KR101974802B1 - A gene responsible for rendering tolerance to microorganisms against abiotic stress and use therof - Google Patents

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김경헌
양정우
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Abstract

The present invention relates to a gene enhancing tolerance to a non-biological stress in microbes and a use thereof. An additional process for removing the non-biological stress factor and the like is not needed in a biofuel production process using microbes, thereby bringing about the effect of reducing the production cost of bio-based fuels and enabling the mass production of fermented products.

Description

미생물의 비생물학적 스트레스에 대한 내성을 주는 유전자 및 이의 용도 {A gene responsible for rendering tolerance to microorganisms against abiotic stress and use therof}[0001] The present invention relates to genes that are resistant to abiotic stress of microorganisms and their use,

본 발명은 미생물의 비생물학적 스트레스에 대한 내성을 증진시키는 유전자 및 이의 응용에 관한 것이다.The present invention relates to genes and their applications for enhancing resistance to abiotic stress of microorganisms.

화석 연료 자원의 과도한 사용으로 인해 발생하는 온난화 기후 등의 환경 문제가 세계적인 이슈로 대두되고 있는 가운데, 재생 가능한 에너지 자원을 활용한 바이오 연료 및 화학물질 생산에 대한 기대가 높아지고 있다. 화석연료에서 배출되는 이산화탄소가 토양으로 고정되기까지는 수백만 년이 걸리는 반면, 바이오 연료에서 배출되는 이산화탄소는 보통 1년 이내의 주기로 광합성에 의해 식물자원으로 회수 될 수 있기 때문에 다양한 환경 문제를 해결 할 것으로 보인다. As environmental issues such as warming climate caused by excessive use of fossil fuel resources are emerging as global issues, expectations for biofuel and chemical production using renewable energy resources are rising. Carbon dioxide from fossil fuels will take millions of years to stabilize in the soil, while carbon dioxide from biofuels will likely be recovered to plant resources by photosynthesis, usually within a year, thus addressing a variety of environmental issues .

바이오 기반 연료의 생산은 주로 초본계 바이오매스(biomass)인 리그노셀룰로오스(lignocellulose)의 고온 고압에서의 전처리 공정, 발효당을 얻기 위한 효소당화공정, 최종산물을 얻기 위한 미생물 발효과정이 필요하다. 그러나 전처리 과정 중 생성되는 저해제(microbial inhibitor)와 최종 발효산물인 바이오 연료(예: 에탄올, 부탄올 등)등은 일반적으로 미생물의 생장과 발효를 방해한다. 그리하여, 발효 미생물(예: 대장균, 효모 등)의 저해제에 대한 내성을 증가시키는 것은 고농도의 발효산물 생산을 위하여 필수적이라고 할 수 있다. 현재까지 알려진 대표적인 미생물 저해제는 퓨란(furan: furfural, 5-HMF), 약산(weak acid: 아세트산, 포름산, 레불린산), 페놀화합물(phenolic compound)등이 있다. The production of bio-based fuels requires pre-processing at high temperature and high pressure of herbaceous biomass lignocellulose, enzymatic saccharification process to obtain fermentation sugar, and microbial fermentation process to obtain final product. However, microbial inhibitors and biofuels (eg, ethanol, butanol, etc.) that are produced during the pretreatment process generally inhibit microbial growth and fermentation. Thus, increasing resistance to inhibitors of fermenting microorganisms (eg, E. coli, yeast, etc.) is essential for the production of high-concentration fermentation products. Representative microbial inhibitors to date include furan (furfural, 5-HMF), weak acids (acetic acid, formic acid, levulinic acid), and phenolic compounds.

생물공학을 이용한 내성균주를 개발하는 방법으로는 전사인자 돌연변이(transcriptional mutation), 게놈 셔플링(whole genome shuffling), 결실 유전자 돌연변이(random gene deletion mutation)등의 방법으로 돌연변이 라이브러리 (mutant library)를 제작 후 내성 균주를 분리하는 방법과 이종 또는 동종의 미생물에서 샤페론 (chaperon), 열충격 단백질 (heat shock protein), 유출 펌프 (efflux pump), 세포막 단백질 (membrane protein)등의 내성인자를 발굴하여 발효 미생물에 도입하는 방법이 있다. 그러나 대부분의 내성균주 개발연구는 특정 미생물 저해제에 대한 세포 전반적인 반응 연구에 기초로 한 연구로써 다중내성 발효균주 개발에는 제한적인 측면이 있다. Methods for the development of resistant strains using biotechnology include the production of mutant libraries by transcriptional mutation, whole genome shuffling, and random gene deletion mutation. Resistant bacteria such as chaperon, heat shock protein, efflux pump, membrane protein and the like in a heterogeneous or homogeneous microorganism to isolate the resistant microorganism There is a way to introduce. However, most studies on resistant strains have been limited to the development of multi-resistant fermentation strains based on studies of cell-wide responses to specific microbial inhibitors.

본 발명에서는 대표적인 바이오에탄올 생성균주인 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis ATCC31821)가 영양이 결핍되고, 에탄올이 축적되는 환경적 스트레스가 많은 조건인 생장 정지기(stationary phase)상태에서 과 발현되는 단백질 및 이를 코딩하는 유전자를 확인하였고, 상기 유전자를 대장균에 도입하여 에탄올 및 전처리 과정에서 발생하는 발효 미생물 저해제를 포함하는 다양한 비생물학적 스트레스에 내성이 있는지 여부를 살펴보았다. In the present invention, Zymomonas mobilis ATCC 31821, which is a representative bioethanol-producing bacterium, is deficient in nutrition and is overexpressed in a stationary phase state in which environmental stress is accumulated in which ethanol is accumulated, The genes encoding the genes were identified and the genes were introduced into E. coli to determine whether they were resistant to various abiotic stresses including ethanol and a fermenting microorganism inhibitor generated during the pretreatment.

그 결과, 상기 유전자가 도입된 대장균이 다양한 비생물학적 스트레스에 대한 다중 내성을 가지는 것으로 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.As a result, the present inventors have completed the present invention by confirming that the E. coli into which the gene has been introduced has multiple resistance to various non-biological stresses.

한국등록특허 제10-1259956호Korean Patent No. 10-1259956

본 발명의 목적은 미생물에 대하여 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 재조합 미생물 및 상기 재조합 벡터로 미생물의 비생물학적 스트레스 내성 증진 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a recombinant vector comprising a gene that promotes abiotic stress tolerance to a microorganism, a recombinant microorganism transformed with the recombinant vector, and a method for promoting abiotic stress tolerance of the microorganism with the recombinant vector.

