatact tgtacagcac caacaacttt 60 gtggggagac agatatggga gtatgatcct gatgctggaa ctcctgaaga gcgactagag 120 gtcgagaaac ttcgagaaac ttacaaatat aatctcatca acaatgggat tcacccttgt 180 ggtgatatgc tcatgaggtt gcagctgata aaggagagtg ggctggatct tttgagcata 240 ccgccggtga gacttggaga acaagaagaa gtgaattatc aagtagtgac gacggctgtt 300 aagaaagctc tgcggttaaa ccgcgcaatc caagctcacg acggtcactg gccagctgaa 360 aatgctggac ctatgttttt tacaccaccc ctcatcatag cgctatacat cagcggagca 420 attgacactc atctaacaat acaacacaag aaggagatga ttcgttttat ttacctccac 480 caaaacaaag atggaggatg gggattctat atagagggac atagcacgat gatagggtca 540 gcacttagct acgtggcgtt acgtttgctg ggagaagggc ctgatgacgg cgatggtgca 600 gtggagagag caagaaaatg gatccttgac catggtggtg ctgcttctat accctcctgg 660 ggtaagactt atcttgcggt tcttggggta tacgagtggg aagggtgtaa ccccctgccc 720 ccagaatttt ggcttttccc tgaagcttta ccttatcatc cagcaaaaat gtggtgttac 780 tgtcgcacaa catacatgcc gatgtcgtat ttgtatggga agaaatatca tggtccaatt 840 acggatcttg ttatatcttt aagaaaagaa atacacccca ttccttatga gaagataaat 900 tggaacaaac agcgccataa ctgtaacaag gaggatcttt actaccctca tagctttata 960 caggatttgc tatgggatgg tcttcactat tttactgaac ctatcattaa aatgtggccc 1020 ttcaataagt tgcgaaagaa agggatgaaa agagccattg aacttatgcg ctacggaggt 1080 tatgagagca gattcattac cattggatgt gtatccaaga gtctagatat gatgtgttgg 1140 tgggcagaga acccgaatgg tccagaattc aaacatcact tagctagagt acctgattac 1200 ttgtggcttg cagaggatgg aatgaagatg cagagttttg gtagtcaatt atgggactgt 1260 gttcttgcta ctcaagctgt catgtctact ggtatggttg atgaatatgg ggattgtctt 1320 aagaaagcac atttctatat taaagaatca cagtgcaaga aaaatccgtc aggagattat 1380 gcaagtatgt gccggtattt tacaaaagga tcatggacat tttctgatca agatcagggt 1440 tgggttgtct ctgattgcac agctgaagcg ctgaagtgtc tattagcact ttctcaaatg 1500 ccagaggaaa ttgcagggga aaaggcagat gttgagcgat tatatgatgc cgtaaacgtc 1560 ctcctctact tgcaaagccc tataagtggg ggttttgcca tttgggagcc accagttcca 1620 agaccatact tgcaggtgtt gaatccttcg gagatttttg ccgacatcgt tgtcgaaaaa 1680 gagcatacgg agtgcacagc atcaataata gcagctctgg tagcattcaa acgtttgcat 1740 ccgggtcatc ggtcgaaaga aataagtgtt gccatcgcaa aagctgtaca ttttcttgaa 1800 ggaaaacaat tggaagatgg ttcatggtat ggctactggg gaatatgctt tttgtatggc 1860 acattttttg cgttagctgg gttagcttct gtgggacaga cttatgaaaa cagtgaaacc 1920 gttcgtaaag ctgttaagtt tttcctttct acacaaaatg aagaaggtgg ttggggagaa 1980 agtcttgaat catgtccgag cgagatattc acaccattag aaggaaacag aacaaattta 2040 gtacaaacat catgggcaat gcttggtctc atgtttggtg gacaggccac gagagatcca 2100 actccattgc atagagcagc aaagttattg attaatgcac aattgaataa cggagatttc 2160 cctcagcagg aaacaactgg agtgtacatg aagaattgta tgttgcatta tgccgagtat 2220 agaaatgtat ttccgttatg ggcacttgga gagtaccgca aacgcttgtg gctctccaat 2280 tga 