KR102117946B1 - Yeast recombinant vector system for recycling multiple-integrated auxotrophic selective markers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae) 효모에서 숙주 염색체로 다중 삽입된 선별 표지 유전자를 동시에 비활성화시킴으로 선별 표지를 재순환하는 효모용 벡터 세트 및 이를 이용한 다중 삽입 선별 마커 재순환 균주 제작 기술에 관한 것이다. 재조합 효모 균주에서 유전자 가위(CRISPR/Cas9)-gRNA 통합 벡터와 공여 DNA를 함께 형질전환시켜 다중으로 삽입된 선별 표지 유전자의 결손을 동시다발적으로 야기시켜 기존의 유전적 선별 표지를 다시 사용할 수 있는 기술로서 바이오산업에 유용한 재조합 단백질 및 대사산물 생산 숙주 제작에 응용이 가능하다. 특히, 본 발명은 다양한 영양요구성 선별표지를 대상으로 다중 삽입 선별 표지를 재순환함으로써 여러 외래 유전자들을 숙주의 염색체로 계속적으로 삽입시킬 수 있어 다양한 재조합 단백질 및 유용 대사산물을 대량 생산하는 GRAS 급의 재조합 효모 균주 제작을 가능하게 한다. The present invention relates to a multiple-insertion auxotrophic selection marker recycle yeast recombinant vector systems, specifically to saccharide in my process celebrity bicyclic Ke (Sacchoromyces cerevisiae) multiple insertions selected screening sikimeuro deactivate the marker gene simultaneously in the yeast host chromosomal The present invention relates to a vector set for recycling a label and a technique for producing a multi-insertion selection marker recycling strain using the same. Genetic scissors (CRISPR/Cas9)-gRNA integration vector and donor DNA are transformed together in a recombinant yeast strain to cause multiple deletions of multiple inserted insertion marker genes simultaneously, allowing existing genetic selection markers to be reused. As a technology, it can be applied to the production of a host for producing recombinant proteins and metabolites useful in the bio industry. In particular, the present invention can continuously insert multiple foreign genes into the host chromosome by recirculating multiple insertion selection labels targeting various auxotrophic selection labels, and GRAS-class recombination to mass-produce various recombinant proteins and useful metabolites. It enables the production of yeast strains.

Description

다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템{Yeast recombinant vector system for recycling multiple-integrated auxotrophic selective markers}Yeast recombinant vector system for recycling multiple-integrated auxotrophic selective markers}

본 발명은 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 사카로마이세스 세레비시애에서 다중으로 삽입된 영양 요구성 선별 표지 유전자를 비활성화시켜서 기 사용한 선별표지를 다시 활용하여 외래 유전자를 추가적으로 도입할 수 있는 재조합 효모를 제작하는 것이다.The present invention relates to a yeast recombination vector system for recycling multiple-insertion nutrient-required selection markers, and in detail, a selection label previously used by inactivating multiple-required nutrition-required selection marker genes from Saccharomyces cerevisiae It is to produce recombinant yeast that can additionally introduce foreign genes by utilizing it.

효모 사카로마이세스 세레비시애(Saccharomyces cerevisiae)는 오랜 기간 동안 맥주와 빵 등 전통 발효식품 생산 공정에 사용되어 온 인체에 대한 안전성이 보증된 GRAS (Generally Recognized as Safe) 미생물로서, 바이오매스 자원을 활용하는 바이오에탄올 생산을 비롯하여 다양한 바이오 산업 분야에 이용되고 있다. 단세포 진핵 미생물로서 사카로마이세스 세레비시애는 고농도 배양이 용이하면서 고등생물과 매우 유사한 유전자 전사 및 번역 시스템과 더불어 단백질 분비기관을 갖추고 있어서 번역 후 수식을 통해 활성화된 단백질들을 생산할 수 있어 대장균에 비해 고등생물 유래의 의약용 단백질 대량생산에 보다 유용한 숙주로 이용되고 있다. 효모 균주를 사용하여 대량생산되어 제품화까지 성공한 의료용 재조합 단백질로는 호르몬(인슐린, 성장호르몬), 백신(간염 백신, 자궁경부암 백신), 알부민, 히루딘 등이 있다. 한편, 자체적으로 생산하는 이차대사물질이 비교적 적기 때문에 효모는 다양한 생명체 유래의 이차대사 산물 생합성 경로를 도입하여 건강보조 제품 또는 의약품으로 개발될 수 있는 유용 대사물질을 대량생산할 수 있는 숙주로도 관심을 받고 있다. 현재까지 아르테미시닌, 진세노사이드와 같은 여러 이소프레노이드류 계통의 고기능성 대사산물, 플라보노이드, 안토시아닌과 같은 항산화성 기능을 지닌 폴리페놀 화합물 계통의 이차대사 산물을 대량생산하는 재조합 효모 균주들이 개발되었다. Yeast Saccharomyces Saccharomyces cerevisiae ) is a GRAS (Generally Recognized as Safe) microorganism that has been used for the production process of traditional fermented foods such as beer and bread for a long time, and is a variety of bio industries, including bioethanol production using biomass resources. It is used in the field. As a single-cell eukaryotic microorganism, Saccharomyces cerevisiae has a gene transcription and translation system that is very similar to that of higher organisms, while it is easy to culture at high concentrations, and also has a protein secretion organ, so it can produce activated proteins through post-translational modifications, compared to E. coli. It is used as a more useful host for mass production of pharmaceutical proteins derived from higher organisms. Recombinant proteins for medical use that have been mass-produced using yeast strains and have been successfully commercialized include hormones (insulin, growth hormone), vaccines (hepatitis vaccine, cervical cancer vaccine), albumin, and hirudin. On the other hand, since there are relatively few secondary metabolites produced by itself, yeast is also interested as a host capable of mass-producing useful metabolites that can be developed as health supplement products or medicines by introducing biosynthetic pathways of secondary metabolites from various organisms. I am receiving. To date, recombinant yeast strains have been developed to mass-produce secondary metabolites of polyphenolic compounds with antioxidant functions such as high functional metabolites, flavonoids, and anthocyanins of several isoprenoids such as artemisinin and ginsenosides. Became.