본 발명은 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 재조합 벡터를 제공한다.The present invention provides a recombinant vector for promoting abiotic stress tolerance comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 재조합 벡터로 형질전환된 미생물을 제공한다.The present invention also provides a microorganism transformed with a recombinant vector for promoting non-biological stress tolerance comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 조성물을 제공한다.The present invention also provides a composition for promoting abiotic stress tolerance comprising a recombinant vector comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1.

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 미생물에 형질전환시켜 미생물의 비생물학적 스트레스 내성을 징진시키는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for transforming a recombinant vector comprising a gene represented by SEQ ID NO: 1 into a microorganism, thereby resolving abiotic stress tolerance of the microorganism.

본 발명의 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 발효 미생물에 적용시킴으로써 에탄올 등 발효 저해제를 포함하는 다양한 비생물학적 스트레스에 대한 내성을 증진시킬 수 있으므로, 바이오매스 공정에서 상기 비생물학적 스트레스 요소 등의 제거를 위한 추가 공정이 불필요 하게 되어 바이오 기반 연료의 생산 비용을 절감하는 효과와 발효 산물의 대량 생산을 가능하게 하는 효과가 있다.Since the recombinant vector comprising the gene of SEQ ID NO: 1 of the present invention can be applied to fermenting microorganisms, resistance to various non-biological stresses including a fermentation inhibitor such as ethanol can be enhanced, It is possible to reduce the production cost of bio-based fuel and mass production of fermentation products.

도 1은 Zymomonas mobilis의 에탄올 발효시 나타나는 ZMO0994 단백질의 발현 정도를 측정한 것이다: (a) Zymomonas mobilis의 에탄올 발효, (b) 24시간 동안 샘플에서 과 발현된 ZMO0994 단백질의 전기영동(SDS-PAGE)사진, (c) 6% (v/v) 에탄올 처리 후 시간에 따른 Zymomonas mobilis에서의 ZMO0994 유전자의 발현 변화.
도 2는 ZMO0994 유전자를 클로닝 결과와 다양한 스트레스 인자에 대한 내성 및 생존능력을 테스트한 결과를 나타낸 것이다: (a) ZMO0994 유전자의 획득 및 대장균 형질전환, (b) 형질전환된 대장균의 여러 스트레스 상황에서의 spot assay 결과, (c) 초기 세포농도 대비 12-24시간 이후의 상대적 세포농도로 표시한 다양한 스트레스에서의 생존 능력(%).
도 3은 디자인된 다양한 5'-UTR에 따른 ZMO0994 단백질의 발현 변화 및 내성 정도를 나타낸 것이다: (a) ZMO0994의 발현을 조절하기 위한 UTR 디자인의 모식도, (b) 디자인된 UTR에 따른 ZMO0994 단백질의 발현결과, (c) 디자인된 UTR이 삽입된 대장균에서의 내성 테스트 결과.
Figure 1 shows the Zymomonas The expression level of ZMO0994 protein in ethanol fermentation of mobilis was measured: (a) Zymomonas mobilis fermentation of ethanol, (b) the sample and the electrophoresis (SDS-PAGE) of the expressed protein in ZMO0994 for 24 hours, pictures, (c) 6% (v / v) Zymomonas with time after the ethanol treatment Expression of genes in ZMO0994 mobilis.
Figure 2 shows the results of cloning the ZMO0994 gene and testing its resistance and viability against various stress factors: (a) acquisition of ZMO0994 gene and transformation of E. coli, (b) transformation of E. coli at various stresses (C) Survival capacity (%) at various stresses expressed as relative cell concentration after 12-24 hours relative to the initial cell concentration.
Figure 3 shows the expression changes and resistance levels of the ZMO0994 protein according to the various 5'-UTRs designed: (a) a schematic diagram of the UTR design to control the expression of ZMO0994, (b) the ZMO0994 protein according to the designed UTR (C) Immunity test results of E. coli with the inserted UTR.

이하, 본 발명의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail.

본 발명은 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 재조합 벡터에 관한 것이다.The present invention relates to a recombinant vector for promoting abiotic stress tolerance comprising a gene represented by SEQ ID NO: 1.

본 발명에서 "재조합 벡터"란 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다. 상기 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오파아지 벡터 또는 바이러스 벡터 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 발현벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며, 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 또한, 발현벡터는 벡터를 함유하는 숙주세포를 선택하기 위한 선택마커를 포함하고, 복제가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함한다.The term " recombinant vector " as used herein refers to a gene construct containing an essential regulatory element operatively linked to the expression of a gene insert, which is capable of expressing a desired protein in a suitable host cell. Such vectors include, but are not limited to, a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector or a viral vector. Suitable expression vectors include signal sequence or leader sequences for membrane targeting or secretion in addition to expression control elements such as promoter, operator, initiation codon, termination codon, polyadenylation signal and enhancer, and may be prepared in various ways depending on the purpose. The promoter of the vector may be constitutive or inducible. Further, the expression vector includes a selection marker for selecting a host cell containing the vector, and includes a replication origin in the case of a replicable expression vector.

본 발명의 재조합 벡터는 바람직하게는 일반적인 대장균 균주 발현용 벡터에 상술한 유전자를 삽입함으로써 제조될 수 있다. 상기 대장균 균주 발현용 벡터는 일반적으로 사용할 수 있는 모든 대장균주 발현용 벡터가 제한 없이 사용될 수 있다.The recombinant vector of the present invention can be preferably prepared by inserting the gene described above into a vector for expression in a general E. coli strain. The Escherichia coli strain expression vector may be any commonly used Escherichia coli vector for expression.

상기 유전자는 에탄올 발효 미생물로부터 유래된 것일 수 있고 구체적으로 자이모모나스 모빌리스(Zymomonas mobilis)로부터 유래된 유전자일 수 있다. 보다 구체적으로 상기 유전자는 자이모모나스 모빌리스가 에탄올을 생성하는 과정에서 과 발현되는 단백질들 중 하나로부터 선별된 단백질을 코딩하는 유전자일 수 있다. 본 발명에서 상기 유전자는 "ZMO0994"로 명명될 수 있다.The gene may be derived from an ethanol fermentation microorganisms, and specifically Xi thigh eggplant Mobilis (Zymomonas mobilis ). < / RTI > More specifically, the gene may be a gene Xi thigh eggplant Mobilis is generated ethanol encoding a selected protein from one of the protein which is the expression in the course of. In the present invention, the gene can be named " ZMO0994 ".