2283 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 forward primer <400> 6 aaaaagcagg cttcatggag ttggaaaatt atagt 35 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 reverse primer <400> 7 agaaagctgg gtctcacagc ttcttcacca tgag 34 <210> 8 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 forward primer <400> 8 aaaaagcagg cttcatggaa ctcttctttg ttccc 35 <210> 9 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 reverse primer <400> 9 agaaagctgg gtcttaggct ttatgtggaa atag 34 <110> REPUBLIC OF KOREA <120> Novel gene promoting biosynthesis of hederagenin and          23-hydroxyursolic acid and uses thereof <130> 1060433 <160> 9 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 1557 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 gene <400> 1 atggagttgg aaaattatag tagtgatatt gtgttgaaag tgatgatatc cataggtgtg 60 attggagtat tgggactggt aatggggttt tgtagagcat ttgtttggga accaaagagg 120 cttagatctt tgttgaagaa acaagggatt gatggaccag agccaaagat tgttgttggg 180 aatttactgg atatgaagaa tgcttctaag aacaaacctc ctgttgattc ttcttctggc 240 atctctcaca acggtttatc ttttcttttt cctattttca agaaatggaa agatcaatat 300 ggtccattat tcgtattttc acttgcaaac atgaacgtac tgtttgtaca caaacctgat 360 gtggtgaaag aaataaccac acacacatcc ttggacttgg gaaaaccatc ctatcaggaa 420 aaaaacctcg gccccttgct tggtcgaggc atattgacct ccaatggtga gtcttgggct 480 catcaaagga aaattcttgc tcctgaactg tacatggaca aagttaaggg gatgttacat 540 ataattacag aatctgcaat gacgttgata gacacatgga aaacacaaat agatgctcaa 600 gggggtgttg cagatataac agtcgatgag catatgagaa atttctccgg gagtgttata 660 tcaaaagctt gttttggtgg aagttatgcc aaaggagaaa aaatcttcac aaagctcaga 720 gatctccagg agctttacac taaaacgggt ttaccatttc aaattccggg aatgagacat 780 ttaccaacta agaaaaacag aaaatcttgg gcgttgcaga aggaaattgg agatttgatt 840 ctaaacgtgg tacatgaaag gaaagaagtt ggatatgaaa aggacttatt gcagatggta 900 ctggaaggtg ctgaacagag taaattcagc caagaagaaa caaacaggtt cattgttgat 960 aattgtaaaa acatctacct agctggatat gaaactactg cagtttcttt gacatggaca 1020 ctgatgcttt tggcttcaaa ccccgaatgg caaactcgcg ttcgcgacga ggcactcgag 1080 gtttgtaagg gccaaattcc aactaacgac atgcttctca agatgaaaca gctaacaatg 1140 gtcatttatg agtcactgcg gttgtattct ccggtgccag tgatttcgag ggaagccttt 1200 aaagacttga aatttgcaga tgtaaatgtc ccaaagggtg tgaatgtatg gggtgtaata 1260 tattcattgc acacagaccc tgaagtatgg gggccagatt ctttcgagtt caaccccaac 1320 agatttgaaa atggaacaag aaacgcatgc aagtatccac aatactattg cccattcgga 1380 gtcggacctc gggtatgtct cggacagaat ttggcaatag ttgagctgaa agcactagtg 1440 tctctcctcg tctctaactt ctctttcgct ctatcctcgg actacgtgca ctcccctgta 1500 atcaagctgg taatagagcc acaacatgga gttaaactca tggtgaagaa gctgtga 1557 <210> 2 <211> 518 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 