상기한 바와 같이 산업용 재조합 효모 숙주 개발을 위해서는 외래 유전자의 도입과 발현이 필요하다. 발효공정 단계에서 외래유전자가 안정적이고 지속적으로 과발현될 수 있는 재조합 효모 제작을 위해 자주 사용하는 전략은 다중 카피로 숙주 염색체에 외래 유전자 발현 카세트를 삽입시키는 기술이다. 숙주 염색체상에 많은 카피로 존재하는 리보솜 DNA 유전자의 서열이나 Ty 요소와 같은 반복서열을 타겟으로 상동 재조합에 의해 외래 유전자의 발현 카세트가 다중 삽입(multiple integration)된 형질전환체를 선별한다. 이와 같은 효모 형질전환체를 선별할 때 사용되는 유전적 선별 표지로는 대표적으로 항생제 저항성 또는 영양 요구성이 있다. 항생제 저항성 선별표지의 경우, 사용 가능한 항생제 저항성 유전자가 다양하지만 생명공학 안전법에 의거하여 안전과 윤리에 의해 산업용 균주에는 사용이 제한된다. 반면, 히스티딘, 트립신, 루이신, 그리고 우라실 등의 영양 요구성 선별 표지는 안전과 윤리 면에서 비교적 자유롭지만 활용 가능한 영양 요구성 숙주가 제한적이다. 특히, 다른 생명체 유래의 복잡한 이차 대사산물 생합성 경로를 도입하는 경우 다수의 외래 유전자 삽입이 필요하므로, 영양 요구성 선별 표지를 이용한 유용 대사물 생산용 산업 균주 제작은 더욱 제한을 받게 된다. 따라서 효율적인 산업 균주 제작을 위해서는 기 사용되었던 영양 요구성 선별 표지를 재활용할 수 있는 기술 개발에 대한 필요성이 대두되었다.As described above, in order to develop an industrial recombinant yeast host, introduction and expression of foreign genes are required. In the fermentation process, a frequently used strategy for the production of recombinant yeast in which a foreign gene is stably and continuously overexpressed is a technique of inserting a foreign gene expression cassette into a host chromosome with multiple copies. Transformants in which multiple expressions of foreign gene expression cassettes have been multiplexed by homologous recombination are targeted for a repeat sequence such as a rib element DNA gene or a Ty element present in many copies on a host chromosome. Genetic selection markers used to select such yeast transformants typically include antibiotic resistance or nutritional demand. In the case of antibiotic resistance screening, there are various antibiotic resistance genes available, but their use is restricted to industrial strains by safety and ethics in accordance with biotechnological safety laws. On the other hand, nutritional demand selection labels such as histidine, trypsin, leucine, and uracil are relatively free in terms of safety and ethics, but there are limited available nutritional demand hosts. In particular, when introducing a complex secondary metabolite biosynthetic pathway derived from other living organisms, it is necessary to insert a large number of foreign genes, and thus industrial strain production for producing useful metabolites using a nutritional requirement selection label is further limited. Therefore, in order to produce an efficient industrial strain, there is a need to develop a technology capable of recycling the previously used nutritional requirement screening label.

미국공개특허 US 2018/0010151 (2018.01.11 공개)US Open Patent US 2018/0010151 (published January 11, 2018)

본 발명의 목적은 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템을 제공하는 데에 있다. An object of the present invention is to provide a yeast recombination vector system for recycling multiple-insertion nutrient-required selection labels.

본 발명의 다른 목적은 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법을 제공하는 데에 있다. Another object of the present invention is to provide a method for recycling a multiple insertion nutritional requirement selection label in a recombinant yeast in which multiple nutritional requirement selection labels are inserted in a yeast chromosome.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 Cas9 유전자 및 영양 요구성 선별 표지 유전자를 표적으로 하는 가이드 RNA(guide RNA; gRNA)를 포함하는 통합형 유전자가위(CRISPR/Cas9) 재조합벡터; 및 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA를 포함하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an integrated gene scissor (CRISPR/Cas9) recombination vector comprising a guide RNA (gRNA) targeting a Cas9 gene and a nutritional demand selection marker gene; And it provides a yeast recombination vector system for recycling a multi-insertion nutrient-required selection label comprising a donor DNA for introducing a nutritional-requirement selection label gene mutation.

또한, 본 발명은 (1) 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모를 상기 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템으로 형질전환시키는 단계; 및 (2) 상기 형질전환체들 중에서 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지 유전자에 변이가 도입된 형질전환체를 선별하는 단계를 포함하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) transforming a recombinant yeast having multiple nutrient chromosomal selection labels inserted into a chromosome into a yeast recombinant vector system for recycling the multiple nutrient nutrient selective labeling; And (2) selecting a transformant in which a mutation is introduced into a nutrient chromosome selection marker gene among chromosomes among the transformants. It provides a method to recycle the insert nutritional requirement selection label.