본 발명에서 비생물학적 스트레스는 미생물의 성장을 저해할 수 있는 생물이 아닌 인자로, 염도, 온도, 건조와 같은 환경적 인자를 포함할 수 있고, 중금속, 에탄올, 과산화수소, 퓨란(furan: furfural, 5-HMF), 약산(weak acid: 아세트산, 포름산, 레불린산), 페놀화합물(phenolic compound)등과 같은 화학적 인자를 포함할 수 있다. 구체적으로 본 발명에서 비생물학적 스트레스는 미생물을 이용한 바이오 에탄올과 같은 바이오 연료 생산과정에서 발생하는 미생물 저해제 일 수 있고, 보다 구체적으로, 에탄올, 고온, 퍼퓨랄, 및 5-하이드록시메틸 퍼퓨랄(5-HMF)일 수 있고, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, abiotic stress is a non-biological factor that can inhibit the growth of microorganisms and may include environmental factors such as salinity, temperature, and drying, and may include heavy metals, ethanol, hydrogen peroxide, furfural -HMF), weak acids (acetic acid, formic acid, levulic acid), phenolic compounds, and the like. Specifically, in the present invention, the abiotic stress may be a microbial inhibitor that occurs in the course of biofuel production such as bioethanol using microorganisms, and more specifically, ethanol, high temperature, furfural, and 5-hydroxymethylfurfural -HMF). ≪ / RTI >

상기 재조합 벡터는 변형된 5'-UTR(untranslated region)를 포함할 수 있고, 구체적으로는 상기 변형된 5'-UTR 은 서열번호 2 내지 4로 표시되는 염기서열 중 하나일 수 있다. 본 발명의 일실시예에서, 상기 재조합 벡터에 포함된 5'-UTR의 염기서열의 변화에 따라 상기 ZMO0994 유전자의 발현정도가 달라짐을 확인하였고, 상기 유전자를 과발현시키는데 최적의 5'-UTR 서열을 선별하였다.The recombinant vector may include a modified 5'-UTR (untranslated region), and specifically, the modified 5'-UTR may be one of the nucleotide sequences shown in SEQ ID NOs: 2 to 4. In one embodiment of the present invention, in accordance with the change of the base sequence of the 5'-UTR contained in the recombinant vector, the ZMO0994 And the optimal 5'-UTR sequence for overexpression of the gene was selected.

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 재조합 벡터로 형질전환된 미생물에 관한 것이다.The present invention also relates to a microorganism transformed with a recombinant vector for promoting non-biological stress tolerance comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1.

상기 형질전환은 핵산을 유기체, 세포, 조직 또는 기관에 도입하는 어떤 방법도 포함되며, 당 분야에서 공지된 바와 같이 숙주세포에 따라 적합한 표준 기술을 선택하여 수행할 수 있다. 이런 방법에는 전기충격유전자전달법(electroporation), 원형질 융합, 인산칼슘(CaPO4) 침전, 염화칼슘(CaCl2) 침전, 실리콘 카바이드 섬유 이용한 교반, 아그로박테리아 매개된 형질전환, PEG, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민 등이 포함되나 이로 제한되지 않는다. Such transformation includes any method of introducing the nucleic acid into an organism, cell, tissue or organ, and can be carried out by selecting a suitable standard technique depending on the host cell, as is known in the art. Such methods include electroporation, protoplast fusion, calcium phosphate (CaPO4) precipitation, calcium chloride (CaCl2) precipitation, agitation with silicon carbide fibers, Agrobacterium mediated transformation, PEG, dextran sulfate, lipofectamine But are not limited to.

또한, 숙주세포에 따라서 단백질의 발현량과 수식 등이 다르게 나타나므로, 목적에 가장 적합한 숙주세포를 선택하여 사용하면 된다.In addition, since the expression amount of the protein and the expression are different depending on the host cell, the host cell most suitable for the purpose may be selected and used.

숙주세포로는 대장균(Escherichia coli), 자이모모나스 모빌리스( Zymomonas mobilis), 바실러스 서브틸리스(Bacillus subtilis), 스트렙토마이세스(Streptomyces), 슈도모나스(Pseudomonas), 프로테우스 미라빌리스(Proteus mirabilis) 또는 스타필로코쿠스(Staphylococcus)와 같은 원핵생물이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 진균(예를 들어, 아스퍼질러스(Aspergillus)), 효모(예를 들어, 피치아 파스토리스(Pichia pastoris), 사카로마이세스 세르비시애(Saccharomyces cerevisiae), 쉬조사카로마세스(Schizosaccharomyces), 뉴로스포라 크라사(Neurospora crassa))등의 진핵생물이 사용될 수 있으나, 이에 제한하는 것은 아니다. 상기 형질전환체는 상기 유전자들을 포함하는 재조합 벡터를 임의의 숙주세포에 도입시킴으로써 용이하게 제조될 수 있다.Examples of host cells include Escherichia coli), Eisai thigh eggplant Mobilis (Zymomonas mobilis), Bacillus subtilis (Bacillus subtilis), Streptomyces (Streptomyces), Pseudomonas (Pseudomonas), Proteus Mira Billy's (Proteus mirabilis) or Staphylococcus (Staphylococcus) , But are not limited thereto. In addition, fungi (e.g., Aspergillus ), yeast (e.g., Pichia pastoris), Saccharomyces access to my kids Vichy Auxerre (Saccharomyces cerevisiae), investigating car break in Rome Seth (Schizosaccharomyces), Castello La Neuro Chrysler Corporation (Neurospora crassa ) may be used, but the present invention is not limited thereto. The transformant can be easily prepared by introducing a recombinant vector containing the genes into an arbitrary host cell.

구체적으로, 본 발명에서 형질전환 미생물은 에탄올을 생산하는 박테리아 균주로, 보다 구체적으로, 대장균 또는 자이모모나스 모빌리스( Zymomonas mobilis )일 수 있다.Specifically, the transformed microorganism in the present invention is a bacterial strain to produce ethanol, more specifically Escherichia coli or Xi thigh eggplant Mobilis (Zymomonas mobilis ) .

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 포함하는 비생물학적 스트레스 내성 증진용 조성물에 관한 것이다.The present invention also relates to a composition for promoting abiotic stress tolerance comprising a recombinant vector comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1.

본 발명의 조성물은 유효성분으로 서열번호 1의 염기서열로 이루어진 ZMO0994 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 포함하며, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 미생물에 형질전환시킴으로써 미생물의 비생물학적 스트레스에 대한 내성을 증진시킬 수 있다.The composition of the present invention comprises a recombinant vector comprising the ZMO0994 gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 as an active ingredient, and the recombinant vector containing the gene is transformed into a microorganism, thereby enhancing resistance to the biotic stress of the microorganism .

본 발명은 또한 서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 미생물에 도입하여 미생물의 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 방법에 관한 것이다. The present invention also relates to a method for enhancing the abiotic stress tolerance of a microorganism by introducing a recombinant vector comprising the gene represented by SEQ ID NO: 1 into the microorganism.