amino acid <400> 2 Met Glu Leu Glu Asn Tyr Ser Ser Asp Ile Val Leu Lys Val Met Ile   1 5 10 15 Ser Ile Gly Val Ile Gly Val Leu Gly Leu Val Met Gly Phe Cys Arg              20 25 30 Ala Phe Val Trp Glu Pro Lys Arg Leu Arg Ser Leu Leu Lys Lys Gln          35 40 45 Gly Ile Asp Gly Pro Glu Pro Lys Ile Val Val Gly Asn Leu Leu Asp      50 55 60 Met Lys Asn Ala Ser Lys Asn Lys Pro Pro Val Asp Ser Ser Ser Gly  65 70 75 80 Ile Ser His Asn Gly Leu Ser Phe Leu Phe Pro Ile Phe Lys Lys Trp                  85 90 95 Lys Asp Gln Tyr Gly Pro Leu Phe Val Phe Ser Leu Ala Asn Met Asn             100 105 110 Val Leu Phe Val His Lys Pro Asp Val Val Lys Glu Ile Thr Thr His         115 120 125 Thr Ser Leu Asp Leu Gly Lys Pro Ser Tyr Gln Glu Lys Asn Leu Gly     130 135 140 Pro Leu Leu Gly Arg Gly Ile Leu Thr Ser Asn Gly Glu Ser Trp Ala 145 150 155 160 His Gln Arg Lys Ile Leu Ala Pro Glu Leu Tyr Met Asp Lys Val Lys                 165 170 175 Gly Met Leu His Ile Ile Thr Glu Ser Ala Met Thr Leu Ile Asp Thr             180 185 190 Trp Lys Thr Gln Ile Asp Ala Gln Gly Gly Val Ala Asp Ile Thr Val         195 200 205 Asp Glu His Met Arg Asn Phe Ser Gly Ser Val Ile Ser Lys Ala Cys     210 215 220 Phe Gly Gly Ser Tyr Ala Lys Gly Glu Lys Ile Phe Thr Lys Leu Arg 225 230 235 240 Asp Leu Gln Glu Leu Tyr Thr Lys Thr Gly Leu Pro Phe Gln Ile Pro                 245 250 255 Gly Met Arg His Leu Pro Thr Lys Lys Asn Arg Lys Ser Trp Ala Leu             260 265 270 Gln Lys Glu Ile Gly Asp Leu Ile Leu Asn Val Val His Glu Arg Lys         275 280 285 Glu Val Gly Tyr Glu Lys Asp Leu Leu Gln Met Val Leu Glu Gly Ala     290 295 300 Glu Gln Ser Lys Phe Ser Gln Glu Glu Thr Asn Arg Phe Ile Val Asp 305 310 315 320 Asn Cys Lys Asn Ile Tyr Leu Ala Gly Tyr Glu Thr Thr Ala Val Ser                 325 330 335 Leu Thr Trp Thr Leu Met Leu Leu Ala Ser Asn Pro Glu Trp Gln Thr             340 345 350 Arg Val Arg Asp Glu Ala Leu Glu Val Cys Lys Gly Gln Ile Pro Thr         355 360 365 Asn Asp Met Leu Leu Lys Met Lys Gln Leu Thr Met Val Ile Tyr Glu     370 375 380 Ser Leu Arg Leu Tyr Ser Pro Val Val Ser Ser Glu Ala Phe 385 390 395 400 Lys Asp Leu Lys Phe Ala Asp Val Asn Val Pro Lys Gly Val Asn Val                 405 410 415 Trp Gly Val Ile Tyr Ser Leu His Thr Asp Pro Glu Val Trp Gly Pro             420 425 430 Asp Ser Phe Glu Phe Asn Pro Asn Arg Phe Glu Asn Gly Thr Arg Asn         435 440 445 Ala Cys Lys Tyr Pro Gln Tyr Tyr Cys Pro Phe Gly Val Gly Pro Arg     450 455 460 Val Cys Leu Gly Gln Asn Leu Ala Ile Val Glu Leu Lys Ala Leu Val 465 470 475 480 Ser Leu Leu Val Ser Asn Phe Ser Phe Ala Leu Ser Ser Asp Tyr Val                 485 490 495 His