본 발명은 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae) 효모에서 숙주 염색체로 다중 삽입된 선별 표지 유전자를 동시에 비활성화시킴으로 선별 표지를 재순환하는 효모용 벡터 세트 및 이를 이용한 다중 삽입 선별 마커 재순환 균주 제작 기술에 관한 것이다. 재조합 효모 균주에서 유전자 가위(CRISPR/Cas9)-gRNA 통합 벡터와 공여 DNA를 함께 형질전환시켜 다중으로 삽입된 선별 표지 유전자의 결손을 동시다발적으로 야기시켜 기존의 유전적 선별 표지를 다시 사용할 수 있는 기술로서 바이오산업에 유용한 재조합 단백질 및 대사산물 생산 숙주 제작에 응용이 가능하다. 특히, 본 발명은 다양한 영양요구성 선별표지를 대상으로 다중 삽입 선별 표지를 재순환함으로써 여러 외래 유전자들을 숙주의 염색체로 계속적으로 삽입시킬 수 있어 다양한 재조합 단백질 및 유용 대사산물을 대량 생산하는 GRAS 급의 재조합 효모 균주 제작을 가능하게 한다. The present invention relates to a multiple-insertion auxotrophic selection marker recycle yeast recombinant vector systems, specifically to saccharide in my process celebrity bicyclic Ke (Sacchoromyces cerevisiae) multiple insertions selected screening sikimeuro deactivate the marker gene simultaneously in the yeast host chromosomal The present invention relates to a vector set for recycling a label and a technique for producing a multi-insertion selection marker recycling strain using the same. Genetic scissors (CRISPR/Cas9)-gRNA integration vector and donor DNA are transformed together in a recombinant yeast strain to cause multiple deletions of multiple inserted insertion marker genes simultaneously, allowing existing genetic selection markers to be reused. As a technology, it can be applied to the production of a host for producing recombinant proteins and metabolites useful in the bio industry. In particular, the present invention can continuously insert multiple foreign genes into the host chromosome by recirculating multiple insertion selection labels targeting various auxotrophic selection labels, and GRAS-class recombination to mass-produce various recombinant proteins and useful metabolites. It enables the production of yeast strains.