구체적으로, 서열번호 1로 표시되는 ZMO0994 유전자를 포함하는 재조합 벡터 대장균 또는 자이모모나스 모빌리스( Zymomonas mobilis )에 형질전환시켜 상기 유전자를 과발현시키는 단계를 포함하는, 상기 균주들의 비생물학적 스트레스에 대한 내성을 증진시키는 방법일 수 있다. Specifically, ZMO0994 represented by SEQ ID NO: 1 Gina E. coli or recombinant vector containing the gene Momo eggplant Mobilis (Zymomonas mobilis ) to over- express the gene, thereby enhancing resistance of the strain to abiotic stress.

상기 재조합 벡터 및 비생물학적 스트레스에 대한 구체적인 기술은 상기 기재된 내용을 인용함으로써 생략한다. Specific descriptions of the recombinant vector and abiotic stress are omitted by citing the above description.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

[실시예 1] ZMO0994 단백질의 발굴, 동정 및 에탄올 스트레스에서의 발현[Example 1] Extraction of ZMO0994 protein, identification and expression in ethanol stress

[표 1] 본 발명에 사용된 박테리아, 플라스미드 및 프라이머 [Table 1] Bacteria, plasmids and primers used in the present invention

Figure 112017116792547-pat00001
Figure 112017116792547-pat00001

실험방법 1-1) Z. mobilis의 발효과정에서의 글루코스(glucose) 및 에탄올(ethanol)은 high performance liquid chromatography (HPLC) equipped with aminex HPX-87H column(BioRad, Hercules, CA, USA) 및 gas chromatography (GC) equipped a HP-INNOWaX 19091N-133 column (Agilent 6980N; Wilmington, DE, USA)를 이용하여 각각 측정하였다. Glucose (glucose), and ethanol (ethanol) of the experiment 1-1) fermentation of Z. mobilis is high performance liquid chromatography (HPLC) equipped with aminex HPX-87H column (BioRad, Hercules, CA, USA) and gas chromatography (GC) equipped a HP-INNOWaX 19091N-133 column (Agilent 6980N; Wilmington, DE, USA).

실험방법 1-2) ZMO0994 유전자의 발현확인을 위한 Reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) 실험은, 먼저 Z. mobilis의 세포농도가 A600=1.0 일 때, 에탄올 6% (v/v) 처리군과 비처리군으로 나누어 0, 1, 2, 4시간 후 RNeasy Mini Kit (QIAGEN, Valencia, CA, USA)를 이용하여 total RNA를 추출하였다. 추출된 RNA에서부터 RevertAid H Minus First Strand cDNA Synthesis Kit (ThermoFisher Sicentific, Bartlesville, OK, USA)를 이용하여 cDNA를 합성하였고, 합성된 cDNA로 부터 표 1의 ZMO0994_RT_For(서열번호 5)와 ZMO0994_RT_Rev(서열번호 6)의 프라이머를 이용하여 Polymerase chain reaction (PCR)을 실시하였다. ZMO0994의 유전자는 DNA 전기영동상의 밴드의 두께를 통하여 과발현 여부를 확인하였으며(188 bp), 항상 일정하게 발현이 되는 16s ribosomal DNA, 즉 하우스킵핑 유전자(housekeeping gene)를 대조군으로 이용하기 위하여 합성된 cDNA를 표 1의 ZM_16s_Forward 프라이머(서열번호 7)와 ZM_16s_Reverse 프라이머(서열번호 8) 를 이용 PCR을 실시하였다 (129 bp). Experimental method 1-2) Reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR) for confirmation of expression of ZMO0994 gene was performed by treating 6% (v / v) ethanol with Z. mobilis at a cell concentration of A 600 = 1.0 Total RNA was extracted with RNeasy Mini Kit (QIAGEN, Valencia, CA, USA) after 0, 1, 2, and 4 hours. CDNA was synthesized from the extracted RNA using RevertAid H Minus First Strand cDNA Synthesis Kit (ThermoFisher Sicentific, Bartlesville, OK, USA). From the synthesized cDNA, ZMO0994_RT_For (SEQ ID NO: 5) and ZMO0994_RT_Rev ) Were used for polymerase chain reaction (PCR). The gene of ZMO0994 was confirmed to be overexpressed through the thickness of the band on DNA electrophoresis (188 bp), and the 16s ribosomal DNA, which is always constantly expressed, was synthesized to use the housekeeping gene as a control The cDNA was subjected to PCR (129 bp) using ZM_16s_Forward primer (SEQ ID NO: 7) and ZM_16s_Reverse primer (SEQ ID NO: 8) in Table 1.

자이모모나스 모빌리스 ( Zymomonas mobilis )의 에탄올 발효 과정(도 1a)에서 24시간 sample은 에탄올 농도가 최대이며 영양결핍으로 인해 스트레스가 최대인 세포성장이 완전히 멈춘 시간으로 추정되며 24시간 sample에서 특정 단백질이 과생산(overproduction)됨을 SDS-PAGE를 통하여 확인할 수 있었다(도 1b). 과생산된 단백질은 부분서열 분석 (mass spectrometry sequencing of tryptic-fragments)을 통하여 기능이 알려지지 않은 신규 단백질인 ZMO0994임을 확인할 수 있었다. (http://www.matrixscience.com/cgi/master_results.pl?file=../data/20050721/FsnorzsS.dat) Jai Nath Momo Mobilis (Zymomonas In the ethanol fermentation process (FIG. 1A ) of the ethanol fermentation process (FIG. 1A), the sample is estimated to have the highest ethanol concentration and the cell growth is completely stopped due to the nutritional deficiency. SDS-PAGE (Fig. 1B). And mass spectrometry sequencing of tryptic-fragments of the resulting protein, ZMO0994, a novel protein whose function is not known. (http://www.matrixscience.com/cgi/master_results.pl?file=../data/20050721/FsnorzsS.dat)

그 후, 단백질 염기서열 분석을 통하여, 24시간의 스트레스 조건에서 과생산된 ZMO0994 단백질이 Z. mobilis의 에탄올 스트레스에 대한 반응(response)임을 예측하게 되었고, 이를 검증하기 위하여 에탄올 스트레스에 노출된 Z. mobilis에서 ZMO0994 mRNA 과발현(overexpression) 여부를 테스트하였다. 그 결과, 6% (v/v)의 에탄올을 처리한 실험군에서 ZMO0994 mRNA의 발현수준(expression level)이 첨가하지 않은 대조군에 비하여 처리 2시간 이후로 과발현 됨을 RT-PCR 결과로 확인할 수 있었으며 (도 1c), 이를 통하여 신규 단백질인 ZMO0994는 에탄올 등의 스트레스 내성과 관련이 있을 것이라는 가설을 세울 수 있었다. Protein sequence analysis revealed that ZMO0994 protein produced by over-production of Z. mobilis under the stress condition of 24 hours was a response to ethanol stress of Z. mobilis . in mobilis were tested whether ZMO0994 mRNA over-expression (overexpression). As a result, in the experimental group treated with 6% (v / v) ethanol, the expression level of ZMO0994 mRNA was over-expressed after 2 hours of treatment compared to the control group without addition of RT-PCR 1c). Thus, it was hypothesized that the novel protein ZMO0994 might be related to stress tolerance such as ethanol.