Ser Pro Val Ile Lys Leu Val Ile Glu Pro Gln His Gly Val Lys             500 505 510 Leu Met Val Lys Lys Leu         515 <210> 3 <211> 1482 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 gene <400> 3 atggaactct tctttgttcc cctcttctcc tccttggttc tctttgtttt cttttgtttc 60 cttttgctct tctacaagaa caacaaatgg agatcctccg gcgcacctct ccccccgggc 120 caaacagggt ggcccttcat aggagagagt tacgagtttc tctccacagg atggaaaggc 180 tatccggaga aattcatatt tgaccggata gccaaacact cctccaacgt cttcaagacg 240 tccatcctgg gagagcacgc cgcagtattc tgcggcgcag cctgtaacaa gttcttgttc 300 tcgaacgaga acaagcttgt tcaggcctgg tggccagact ctgtaaacaa agtcttccca 360 tcttccacac agacttcttc caaagaagaa gccatcaaga tgagaaaaat gctgccaaac 420 ttcctcaaac cggacgcttt acaacgatac gttggaacca tggactccat cgccaggaga 480 catttcgagt ccggatggga caacaaaaac gaaattgtag tcttccctct ggccaaaacc 540 tacaccttct ggattgcttg taagcttttt gtaagtgtag aggaaccgtc tcaagtcgca 600 aaactcttgg aacccttcag tgccattgct tctgggatca tttctgtccc aatagatctg 660 cccggaacac cgttcaacag tgccataaag tcatccaaac gcatcaggga aatgctgtgg 720 aagatcataa agcagaggaa gattgatttg gcagagggca aagcctcccc aacacaagat 780 atattgtcac atatgctatt gacaagtgat gagaatggca agtttatgtc tgagttggat 840 attgctgata agatattagg attgttgatt ggtggacatg acactgctag ctctgcatgc 900 actttcgttg tcaagttcct tgccgagttg cccgaaatct atgatggtgt ctacaaagag 960 caaatggaga tagtgaaatc aaagggacct ggggagttat tgaactggga tgacattcag 1020 aagatgaaat attcatggaa tgtggcatgt gaagtactaa ggcttgcccc accccttcaa 1080 ggtggtttca gagaagtcct cactgatttt tcttacaatg gtttctccat ccccaagggc 1140 tggaagatat attggacagc aaattcgaca cacagaaatt cagaagtatt cccagaacca 1200 ttaaaatttg atccatcgag attcgaggga acggggccac ctccgttcac gttcgtgccg 1260 ttcggaggag gtccgagaat gtgccccggg aaggagtatg cccgattgga aatattagtg 1320 ttcatacaca acttggtgaa aaggtacaag tgggagaaaa ttattcctga tgagaagatt 1380 attgttaatc caatgccaat tccagctaaa ggacttccta ttcgtctatt tccacataaa 1440 gcctaattca tttgctttat atgtgtatgc atggactttt aa 1482 <210> 4 <211> 481 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 amino acid <400> 4 Met Glu Leu Phe Phe Val Pro Leu Phe Ser Ser Leu Val Leu Phe Val   1 5 10 15 Phe Phe Cys Phe Leu Leu Leu Phe Tyr Lys Asn Asn Lys Trp Arg Ser              20 25 30 Ser Gly Ala Pro Leu Pro Pro Gly Gln Thr Gly Trp Pro Phe Ile Gly          35 40 45 Glu Ser Tyr Glu Phe Leu Ser Thr Gly Trp Lys Gly Tyr Pro Glu Lys      50 55 60 Phe Ile Phe Asp Arg Ile Ala Lys His Ser Ser Asn Val Phe Lys Thr  65 70 75 80 Ser Ile Leu Gly Glu His Ala Ala Val Phe Cys Gly Ala Ala Cys Asn                  85 90 95 Lys Phe Leu Phe Ser Asn Glu Asn Lys Leu Val Gln Ala Trp Trp Pro             100 105 110 Asp Ser Val Asn Lys Val Phe Pro Ser