도 1은 영양 요구성 선별표지 재순환용 통합형 유전자 가위 벡터 제작 모식도를 나타낸다. 네 종류의 영양 요구성 유전적 선별 표지 유전자(URA3 , TRP1 , LEU2, HIS3)를 타겟으로 하는 gRNA가 포함된 통합형 유전자가위 벡터(all-in-one CRISPR-Cas9 vector) 구축 과정이다.
도 2는 영양 요구성 선별표지 재순환용 통합형 유전자가위 벡터의 제한효소 지도를 나타낸다. A. URA3 유전자 절단 기능을 가진 YCpH-C9U3g, B. TRP1 유전자 절단 기능을 가진 YCpH-C9T1, C. LEU2 유전자 절단 기능을 가진 YCpU-C9L2g, D. HIS3 유전자 절단 기능을 가진 YCpU-C9H3g, E. 영양 요구성 선별표지 재순환용 벡터들에 탑재된 gRNA의 DNA 염기서열 확인을 위한 시퀀싱 결과.
도 3은 rDNA-NTS 기반 벡터를 이용한 다중삽입 재조합 효모 균주 제작 과정을 나타낸다. A. NNV 발현 카세트 다중도입 균주 제작 및 삽입 카피 수 확인. 좌측 패널: NNV 다중 삽입용 벡터를 제한효소로 절제한 후 형질전환을 통해 형질전환을 통해 염색체로 다중 삽입하는 과정에 대한 도식, 우측 패널: 확보된 형질전환체를 대상으로 qRT-PCR 분석을 통해 다중 삽입 수(copy number) 확인 결과. B. tHMG1 발현 카세트 다중삽입 균주 제작 및 삽입 카피 수 확인. 좌측 패널: tHMG1 다중 삽입용 벡터를 제한효소로 절제한 후 형질전환을 통해 염색체로 다중 삽입하는 과정에 대한 도식, 우측 패널: 확보된 형질전환체를 대상으로 qRT-PCR 분석을 통한 다중 삽입 수 확인 결과.
도 4는 통합형 유전자가위(CRISPR/cas9) 벡터를 활용한 다중삽입 선별 표지 재순환 전략 모식도를 나타낸다. A. 전략 I: 단백질 합성 종결 코돈을 지닌 기증자 DNA 기반의 다중 삽입 URA3 유전자 불활성화 전략, B. 전략 II: 반복 서열(loxP 시퀀스) 기반의 상동 재조합에 의한 다중삽입 URA3 유전자 팝-아웃 전략.
도 5는 tHMG1 발현 카세트 다중 삽입 재조합 효모 균주에서 URA3 변이 도입에 의한 선별 표지 재순환 결과를 나타낸다. A, B. 우라실 영양 요구성 선별 표지 재회수 후 qPCR에 의한 tHMG1 카피수 분석 및 웨스턴 블롯팅에 의한 tHMG1 단백질 발현 분석, C. 유전자 가위 벡터 팝-아웃 과정, D. CRISPR/cas9 벡터 제거 후 tHMG1 단백질 발현량 확인을 위한 웨스턴 블롯 결과.
도 6은 tHMG1 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주에서 URA3 절제에 의한 우라실 영양 요구성 선별 표지 재순환 결과를 나타낸다. A, B, 우라실 영양요구성 선별 표지 재회수 후 qPCR에 의한 tHMG1 카피수 분석 및 웨스턴 블롯팅에 의한 tHMG1 단백질 발현 분석 결과.
도 7은 NNV 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주에서 URA3 변이에 의한 선별 표지 재순환 및 유전자가위 벡터 팝-아웃 결과를 나타낸다. A. URA3 불활성화 후 qRT-PCR에 의한 NNV -CP 카피 수 측정(좌측 패널) 및 웨스턴 블롯팅에 의한 NNV-CP 단백질 발현 분석 결과(우측 패널), B. 유전자가위 벡터 팝아웃 후 NNV-CP 단백질 발현 분석 결과.
도 8은 DHCR7/DHCR24 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주에서 TRP1 선별표지 재순환 및 Cas9 벡터 팝아웃 결과를 나타낸다. A. 선택 배지에서의 성장 분석을 통한 트립신 영양 요구성 선별 표지 재순환 및 유전자가위 벡터 팝아웃 확인, B, C. Cas9 벡터 팝-아웃 전후 HPLC-기반 콜레스테롤 전구체 프로파일 비교 분석 및 qRT-PCR을 통한 DHCR24 카피 수 확인 결과.
도 9는 tHMG1 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주에서 HIS3 변이 도입에 의한 선별 표지 재순환 결과를 나타낸다 A. 우라실 영양요구성 선별 표지 재회수 후 qRT-PCR에 의한 tHMG1 카피수 분석, B. 웨스턴 블롯팅에 의한 tHMG1 단백질 발현 분석 결과.
도 10은 노다 바이러스 캡시드 단백질 (NNV-CP) 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주에서 LEU2 선별표지 재순환 결과를 나타낸다. A. 루신 영양요구성 선별 표지 재회수 후 qPCR에 의한 카피수 분석 및, B. 웨스턴 블롯팅에 의한 NNV-CP 단백질 발현 분석.
1 shows a schematic diagram of the production of an integrated gene scissor vector for recycling a nutritional demand selection label. This is the process of constructing an all-in-one CRISPR-Cas9 vector containing gRNAs targeting four types of nutritionally demanding genetic selection marker genes ( URA3 , TRP1 , LEU2, HIS3 ).
Figure 2 shows a restriction enzyme map of the integrated gene scissor vector for recycling of nutritional demand selection labels. A. URA3 gene cutting function YCpH-C9U3g, B. TRP1 gene with the cutting function with YCpH-C9T1, C. LEU2 gene YCpU-C9L2g capable of cutting, D. HIS3 Gene cutting function YCpU-C9H3g, E. having Sequencing results for DNA sequencing of gRNAs loaded on the vector for recycling nutritional demand selection labels.
Figure 3 shows the process of making a multi-insertion recombinant yeast strain using rDNA-NTS-based vectors. A. Construction of NNV expression cassette multi-introduced strain and confirmation of the number of inserted copies. Left panel: Schematic of the process of multi-insertion into the chromosome through transformation through transformation after excision of the vector for NNV multi-injection with a restriction enzyme, right panel: qRT-PCR analysis of the obtained transformant through qRT-PCR analysis Multiple copy number check results. B. Preparation of tHMG1 expression cassette multi-insertion strain and confirmation of the number of insert copies. Left panel: Schematic for the process of multiple insertion into the chromosome through transformation after excision of tHMG1 vector for multiple insertion with restriction enzymes, right panel: Confirmation of the number of multiple insertions through qRT-PCR analysis on the obtained transformants result.
4 shows a schematic diagram of a multi-insertion selection label recycling strategy using an integrated gene scissors (CRISPR/cas9) vector. A. Strategy I: Multiple insertion URA3 gene inactivation strategy based on donor DNA with protein synthesis termination codon, B. Strategy II: Multiple insertion URA3 gene pop-out strategy by homologous recombination based on repeat sequence (loxP sequence).
Figure 5 shows the results of the selection label recycling by introducing the URA3 mutation in the tHMG1 expression cassette multiple insertion recombinant yeast strain. A, B. uracil auxotrophy selection marker can then reunited by tHMG1 copy number analysis and Western blotting by qPCR tHMG1 Protein expression analysis, C. gene scissors vector pop-out process, D. CRISPR/cas9 vector removal and Western blot results for tHMG1 protein expression.
Figure 6 shows the results of recycling the uracil auxotrophic selection label by URA3 excision in the tHMG1 expression cassette multi-insertion recombinant yeast strain. A, B, uracil auxotrophic screening label recovery , tHMG1 copy number analysis by qPCR and tHMG1 protein expression analysis by Western blotting.
Figure 7 shows the results of the selection label recycling and transgenic vector pop-out by URA3 mutation in the NNV expression cassette multi-insertion recombinant yeast strain. A. Measurement of NNV- CP copy number by qRT-PCR after URA3 inactivation (left panel) and NNV-CP by Western blotting protein Expression analysis result (right panel), B. NNV-CP after gene shear vector pop-out Protein expression analysis results.
Figure 8 shows the results of TRP1 selection label recycling and Cas9 vector popout in the DHCR7 / DHCR24 expression cassette multi-insertion recombinant yeast strain. A. Recycling of trypsin nutritional demand selection markers through growth analysis in selective medium and identification of the scissors vector popout, B, C. Comparison of HPLC-based cholesterol precursor profiles before and after the Cas9 vector pop-out, and DHCR24 via qRT-PCR Copy number confirmation result.
9 is t HMG1 expression cassette multiple insertion shows a selection marker recycle result by the mutagenic HIS3 in the recombinant yeast strains A. uracil auxotrophy selection marker can be reunited after the qRT-PCR t HMG1 copy number analysis by, B. Western block THMG1 by lot Protein expression analysis results.
Figure 10 shows the results of recycling LEU2 selection label in Noda virus capsid protein (NNV-CP) expression cassette multi-insertion recombinant yeast strain. A. Copy number analysis by qPCR after recovery of leucine auxotrophic selection label, and B. NNV-CP by Western blotting Protein expression analysis.