[실시예 2] 다양한 스트레스 조건에서 ZMO0994의 다중 내성 규명. Example 2: Multiple resistance characterization of ZMO0994 under various stress conditions.

실험방법 2-1) ZMO0094 유전자의 클로닝(cloning)을 위하여 표 1의 ZMO0994_Forward 프라이머(서열번호 9)와 Reverse 프라이머(서열번호 10)를 이용하여, Z. mobilis의 gDNA를 탬플릿(template)으로 PCR을 실시하였다. 그 후, BamHI과 HindIId의 제한효소(Restriction enzyme)를 이용하여, ZMO0994 유전자 및 pET21a 벡터를 절단한 후, 두 절편을 라이게이즈 (T4 ligase)를 이용하여 클로닝을 완료하였고, 단백질 발현용 E. coli 균주인 BL21(DE3)에 형질전환(transformation)을 하였다. 한편, ZMO0994 유전자가 삽입되지 않은 공벡터(empty vector)도 동시에 E. coli BL21(DE3)에 삽입하여 대조군으로 이용하였다. Experimental Method 2-1) For cloning of ZMO0094 gene, PCR was performed using a template of Z. mobilis gDNA using ZMO0994_Forward primer (SEQ ID NO: 9) and Reverse primer (SEQ ID NO: 10) Respectively. Then, the ZMO0994 gene and the pET21a vector were digested with restriction enzymes of BamHI and HindIId, and the two fragments were cloned using T4 ligase . and transformed into E. coli strain BL21 (DE3). Meanwhile, an empty vector in which the ZMO0994 gene was not inserted was also inserted into E. coli BL21 (DE3) and used as a control.

실험방법 2-2) Spot assay를 위하여, overnight한 E. coli BL21(DE3)를 다시 새로운 LB 배지에서 OD600기준 0.5까지 키운 후, 원액에서부터 10배수씩 희석한 후, 0.5 mM IPTG 및 각각의 스트레스를 포함하고 있는 LB agar 배지에 spotting하였다. Experimental method 2-2) For the spot assay, overnight E. coli BL21 (DE3) was grown again in fresh LB medium to an OD 600 of 0.5, diluted 10 times from the stock solution, and then 0.5 mM IPTG and each stress Lt; RTI ID = 0.0 > LB < / RTI > agar medium.

실험방법 2-3) 생존 능력 테스트는 E. coli 균주를 OD600기준 0.5에서 0.1 mM IPTG와 각각의 스트레스에 노출시킨 후 0, 12, 24시간의 샘플을 취한 후 희석하여 LB agar에서 CFU(colony forming unit)을 측정하여, 초기(0 시간) 세포농도에 대한 상대적인 세포농도를 퍼센티지로 표현하였다. 모든 실험들은 4회 반복이상 실행하여 평균값과 표준편차로 표현하였다. Experimental method 2-3) The viability test was performed by exposing E. coli strains to 0.5, 0.1 mM IPTG and 0, 12, and 24 hours of ODT 600 , respectively, and diluting them with LB agar for CFU forming unit was measured to express the cell concentration relative to the initial (0 hour) cell concentration as a percentage. All experiments were repeated more than 4 times and expressed as mean value and standard deviation.

위의 가설을 기초로 ZMO0994 유전자가 도입된 대장균을 이용하여 다양한 스트레스 조건에서 내성 테스트를 실시하였다. 이를 위해, 먼저 ZMO0994 유전자(도 2a)를 pET21 벡터에 클로닝 후 E. coli BL21(DE3)에 형질전환(transformation)하였다. 이후 spot assay결과 스트레스가 없는 배지조건에서는 ZMO0994 유전자가 삽입된 E. coli 균주와 공벡터(empty)가 들어간 균주 모두에서 잘 성장함을 확인할 수 있었다(도 2b). 그러나 4-6% (v/v) 에탄올, 10-30mM 퍼퓨랄(furfural), 에이치엠에프(5-HMF) 및 44-48℃의 고온 생장조건에서는 ZMO0994 유전자가 삽입된 균주가 공벡터(empty)가 들어간 균주에 비하여 스트레스를 잘 견디며 잘 성장한 것을 볼 수 있었다 (도 2b). 이로써, 본 연구에서 발굴한 신규 단백질인 ZMO0994의 기능이 다양한 스트레스 조건에서의 내성유발임을 확인하였다. Based on the above hypothesis, ZMO0994 Immunity tests were performed under various stress conditions using Escherichia coli with the introduced genes. To this end, first, and then cloning a gene ZMO0994 (Fig. 2a) in pET21 vector E. coli BL21 (DE3). ≪ / RTI > From the spot assay, it was confirmed that the strain was grown well in both stress-free medium and E. coli strains inserted with ZMO0994 gene (FIG. 2b). However, at high temperature growth conditions of 4-6% (v / v) ethanol, 10-30 mM furfural, 5-HMF and 44-48 ° C, the strain in which ZMO0994 gene was inserted was empty (Fig. 2B). As shown in Fig. Thus, it was confirmed that the function of ZMO0994, a new protein discovered in this study, is tolerance to various stress conditions.

또한, ZMO0994 유전자가 삽입된 E. coli 균주가 다양한 스트레스 상황에서 실제로 생존하는지 여부를 알기 위하여 생존능력 테스트(viability test)를 실시하였다(도 2c). 그 결과, 다양한 스트레스 조건에서 공벡터(empty)가 삽입된 균주에서는 12-24시간 후 모두 사멸하는 데 비해, ZMO0994 유전자가 삽입된 균주에서는 10-30%의 균주가 여전히 생존하고 있음을 확인할 수 있었다. In addition, a viability test was conducted to determine whether the E. coli strain into which the ZMO0994 gene was inserted actually survived in various stress situations (FIG. 2C). As a result, it was confirmed that strains inserted empty in various stress conditions died after 12-24 hours, whereas strains containing 10-30% of strains inserted with ZMO0994 gene still survived .

[실시예 3] ZMO0994 단백질의 발현이 증가함에 따라 에탄올의 내성이 증가. [Example 3] The resistance of ethanol increased as the expression of ZMO0994 protein increased.