Ser Thr Gln Thr Ser Ser Lys         115 120 125 Glu Glu Ala Ile Lys Met Arg Lys Met Leu Pro Asn Phe Leu Lys Pro     130 135 140 Asp Ala Leu Gln Arg Tyr Val Gly Thr Met Asp Ser Ile Ala Arg Arg 145 150 155 160 His Phe Glu Ser Gly Trp Asp Asn Lys Asn Glu Ile Val Val Phe Pro                 165 170 175 Leu Ala Lys Thr Tyr Thr Phe Trp Ile Ala Cys Lys Leu Phe Val Ser             180 185 190 Val Glu Glu Pro Ser Gln Val Ala Lys Leu Leu Glu Pro Phe Ser Ala         195 200 205 Ile Ala Ser Gly Ile Ile Ser Val Ile Asp Leu Pro Gly Thr Pro     210 215 220 Phe Asn Ser Ala Ile Lys Ser Ser Lys Arg Ile Arg Glu Met Leu Trp 225 230 235 240 Lys Ile Ile Lys Gln Arg Lys Ile Asp Leu Ala Glu Gly Lys Ala Ser                 245 250 255 Pro Thr Gln Asp Ile Leu Ser His Met Leu Leu Thr Ser Asp Glu Asn             260 265 270 Gly Lys Phe Met Ser Glu Leu Asp Ile Ala Asp Lys Ile Leu Gly Leu         275 280 285 Leu Ile Gly Gly His Asp Thr Ala Ser Ser Ala Cys Thr Phe Val Val     290 295 300 Lys Phe Leu Ala Glu Leu Pro Glu Ile Tyr Asp Gly Val Tyr Lys Glu 305 310 315 320 Gln Met Glu Ile Val Lys Ser Lys Gly Pro Gly Glu Leu Leu Asn Trp                 325 330 335 Asp Asp Ile Gln Lys Met Lys Tyr Ser Trp Asn Val Ala Cys Glu Val             340 345 350 Leu Arg Leu Ala Pro Pro Leu Gln Gly Gly Phe Arg Glu Val Leu Thr         355 360 365 Asp Phe Ser Tyr Asn Gly Phe Ser Ile Pro Lys Gly Trp Lys Ile Tyr     370 375 380 Trp Thr Ala Asn Ser Thr His Arg Asn Ser Glu Val Phe Pro Glu Pro 385 390 395 400 Leu Lys Phe Asp Pro Ser Arg Phe Glu Gly Thr Gly Pro Pro Pro Phe                 405 410 415 Thr Phe Val Pro Phe Gly Gly Gly Pro Arg Met Cys Pro Gly Lys Glu             420 425 430 Tyr Ala Arg Leu Glu Ile Leu Val Phe Ile His Asn Leu Val Lys Arg         435 440 445 Tyr Lys Trp Glu Lys Ile Ile Pro Asp Glu Lys Ile Ile Val Asn Pro     450 455 460 Met Pro Ile Pro Ala Lys Gly Leu Pro Ile Arg Leu Phe Pro His Lys 465 470 475 480 Ala     <210> 5 <211> 2283 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CaDDS gene sequence (AY520818) <400> 5 atgtggaagc tgaagatagc agagggtaat ggagcatact tgtacagcac caacaacttt 60 gtgggagag agatatggga gtatgatcct gatgctggaa ctcctgaaga gcgactagag 120 gtcgagaaac ttcgagaaac ttacaaatat aatctcatca acaatgggat tcacccttgt 180 ggtgatatgc tcatgaggtt gcagctgata aaggagagtg ggctggatct tttgagcata 240 ccgccggtga gacttggaga acaagaagaa gtgaattatc aagtagtgac gacggctgtt 300 aagaaagctc tgcggttaaa ccgcgcaatc caagctcacg acggtcactg gccagctgaa 360 aatgctggac ctatgttttt tacaccaccc ctcatcatag cgctatacat cagcggagca 420 attgacactc atctaacaat acaacacaag aaggagatga ttcgttttat ttacctccac 480 caaaacaaag atggaggatg gggattctat atagagggac atagcacgat gatagggtca 540 