이에 본 발명자들은 외래 유전자 발현 카세트와 함께 다중 삽입된 영양 요구성 선별 표지 유전자들을 동시 다발적으로 제거 또는 비활성시킬 수 있는 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 기반 다중 삽입 선별표지 재순환용 벡터를 제작하고 이를 이용하여 선별표지를 재활용할 수 있는 재조합 효모 균주를 제작하는 기술을 개발하고 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have prepared a vector for recycling a multi-insertion selection label based on a gene scissor (CRISPR/Cas9) capable of simultaneously removing or inactivating multiple insertion-neutralization selection marker genes simultaneously with a foreign gene expression cassette. Thus, the technology for producing a recombinant yeast strain capable of recycling the selection label was developed and the present invention was completed.

본 발명은 Cas9 유전자 및 영양 요구성 선별 표지 유전자를 표적으로 하는 가이드 RNA(guide RNA; gRNA)를 포함하는 통합형 유전자가위(CRISPR/Cas9) 재조합벡터; 및 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA를 포함하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템을 제공한다.The present invention is an integrated gene scissor (CRISPR/Cas9) recombination vector comprising a guide RNA (gRNA) targeting a Cas9 gene and a nutritional demand selection marker gene; And it provides a yeast recombination vector system for recycling a multi-insertion nutrient-required selection label comprising a donor DNA for introducing a nutritional-requirement selection label gene mutation.

바람직하게는, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자는 URA3 유전자, TRP1 유전자, LEU2 유전자 또는 HIS3 유전자일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the nutritional demand selection marker gene is URA3 Gene, TRP1 gene, LEU2 gene or HIS3 gene, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자를 표적으로 하는 가이드 RNA는 서열번호 1로 표시되는 URA3 유전자 표적 gRNA, 서열번호 2로 표시되는 TRP1 유전자 표적 gRNA, 서열번호 3으로 표시되는 LEU2 유전자 표적 gRNA 또는 서열번호 4로 표시되는 HIS3 유전자 표적 gRNA일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the guide RNA targeting the nutritional requirement selection marker gene is URA3 represented by SEQ ID NO: 1 Gene target gRNA, TRP1 represented by SEQ ID NO: 2 It may be a gene target gRNA, a LEU2 gene target gRNA represented by SEQ ID NO: 3, or a HIS3 gene target gRNA represented by SEQ ID NO: 4, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 통합형 유전자가위(CRISPR/Cas9) 재조합벡터는 도 2(A), 도 2(B), 도 2(C) 또는 도 2(D)의 개열지도일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the integrated gene scissors (CRISPR/Cas9) recombination vector may be a cleavage map of FIGS. 2(A), 2(B), 2(C), or 2(D), but is not limited thereto. no.

바람직하게는, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA는 단백질 합성 종결 코돈(stop codon)을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the donor DNA for introducing a nutritional selection screening marker gene mutation may include a protein synthesis stop codon, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA는 서열번호 5로 표시되는 URA3 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA, 서열번호 6으로 표시되는 TRP1 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA, 서열번호 7로 표시되는 LEU2 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA 또는 서열번호 8로 표시되는 HIS3 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the donor DNA for introducing the nutritional requirement selection marker gene mutation is URA3 represented by SEQ ID NO: 5 Donor DNA for transgenic introduction, TRP1 as shown in SEQ ID NO: 6 Donor DNA for gene mutation introduction, LEU2 represented by SEQ ID NO: 7 Donor DNA for gene mutation introduction, or HIS3 represented by SEQ ID NO: 8 The gene may be a donor DNA for introduction, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the yeast may be a bicyclic Ke Mai process serenity (Sacchoromyces cerevisiae) a saccharide, and the like.

또한, 본 발명은 (1) 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모를 상기 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템으로 형질전환시키는 단계; 및 (2) 상기 형질전환체들 중에서 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지 유전자에 변이가 도입된 형질전환체를 선별하는 단계를 포함하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of (1) transforming a recombinant yeast having multiple nutrient chromosomal selection labels into a chromosome into a yeast recombinant vector system for recycling the multiple nutrient nutrient selective labeling; And (2) among the transformants, selecting a transformant in which a mutation is introduced into a nutritional demand selection marker gene in the chromosome. It provides a method for recycling the insert nutritional requirement selection label.

바람직하게는, 상기 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the yeast may be a bicyclic Ke Mai process serenity (Sacchoromyces cerevisiae) a saccharide, and the like.

바람직하게는, 상기 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae) 리보좀 DNA 비전사 지역(ribosomal DNA nontranscribed spacer; rDNA NTS)에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the recombinant yeast in which multiple nutritional demand selection markers are inserted into the chromosome is Sacchoromyces. cerevisiae ) A ribosomal DNA nontranscribed spacer (rDNA NTS) may be a recombinant yeast in which multiple nutritional demand selection markers are inserted, but is not limited thereto.

바람직하게는, 상기 (2) 단계의 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지 유전자에 변이가 도입된 형질전환체는 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자에 단백질 합성 종결 코돈(stop codon)이 도입되어, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자가 비활성화된 형질전환체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, in the chromosome of step (2), a transformant in which a mutation is introduced into a nutritional demand selection marker gene is introduced into the nutritional demand selection marker gene, a protein synthesis stop codon is introduced, and the nutritional requirement The constituent selection marker gene may be an inactivated transformant, but is not limited thereto.

한편, 본 발명자들이 등록받은 한국등록특허 제10-1655696호에 기재된 rDNA-NTS 기반 다중 삽입 벡터 방식을 활용하여 제작된 재조합 효모 균주들에는 본 발명의 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템을 특히 유용하게 적용할 수 있다.On the other hand, the recombinant yeast strains produced using the rDNA-NTS-based multiple insertion vector method described in Korean Registered Patent No. 10-1655696 registered by the present inventors include yeast recombination vector for recycling the multiple insertion nutritional requirement screening label of the present invention. The system is particularly useful.