실험방법 3-1) ZMO0094 단백질 발현을 조절하기 위하여 ZMO0994 유전자가 삽입된 pET21::ZMO0994 벡터인 ZMO0994_WpET(서열번호 2로 표시되는 염기서열로 이루어진 5’-UTR을 포함)을 백본(backbone)으로 표 1의 ZM_UTR1 Forward 프라이머(서열번호 11)과 ZM_UTR2 Forward 프라이머(서열번호 12) 및 ZM_UTR_reverse 프라이머(서열번호 13)를 이용하여, 백본 벡터를 PCR을 이용하여 합성한 후, KpnI 제한효소로 절편을 만든 뒤 self-ligation을 시켜 U1pET 벡터(서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 5’-UTR을 포함) 및 U2pET 벡터(서열번호 4로 표시되는 염기서열로 이루어진 5’-UTR을 포함)를 제작한 후, 단백질 발현 대장균인 E. coli BL21(DE3)에 형질전환시켰다. Experimental Method 3-1) In order to control the expression of ZMO0094 protein, ZMO0994_WpET (containing 5'-UTR consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 2), which is a vector of pET21 :: ZMO0994 into which ZMO0994 gene was inserted, was expressed as a backbone The backbone vector was synthesized by PCR using ZM_UTR1 Forward primer (SEQ ID NO: 11), ZM_UTR2 Forward primer (SEQ ID NO: 12) and ZM_UTR_reverse primer (SEQ ID NO: 13) (including the 5'-UTR consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 3) and the U2pET vector (including the 5'-UTR consisting of the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 4) by self-ligation , And E. coli BL21 (DE3), a protein expressing E. coli .

실험방법 3-2) 형질 전환된 대장균주들을 5mL LB배지, 온도 37℃, 200 rpm 조건으로 16시간 동안 shaking incubator에서 키운 후 300mL LB배지에 희석(OD=0.1)시켜 온도 37℃, 200 rpm에서 OD600에서 0.5가 되도록 키웠다. 그 후 IPTG 농도 0.1 mM가 되도록 넣어 준 뒤, 0시간, 2시간, 4시간에서 각각 50mL씩 샘플링 후 원심분리 하여 세포만 얻은 후 EQ 버퍼 200μL와 유리 비즈(Sigma Glass beads, acid-washed)로 세포를 파쇄한 후 단백질을 얻었다. 그 후 BCA assay를 통해 단백질을 정량하였으며 정량한 0시간, 2시간, 4시간대에 샘플링한 단백질을 16μl 당 5μg단백질의 농도로 동일하게 희석하였다. 희석한 단백질을 SDS-PAGE 버퍼와 섞은 후 젤 전기영동을 실시하였으며 크기 별로 분류된 단백질을 PVDF 막으로 120V, 1시간 동안 트랜스퍼하였다. 트랜스퍼한 PVDF 막을 TBST 버퍼로 10분간 세 번 세척한 후 TBST 버퍼에 희석한 5% skim milk에 담궈 상온에서 1시간동안 블러킹하였다. 그 후 TBST 버퍼로 10분간 세 번 세척한 후 ZMO0994 단백질의 히스티딘 잔기와 결합 하는 1차 항체(Cell signaling His-Tag(27E8) mouse mAb)를 5% skim milk 에 1000배 희석한 후 4℃에서 16시간 반응 시켰으며 TBST 버퍼로 10분간 세 번 세척하였다. 그 후 1차 항체와 결합하는 2차 항체(Cell signaling Anti-mous lgG, HRP-linked antibody)를 5% skim milk 에 1500배 희석한 후 상온에서 1시간 반응 시켰으며 TBST 버퍼로 10분간 세 번 세척하였다. 그 후 2차 항체의 HRP(Horse radish peroxidase)와 반응하는 퍼옥사이드 용액과 루미놀 용액(Thermo scientific Supersignal West Pico Chemiluminescent Substrate)을 1:1로 섞은 후 처리하였다. HRP(Horse radish peroxidase)와 퍼옥사이드가 상호작용하여 일어나는 루미놀 반응을 X-ray film(AGFA Medical X-ray Film Blue)을 이용해 감광하여 얻은 밴드의 thickness를 통하여 ZMO0994 단백질 발현 양을 확인하였다. Experimental method 3-2) The transformed E. coli strains were grown in a shaking incubator for 16 hours at a temperature of 37 ° C. and 200 rpm in a 5 mL LB medium, and then diluted (OD = 0.1) in 300 mL of LB medium at 37 ° C. and 200 rpm And raised to 0.5 at OD 600 . Then, IPTG was added to a concentration of 0.1 mM, and the cells were sampled at 0, 2, and 4 hours at 50 mL, centrifuged to obtain cells, and 200 μL of EQ buffer and glass beads (Sigma Glass beads, And the protein was obtained. The protein was quantitated by BCA assay and the protein sampled at 0, 2, and 4 hours was equally diluted to a concentration of 5 μg protein per 16 μl. The diluted proteins were mixed with SDS-PAGE buffer and gel electrophoresis was performed. Proteins classified by size were transferred to PVDF membrane at 120V for 1 hour. The transferred PVDF membrane was washed three times with TBST buffer for 10 minutes, then immersed in 5% skim milk diluted in TBST buffer and blocked for 1 hour at room temperature. After washing three times for 10 minutes with TBST buffer, the primary antibody (cell signaling His-Tag (27E8) mouse mAb), which binds to the histidine residue of ZMO0994 protein, was diluted 1000 times in 5% skim milk, And then washed three times with TBST buffer for 10 minutes. Then, the secondary antibody (cell signaling anti-mouse IgG, HRP-linked antibody) was diluted 1500 times with 5% skim milk, reacted for 1 hour at room temperature, and washed three times for 10 minutes with TBST buffer Respectively. Then, peroxide solution reacted with HRP (horse radish peroxidase) of the secondary antibody and luminol solution (Thermo scientific Supersignal West Pico Chemiluminescent Substrate) were mixed 1: 1 and treated. The amount of ZMO0994 protein expression was confirmed by the thickness of the band obtained by sensitizing the luminol reaction caused by interaction of horse radish peroxidase (HRP) with peroxide using an X-ray film (AGFA Medical X-ray Film Blue).

실험방법 3-3) 형질전환된 대장균 균주들은 5mL LB배지, 온도 37℃, 200 rpm 조건으로 16시간 동안 shaking incubator에서 키운 후 100mL LB배지에 희석 (OD=0.1)시켜 온도 37℃, 200 rpm에서 OD600에서 0.5가 되도록 키웠다. 그 후 IPTG 농도 0.1 mM, 에탄올 0-6% (v/v)가 되도록 넣어 준 뒤, 8 시간동안 세포농도를 OD600에서 측정하였다. Experimental method 3-3) The transformed E. coli strains were grown in a shaking incubator for 16 hours at a temperature of 37 ° C. and 200 rpm in 5 mL of LB medium, diluted (OD = 0.1) in 100 mL of LB medium and incubated at 37 ° C. and 200 rpm And raised to 0.5 at OD 600 . Then, IPTG concentration was adjusted to 0.1 mM and ethanol was adjusted to 0-6% (v / v), and the cell concentration was measured at OD 600 for 8 hours.