gcacttagct acgtggcgtt acgtttgctg ggagaagggc ctgatgacgg cgatggtgca 600 gtggagagag caagaaaatg gatccttgac catggtggtg ctgcttctat accctcctgg 660 ggtaagactt atcttgcggt tcttggggta tacgagtggg aagggtgtaa ccccctgccc 720 ccagaatttt ggcttttccc tgaagcttta ccttatcatc cagcaaaaat gtggtgttac 780 tgtcgcacaa catacatgcc gatgtcgtat ttgtatggga agaaatatca tggtccaatt 840 acggatcttg ttatatcttt aagaaaagaa atacacccca ttccttatga gaagataaat 900 tggaacaaac agcgccataa ctgtaacaag gaggatcttt actaccctca tagctttata 960 caggatttgc tatgggatgg tcttcactat tttactgaac ctatcattaa aatgtggccc 1020 ttcaataagt tgcgaaagaa agggatgaaa agagccattg aacttatgcg ctacggaggt 1080 tatgagagca gattcattac cattggatgt gtatccaaga gtctagatat gatgtgttgg 1140 tgggcagaga acccgaatgg tccagaattc aaacatcact tagctagagt acctgattac 1200 ttgtggcttg cagaggatgg aatgaagatg cagagttttg gtagtcaatt atgggactgt 1260 gttcttgcta ctcaagctgt catgtctact ggtatggttg atgaatatgg ggattgtctt 1320 aagaaagcac atttctatat taaagaatca cagtgcaaga aaaatccgtc aggagattat 1380 gcaagtatgt gccggtattt tacaaaagga tcatggacat tttctgatca agatcagggt 1440 tgggttgtct ctgattgcac agctgaagcg ctgaagtgtc tattagcact ttctcaaatg 1500 ccagaggaaa ttgcagggga aaaggcagat gttgagcgat tatatgatgc cgtaaacgtc 1560 ctcctctact tgcaaagccc tataagtggg ggttttgcca tttgggagcc accagttcca 1620 agaccatact tgcaggtgtt gaatccttcg gagatttttg ccgacatcgt tgtcgaaaaa 1680 gagcatacgg agtgcacagc atcaataata gcagctctgg tagcattcaa acgtttgcat 1740 ccgggtcatc ggtcgaaaga aataagtgtt gccatcgcaa aagctgtaca ttttcttgaa 1800 ggaaaacaat tggaagatgg ttcatggtat ggctactggg gaatatgctt tttgtatggc 1860 acattttttg cgttagctgg gttagcttct gtgggacaga cttatgaaaa cagtgaaacc 1920 gttcgtaaag ctgttaagtt tttcctttct acacaaaatg aagaaggtgg ttggggagaa 1980 agtcttgaat catgtccgag cgagatattc acaccattag aaggaaacag aacaaattta 2040 gtacaaacat catgggcaat gcttggtctc atgtttggtg gacaggccac gagagatcca 2100 actccattgc atagagcagc aaagttattg attaatgcac aattgaataa cggagatttc 2160 cctcagcagg aaacaactgg agtgtacatg aagaattgta tgttgcatta tgccgagtat 2220 agaaatgtat ttccgttatg ggcacttgga gagtaccgca aacgcttgtg gctctccaat 2280 tga 2283 <210> 6 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 forward primer <400> 6 aaaaagcagg cttcatggag ttggaaaatt atagt 35 <210> 7 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP714E19 reverse primer <400> 7 agaaagctgg gtctcacagc ttcttcacca tgag 34 <210> 8 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 forward primer <400> 8 aaaaagcagg cttcatggaa ctcttctttg ttccc 35 <210> 9 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CYP716A83 reverse primer <400> 9 agaaagctgg gtcttaggct ttatgtggaa atag 34

Claims (12)

서열번호 2로 기재되는 아미노산 서열을 코딩하는 트리테르펜(triterpene) 생합성 유전자.