본 발명에서 언급된 대표적인 영양 요구성 유전적 선별 표지 유전자는 아미노산 및 염기 생합성 경로에 관련된 HIS3, LEU2, TRP1, 그리고 URA3이다. HIS3는 효모에 있어서 아미노산인 히스티딘 생합성 경로에 관련되어 있어 해당 유전자 돌연변이가 있을 시 최소배지에서 생장하지 못하며, 최소배지에 히스티딘이 첨가되어 있다면 생장이 가능하다. LEU2는 효모 내의 아미노산인 류신의 생합성관련 유전자로 돌연변이가 일어나면 최소배지에서는 생장하지 못하나, 최소배지에 류신이 첨가되어 있다면 생장이 일어날 수 있다. TRP1은 효모의 필수 아미노산인 트립신의 생합성과 관련된 유전자로 돌연변이 발생한 경우 최소배지에서 생장하지 못하며, 최소배지에 트립신이 첨가되어 있다면 생장이 일어날 수 있다. URA3는 효모에 있어서 RNA의 단위체에 관련된 물질인 우라실 생합성에 관련된 유전자로 URA3의 유전자가 돌연변이에 의해 결핍된 균주는 최소배지에서 생장하지 못하며, 최소배지에 우라실이 첨가되어 있다면 생장이 일어날 수 있다. Representative nutritional genetic selection marker genes mentioned in the present invention are HIS3 , LEU2 , TRP1 , and URA3 related to amino acid and base biosynthetic pathways. HIS3 is related to the histidine biosynthetic pathway, which is an amino acid in yeast, so it cannot grow in the minimal medium when there is a genetic mutation, and growth is possible if histidine is added to the minimal medium. LEU2 is a biosynthesis-related gene of leucine, an amino acid in yeast, and does not grow in the minimal medium when mutated, but may grow if leucine is added to the minimal medium. TRP1 is a gene related to the biosynthesis of trypsin, an essential amino acid of yeast, and does not grow in the minimum medium when mutated. If trypsin is added to the minimum medium, growth may occur. URA3 is a gene related to uracil biosynthesis, which is a substance related to RNA monomers in yeast. Strains in which the URA3 gene is deficient by mutation cannot grow in the minimal medium, and growth may occur if uracil is added to the minimal medium.

본 발명에서 사용된 박테리아의 2형 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 시스템은 박테리아와 진핵생물에 적용시킬 수 있는 유전체 엔지니어링 도구로써 떠오르고 있다. Cas9은 gRNA에 의해 결정된 타겟 DNA를 절단하는 엔도뉴클라아제(endonuclease) 기능을 가지고 있다. Cas9에 의한 이중나선 절단(double-strand break; DSB)은 gRNA가 지정하는 protospacer adjacent motif (PAM)의 앞쪽 서열인 특정 서열에 일어난다. 상동성 서열을 지닌 공여 DNA와 함께 가이드 RNA와 Cas9 발현 벡터로 형질전환시키면, 상동성 수리(HR; homologous repair) 기작에 의해 높은 효율로 유전자 교정이 가능하다. The bacteria type 2 gene scissors (CRISPR/Cas9) system used in the present invention has emerged as a genomic engineering tool that can be applied to bacteria and eukaryotes. Cas9 has an endonuclease function that cleaves the target DNA determined by gRNA. Double-strand break (DSB) by Cas9 occurs in a specific sequence, the forward sequence of a protospacer adjacent motif (PAM) designated by gRNA. When transformed with a guide RNA and a Cas9 expression vector together with a donor DNA having a homologous sequence, it is possible to perform gene editing with high efficiency by a homologous repair (HR) mechanism.

본 발명에서 사용된 재조합 벡터가 효모에서 발현될 수 있게 전달하는 방식은, 통상적으로 이용되는 형질 전환 방법에 의해 실시될 수 있다. 대표적으로 리튬 아세테이트/DMSO 법, 전기천공법(electroporation) 등을 이용하여 실시한다. 바람직하게는 리튬 아세테이트/DMSO 방법을 실시한다.The method of delivering the recombinant vector used in the present invention so that it can be expressed in yeast can be carried out by a commonly used transformation method. Typically, it is performed by using lithium acetate/DMSO method, electroporation, or the like. Preferably a lithium acetate/DMSO method is performed.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are only intended to illustrate the present invention more specifically, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples according to the gist of the present invention. .

<< 실시예Example 1> CRISPR-Cas9 기반 다중삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 벡터 제작 1> CRISPR-Cas9-based multi-insertion nutritional requirement screening vector production for recycling

본 발명에서는 CRISPR/Cas9 발현 카세트와 gRNA 발현 카세트가 하나의 벡터에 탑재되어 있어 단 한 번의 형질전환을 통해 다양한 영양 요구성 선별 표지 유전자(URA3, HIS3 , TRP1 , LEU2)를 선별적으로 비활성화 시킬 수 있는 통합형 유전자 가위 벡터 세트를 구축하였다. In the present invention, since the CRISPR/Cas9 expression cassette and the gRNA expression cassette are mounted in one vector, various nutritional demand selection marker genes ( URA3, HIS3 , TRP1 , LEU2 ) can be selectively inactivated through only one transformation. A set of integrated gene scissor vectors was constructed.