신규 단백질인 ZMO099의 기능이 내성향상에 기여함을 확인하기 위하여, ZMO0994 단백질 발현 수준의 변화와 내성의 변화를 살펴보기 보았다. 다만, 위에서 실험한 다양한 스트레스 중에 에탄올 스트레스를 이용하여 그 변화를 살펴보았다. 이를 위하여, 먼저 유전자내에서 리보좀(ribosome)이 붙어서 단백질의 번역(translation) 레벨(level)을 조절하는 시작 코돈 (start codon)의 상류부위(-25 base pair)에 존재하는 5'-UTR (5’-untranslated region, UTR)의 염기서열을 웹 서버 기반 프로그램을 이용하여 디자인하였다 (http://sbi.postech.ac.kr/utr_designer). 그 다음 상기 디자인된 3개(CTGGTGGACAGCAAATGGGTCGGTC (서열번호 2), GGTAGCTCCGAAAGGAGCATCGGTC (서열번호 3) 및 GGCTGTTCTGAAAGGAGCATCTGTC (서열번호 4))의 5'-UTR 서열을 각각 포함하는 ZMO0994_WpET, ZMO0994_U1pET 및 ZMO0994_U2pET 벡터를 제조하였다(도 3a).In order to confirm that the function of the novel protein ZMO099 contributes to resistance enhancement, changes in the ZMO0994 protein expression level and tolerance were examined. However, we used ethanol stress during the various stress tests. To this end, the 5'-UTR (5 ') located in the upstream region (-25 base pair) of the start codon, which regulates the translation level of the protein by attaching a ribosome in the gene, '-untranslated region, UTR) was designed using a web server-based program (http://sbi.postech.ac.kr/utr_designer). Then, ZMO0994_WpET, ZMO0994_U1pET and ZMO0994_U2pET vectors each containing the 5'-UTR sequence of the designed three (CTGGTGGACAGCAAATGGGTCGGTC (SEQ ID NO: 2), GGTAGCTCCGAAAGGAGCATCGGTC (SEQ ID NO: 3) and GGCTGTTCTGAAAGGAGCATCTGTC 3a).

그 결과, ZMO0994 유전자가 클로닝되지 않은 공벡터(empty)에서는 샘플링 0, 2, 4시간에서 ZMO0994 단백질이 전혀 탐지되지 않았으며, 실험군인 WpET, U1pET 및 U2pET에서는 2, 4시간에서 ZMO0994 단백질의 발현 패턴이 예측된 값과 비슷하게, U2pET에서 가장 높았고, 다음으로 U1pET, WpET순으로 높았다. (도 3a, b). 끝으로, 단백질의 발현 패턴과 내성정도를 비교하기 위하여, empty, WpET, U1pET 및 U2pET vector가 형질전환된 E. coli BL21(DE3)균주를 이용하여, 에탄올 내성 테스트를 실시하였다 (도 3c). 그 결과, 스트레스가 없는 0% (v/v) 에탄올에서는 모든 균주들이 잘 자라는 것을 확인하였으며, 4%에는 공벡터(empty)가 들어간 E. coli 에 비하여 ZMO0994가 들어간 E. coli 균주들이 발현정도와는 상관없이 잘 자라는 것을 확인할 수 있었다. 이는 아마도 4% 에탄올 조건이 비교적 약한 스트레스 조건이므로, 발현여부에 상관없이 ZMO0994만 발현이 되면 모두 생장이 가능한 것이라고 설명할 수 있겠다. 반면, 조금 더 강한 스트레스 조건인 6% 에탄올에서는 공벡터(empty)의 경우 2시간이후 세포막의 파괴로 세포농도 값이 급격히 줄어드는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 3b와 같이 ZMO0994의 발현 수준과 비례적으로 U2pET가 형질전환된 E. coli 균주가 가장 잘 자랐고, 다음으로 U1pET, WpET순으로 잘 자랐다(도 3c). 끝으로, ZMO0994의 발현 정도와 비례하여 에탄올 내성의 정도가 증가하는 것으로 미루어 볼 때, ZMO0994의 기능이 내성유발 단백질임을 확인할 수 있었다.As a result, ZMO0994 protein was not detected at 0, 2, and 4 hours of sampling in the empty vector in which ZMO0994 gene was not cloned. In the experimental groups WpET, U1pET, and U2pET, expression pattern of ZMO0994 protein at 2 and 4 hours Similar to the predicted values, U2pET was the highest, followed by U1pET and WpET. (Fig. 3a, b). Finally, in order to compare the expression pattern of the protein and the degree of resistance, an ethanol tolerance test was performed using E. coli strain BL21 (DE3) transformed with empty, WpET, U1pET and U2pET vectors (FIG. As a result, it was confirmed that all the strains were well grown in stress-free 0% (v / v) ethanol, and the expression level of E. coli strains containing ZMO0994 was higher than that of empty E. coli in 4% I was able to confirm that it grew well regardless. This is probably because the 4% ethanol condition is a relatively weak stress condition, so it can be explained that ZMO0994 alone can be grown regardless of its expression. On the other hand, in the case of 6% ethanol, which is a slightly stronger stress condition, in the case of the empty vector, the cell concentration value sharply decreased due to destruction of cell membrane after 2 hours. In addition, as shown in FIG. 3B, E. coli strains transformed with U2pET were best grown in proportion to the expression level of ZMO0994, followed by U1pET and WpET (FIG. 3c). Finally, as the degree of ethanol resistance increases in proportion to the expression level of ZMO0994, it was confirmed that the function of ZMO0994 is a resistance inducing protein.