A triterpene biosynthetic gene encoding the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2.
제1항에 있어서, 상기 트리테르펜은 헤데라게닌(hederagenin) 및 23-하이드록시우르솔릭산(23-hydroxyursolic acid)으로 이루어지는 군에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 유전자.
The gene according to claim 1, wherein the triterpene is at least one selected from the group consisting of hederagenin and 23-hydroxyursolic acid.
제1항에 있어서, 상기 유전자는 병풀(Centella asiatica)로부터 분리되고, 서열번호1로 기재되는 것을 특징으로 하는 유전자.
The gene according to claim 1, wherein the gene is isolated from Centella asiatica and is represented by SEQ ID NO: 1.
제1항에 있어서, 상기 유전자는 탄소23 산화효소(oxidase)를 코딩하는 것을 특징으로 하는 유전자.
The gene according to claim 1, wherein the gene codes for a carbon-23 oxidase.
제1항의 유전자로부터 인코드되는 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진 단백질.
A protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 encoded from the gene of claim 1.
제1항의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.
A recombinant vector comprising the gene of claim 1.
제6항에 있어서, 상기 재조합 벡터는 도면 5에 개시된 개열지도를 갖는 것을 특징으로 하는 재조합 벡터.
7. The recombinant vector according to claim 6, wherein said recombinant vector has the cleavage map set forth in FIG.
제6항의 재조합 벡터로 형질전환된 숙주세포.
A host cell transformed with the recombinant vector of claim 6.
제8항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주세포는 도면 6에 개시된 개열지도를 갖는 pYES/CaDDS 및 pAG423/CYP716A83 재조합 벡터로 추가 형질전환된 것을 특징으로 하는 형질전환된 숙주세포.
9. The transformed host cell of claim 8, wherein the transformed host cell is further transformed with a pYES / CaDDS and pAG423 / CYP716A83 recombinant vector having the cleavage map set forth in FIG.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 숙주세포는 효모 또는 대장균인 것을 특징으로 하는 형질전환된 숙주세포.
10. The transformed host cell according to claim 8 or 9, wherein the host cell is yeast or Escherichia coli.
(a) 제1항의 유전자를 숙주세포에 도입하는 단계; 및
(b) 상기 숙주세포를 배양하는 단계를 포함하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법.
(a) introducing the gene of claim 1 into a host cell; And
(b) culturing the host cell. &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 23. &lt; / RTI &gt;
제11항에 있어서, 상기 숙주세포를 배양하는 단계는 우라실과 히스티딘이 포함되지 않고, 글루코스가 0.1 내지 5%가 함유된 SC(synthetic complete) 배지에서 15 내지 40℃에서 5 내지 200 시간동안 배양하는 것임을 특징으로 하는 헤데라게닌 및 23-하이드록시우르솔릭산을 생합성하는 방법.12. The method according to claim 11, wherein the step of culturing the host cells comprises culturing in a synthetic complete medium containing 0.1 to 5% of glucose at 15 to 40 DEG C for 5 to 200 hours without containing uracil and histidine Wherein the hederagenin and the 23-hydroxyurusolic acid are biosynthesized.
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