1. One. URA3URA3 재순환용For recirculation YCpHYCpH -- C9U3gC9U3g 제작 making

본 발명에서 개발된 벡터는 SNR52 프로모터와 SUP4 터미네이터를 이용한 UCC1 유전자 타겟 gRNA 발현 카세트와 GAP 프로모터와 TPI 터미네이터를 이용한 Cas9 발현 카세트가 동시에 탑재되어 있으며 HIS3 선별 표지를 지닌 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA (표 2)를 모체로 제작되었다. Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA의 gRNA를 URA3 타겟용 gRNA로 교체하기 위해서, Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA를 주판으로 표 3에 기재되어 있는 두 쌍의 프라이머들 gRNA-URA3 setA fw과 rv, 그리고 gRNA-URA3 setB fw와 rv을 이용한 PCR1과 PCR2과 연이은 융합 PCR(fusion PCR)를 통하여 SNR52 프로모터 일부와 SUP4 터미네이터/GPM1 터미네이터 일부에 연결된 URA3 타겟용 gRNA 유전자 절편을 증폭하였다(도 1, 상단). 확보된 gRNA_URA3 절편을 T-blunt 벡터에 클로닝하여 pTB-gRNA_URA3를 제작한 후 XbaI과 SalI의 제한효소로 절단하여 XbaI와 SalI 처리된 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA와 연결함으로써 YCpH-C9U3g를 제작하였다(도 1, 하단, 도 2A). 표 3에 제시된 프라이머 URA gRNA A Rv과 TRP1 gRNA B Fw를 이용한 시퀀싱을 수행하여 YCpH-C9U3g의 gRNA 서열을 확인하였다(도 2E). URA3 유전자 타겟용 gRNA는 Cas9에 의해 인지되는 PAM 서열(NGG)이 포함된 URA3 유전자와 상보적인 20개의 염기서열로 구성되어 있다(도 2E).In the vector developed in the present invention, the UCC1 gene target gRNA expression cassette using the SNR52 promoter and SUP4 terminator and the Cas9 expression cassette using the GAP promoter and TPI terminator are simultaneously loaded, and the Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA with HIS3 selection label (Table 2) was produced as a matrix. To replace the gRNA of the Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA with the gRNA for the URA3 target, the two pairs of primers listed in Table 3 with the Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA as the abacus gRNA-URA3 setA fw and rv, and gRNA -URA3 setB fw and rv was amplified PCR1 and PCR2 and URA3 gene segments for a target gRNA connected to some portion SNR52 promoter and terminator SUP4 / GPM1 terminator through a series of PCR fusion (fusion PCR) by using (Fig. 1, top). YCpH-C9U3g was produced by cloning the secured gRNA_URA3 fragment into a T-blunt vector to construct pTB-gRNA_URA3, and then cutting with restriction enzymes of XbaI and SalI to connect with Coba 413-Cas9-UCC1 gRNA treated with XbaI and SalI ( Figure 1, bottom, Figure 2A). Sequencing was performed using primers URA gRNA A Rv and TRP1 gRNA B Fw shown in Table 3 to confirm the gRNA sequence of YCpH-C9U3g (FIG. 2E ). The gRNA for the URA3 gene target consists of 20 base sequences complementary to the URA3 gene containing the PAM sequence (NGG) recognized by Cas9 (FIG. 2E).

2. 2. TRP1TRP1 재순환용For recirculation YCpHYCpH -- C9T1gC9T1g 제작making

유전자가위 표적이 TRP1인 벡터 YCpH-C9T1g를 제작하기 위해서 상기한 바와 같이 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA를 주판으로 표 3에 기재되어 있는 두 쌍의 프라이머들 TRP1 gRNA A Rv과 TRP1 gRNA A Fv, 그리고 TRP1 gRNA B Rv와 TRP1 gRNA B Fw를 이용한 PCR1과 PCR2, 그리고 연이은 융합 PCR을 통하여 SNR52 프로모터 일부와 SUP4 터미네이터/GPM1 터미네이터 일부에 연결된 TPR1 타겟용 gRNA 유전자 절편을 증폭하였다(도 1, 상단). 확보된 gRNA_TGRP1 절편을 T-blunt 벡터에 클로닝하여 pTB-gRNA_TRP1을 제작한 후 XbaI과 SalI의 제한효소로 절단하여 XbaI와 SalI 처리된 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA와 연결함으로써 YCpH-C9T1g를 제작하였다(도 1, 하단, 도 2A). 표 3에 제시된 프라이머 TRP1 gRNA A Rv과 TRP1 gRNA B Fw를 이용한 시퀀싱을 통해 YCpH-C9T1g의 gRNA 염기서열을 확인하였다(도 2E). As described above, in order to produce a vector YCpH-C9T1g of the gene shears target TRP1 Coex 413-Cas9-UCC1 the gRNA the main plate of the primer, two pairs of which are shown in Table 3 TRP1 gRNA A Rv and TRP1 gRNA A Fv, and TRP1 gRNA B Rv and TRP1 gRNA B PCR1 and PCR2 with Fw, and through the subsequent fusion PCR was amplified TPR1 gRNA target gene fragments attached to the part for SNR52 promoter portion and SUP4 terminator / GPM1 terminator (Figure 1, top). YCpH-C9T1g was produced by cloning the secured gRNA_TGRP1 fragment into a T-blunt vector to construct pTB-gRNA_TRP1, then cutting with restriction enzymes of XbaI and SalI, and connecting with Coba 413-Cas9-UCC1 gRNA treated with XbaI and SalI (YCpH-C9T1g). Figure 1, bottom, Figure 2A). The sequencing using primers TRP1 gRNA A Rv and TRP1 gRNA B Fw shown in Table 3 confirmed the gRNA base sequence of YCpH-C9T1g (FIG. 2E).