<110> Korea University Research and Business Foundation <120> A gene responsible for rendering tolerance to microorganisms against abiotic stress and use therof <130> P17U13C0590 <160> 13 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 519 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994 <400> 1 atgtccagca accgactgac taaacctgtt cttggttttc ttctgggcgc aacggcggcc 60 tttggccttt ctccggttat tgcgggtgct gcttacgctg ccgagcaggg tgtcttccaa 120 aaggctggca acagcattca gaatacagca gataatgctg gcaaagctgt aagtgatacg 180 gctgaagatg cacatgacgg tgccaagaat gtgacgaata aggctcgcca ttctgccaaa 240 agaagctgga acaaaaccaa atccacggcc aagaaaacca cggataagag cggtgatgcg 300 ctcgataaat cttgggataa aaccaaaagc agcgccgaaa ccgctaccga taatgccggt 360 cacacgatcg caagatccgc tgacaaagca ggcgatgcta ttgaaaacac cacggacaaa 420 gccggcaccg gcatcaaaaa aggggctaat acagtcggta aagccttctc tggtgcatgg 480 aaagatgtca cgggtggtaa caagtccaag ggcaagtaa 519 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_WpET 5'-UTR <400> 2 actggtggac agcaaatggg tcggtc 26 <210> 3 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_U1pET 5'-UTR <400> 3 ggtagctccg aaaggagcat cggtc 25 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_U2pET 5'-UTR <400> 4 ggctgttctg aaaggagcat ctgtc 25 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_RT_For <400> 5 ctgccaaaag aagctggaac a 21 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_RT_Rev <400> 6 tttgtccgtg gtgttttcaa tag 23 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_16s_Forward <400> 7 cggcagttcc tctaaagtgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_16s_Reverse <400> 8 tggatcagag acaggtgctg 20 <210> 9 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_Forward <400> 9 cccggatcca tgtccagcaa ccgactga 28 <210> 10 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_Reverse <400> 10 gggaagcttc ttgcccttgg cttgttacc 29 <210> 11 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR1_Forward <400> 11 tttggtaccg gtagctccga aaggagcatc ggtcatgtcc agcaaccgac tgactaaa 58 <210> 12 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR2_Forward <400> 12 tttggtaccg gctgttctga aaggagcatc tgtcatgtcc agcaaccgac tgactaaa 58 <210> 13 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR_ Reverse <400> 13 gcgacgcgac gctgcggtac caacaaaatt atttctagag gggaattgtt atccgc 56 <110> Korea University Research and Business Foundation <120> A gene responsible for rendering tolerance to microorganisms          against abiotic stress and use therof <130> P17U13C0590 <160> 13 <170> KoPatentin 3.0 <210> 1 <211> 519 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994 <400> 1 atgtccagca accgactgac taaacctgtt cttggttttc ttctgggcgc aacggcggcc 60 tttggccttt ctccggttat tgcgggtgct gcttacgctg ccgagcaggg tgtcttccaa 120 aaggctggca acagcattca gaatacagca gataatgctg gcaaagctgt aagtgatacg 180 gctgaagatg cacatgacgg tgccaagaat gtgacgaata aggctcgcca ttctgccaaa 240 agaagctgga acaaaaccaa atccacggcc aagaaaacca cggataagag cggtgatgcg 300 ctcgataaat cttgggataa aaccaaaagc agcgccgaaa ccgctaccga taatgccggt 360 cacacgatcg caagatccgc tgacaaagca ggcgatgcta ttgaaaacac cacggacaaa 420 gccggcaccg gcatcaaaaa aggggctaat acagtcggta aagccttctc tggtgcatgg 480 aaagatgtca cgggtggtaa caagtccaag ggcaagtaa 519 <210> 2 <211> 26 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_WpET 5'-UTR <400> 2 actggtggac agcaaatggg tcggtc 26 <210> 3 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_U1pET 5'-UTR <400> 3 ggtagctccg aaaggagcat cggtc 25 <210> 4 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_U2pET 5'-UTR <400> 4 ggctgttctg aaaggagcat ctgtc 25 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_RT_For <400> 5 ctgccaaaag aagctggaac a 21 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_RT_Rev <400> 6 tttgtccgtg gtgttttcaa tag 23 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_16s_Forward <400> 7 cggcagttcc tctaaagtgc 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_16s_Reverse <400> 8 tggatcagag acaggtgctg 20 <210> 9 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_Forward <400> 9 cccggatcca tgtccagcaa ccgactga 28 <210> 10 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZMO0994_Reverse <400> 10 gggaagcttc ttgcccttgg cttgttacc 29 <210> 11 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR1_Forward <400> 11 tttggtaccg gtagctccga aaggagcatc ggtcatgtcc agcaaccgac tgactaaa 58 <210> 12 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR2_Forward <400> 12 tttggtaccg gctgttctga aaggagcatc tgtcatgtcc agcaaccgac tgactaaa 58 <210> 13 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ZM_UTR_ Reverse <400> 13 gcgacgcgac gctgcggtac caacaaaatt atttctagag gggaattgtt atccgc 56

Claims (12)

서열번호 1로 표시되는 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 포함하는, 비생물학적 스트레스 내성 증진용 조성물.
1. A composition for promoting abiotic stress tolerance comprising a recombinant vector comprising a gene represented by SEQ ID NO: 1.
제 1항에 있어서,
상기 재조합 벡터는 서열번호 2 내지 4 중 어느 하나의 염기서열로 표시되는 5'-UTR을 포함하는, 비생물학적 스트레스 내성 증진용 조성물.
The method according to claim 1,
Wherein the recombinant vector comprises a 5'-UTR represented by the nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOS: 2-4.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 비생물학적 스트레스는 에탄올, 고온, 퍼퓨랄, 및 5-하이드록시메틸 퍼퓨랄(5-HMF) 중 하나 이상인 것인, 비생물학적 스트레스 내성 증진용 조성물.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein said abiotic stress is at least one of ethanol, high temperature, furfural, and 5-hydroxymethylpurfural (5-HMF).
제 1항 또는 제 2항의 조성물에 의해 형질전환된 미생물.
A microorganism transformed by the composition of claim 1 or 2.
제 4항에 있어서,
상기 미생물은 박테리아인 미생물.
5. The method of claim 4,
Wherein said microorganism is a bacterium.
제 5항에 있어서,
상기 박테리아는 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis)
또는 대장균인 미생물.
6. The method of claim 5,
The bacteria may be selected from the group consisting of Zymomonas mobilis )
Or a microorganism which is Escherichia coli.
삭제delete 삭제delete 제 1항 또는 제 2항의 조성물을 미생물에 도입하는 단계를 포함하는 미생물의 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
A method for enhancing the abiotic stress tolerance of a microorganism comprising the step of introducing the composition of claim 1 or 2 into the microorganism.
제 9항에 있어서,
상기 비생물학적 스트레스는 에탄올, 고온, 퍼퓨랄, 및 5-하이드록시메틸 퍼퓨랄(5-HMF) 중 하나 이상인 것인 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein said abiotic stress is one or more of ethanol, high temperature, furfural, and 5-hydroxymethyl furfural (5-HMF).
제 9항에 있어서,
상기 미생물은 박테리아인, 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
10. The method of claim 9,
Wherein said microorganism is a bacterial, enhancing abiotic stress tolerance.
제 11항에 있어서,
상기 박테리아는 자이모모나스 모빌리스 (Zymomonas mobilis) 또는 대장균인, 비생물학적 스트레스 내성을 증진시키는 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the bacterium is Zymomonas mobilis or Escherichia coli.
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