3. 3. HIS3HIS3 재순환용For recirculation YCpUYCpU -- C9H3gC9H3g 제작 making

영양 요구성 선별 표지 유전자 HIS3를 타겟으로 하는 통합형 유전자가위 벡터 YCpU-C9H3g 를 제작은 두 단계로 진행되었다. 첫 번째 단계에서 상기한 바와 같이 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA를 주판으로 표 3에 기재되어 있는 두 쌍의 프라이머들 HIS3 gRNA A Rv과 HIS3 gRNA A Fw, 그리고 HIS3 gRNA B Rv와 HIS3 gRNA B Fw을 이용하여 PCR1과 PCR2, 그리고 융합 PCR을 통하여 SNR52 프로모터 일부와 SUP4 터미네이터/GPM1 터미네이터 일부에 연결된 HIS3 타겟용 gRNA 유전자 절편을 증폭하였다(도 1, 상단). 확보된 gRNA_HIS3 절편을 T-blunt 벡터에 클로닝하여 pTB-gRNA_HIS3를 제작한 후 XbaI과 SalI의 제한효소로 절단하여 XbaI와 SalI 처리된 Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA와 연결함으로써 YCpH-H3gR를 제작하였다.Construction of the integrated gene scissor vector YCpU-C9H3g targeting the nutritional demand selection marker gene HIS3 was carried out in two steps. As described above in the first step, the two pairs of primers HIS3 gRNA A Rv and HIS3 gRNA A Fw, and HIS3 gRNA B Rv and HIS3 gRNA B Fw as described above in Table 3, with a Coex 413-Cas9-UCC1 gRNA as the abacus, used in PCR1 and PCR2, and through the fusion PCR are connected to some portion SNR52 promoter and terminator SUP4 / GPM1 terminator HIS3 The target gRNA gene segment was amplified (FIG. 1, top). YCpH-H3gR was prepared by cloning the secured gRNA_HIS3 fragment into a T-blunt vector to construct pTB-gRNA_HIS3, then cutting with restriction enzymes of XbaI and SalI, and connecting with Coba 413-Cas9-UCC1 gRNA treated with XbaI and SalI.

두번째 단계에서, 제작된 YCpH-H3gR 벡터를 주판으로 표 3에 기재되어 있는 프라이머 YCpU-HgR fw1와 YCpU-HgR rv1를 이용하여 HIS3 타겟용 gRNA 유전자 발현 카세트를 증폭하였다. 한편, ScURA3의 유전자를 지니고 있는 YCpU-GAL10p를 주판으로 활용하여 표 3에 제시되어 있는 프라이머 YCpU-HgR fw2와 YCpU-HgR rv2를 이용하여 URA3 유전자 절편을 증폭하였다. YCpNAT-Cas9 (에드진, https://www.addgene.org/)를 NcoI와 MluI로 절단하여 NAT 유전자 절편을 제거하고 상기 PCR로 증폭한 URA3 유전자 절편과 HIS3 타겟용 gRNA 발현카세트 절편과 함께 인퓨전 키트(In fusion kit, Takara) 을 이용하여 3개의 DNA 절편을 단일 반응으로 동시에 결합시킨 후 대장균에 형질전환하여 생체내에서 연결된 YCpU-C9H3g를 제작하였다. 표 3에 제시된 프라이머 YCpU-HgR fw1과 YCpU-HgR rv1를 이용한 시퀀싱을 통해 YCpU-C9H3g 의 gRNA를 염기서열을 확인하였다(도 2E).In the second step, the produced using YCpH-H3gR vector it is described in the main plate are shown in Table 3. Primer YCpU-HgR and fw1 YCpU-HgR rv1 which was amplified gRNA HIS3 gene expression cassette for a target. Meanwhile, the URA3 gene fragment was amplified by using the primers YCpU-HgR fw2 and YCpU-HgR rv2 shown in Table 3 using YCpU-GAL10p carrying the gene of ScURA 3 as an abacus. YCpNAT-Cas9 (Edgene, https://www.addgene.org/ ) was cut with NcoI and MluI to remove the NAT gene fragment, and infusion with the PCR-amplified URA3 gene fragment and HIS3 target gRNA expression cassette fragment Using the kit (In fusion kit, Takara), three DNA fragments were simultaneously combined in a single reaction, and then transformed into E. coli to produce YCpU-C9H3g linked in vivo. The sequencing using primers YCpU-HgR fw1 and YCpU-HgR rv1 shown in Table 3 confirmed the nucleotide sequence of the gRNA of YCpU-C9H3g (FIG. 2E).

4. 4. LEU2LEU2 재순환용For recirculation YCpUYCpU -- C9L2gC9L2g 제작making

유전자가위 표적이 LEU2인 벡터 YCpU-C9L2g 제작하기 위해 상기한 바와 같이 YCpU-C9H3g를 주판으로 표 3에 기재되어 있는 두 쌍의 프라이머들 LEU2 gRNA A Rv과 LEU2 gRNA A Fw, 그리고 LEU2 gRNA B Rv와 LEU2 gRNA B Fw을 이용하여 PCR1과 PCR2, 그리고 연이은 PCR1과 PCR2의 융합 PCR을 통하여 SNR52 프로모터 일부와 SUP4 터미네이터/GPM1 터미네이터 일부에 연결된 LEU2 타겟용 gRNA 유전자 절편을 증폭하였다(도 1). 이 융합 PCR 단편을 MunI 처리하여 HIS3 guide RNA 단편이 제거된 YCpU-C9H3g와 인퓨전 키트(In fusion kit, Takara) 을 이용하여 연결함으로써 YCpU-C9L2g를 제작하였다(도 1, 도 2A). 표 3에 제시된 프라이머 LEU2 gRNA A Rv과 LEU2 gRNA B Fw를 이용한 시퀀싱을 통해 YCpU-C9L2g의 gRNA를 염기서열을 확인하였다(도 2E).The primer of two pairs described the YCpU-C9H3g as described above, to produce vector YCpU-C9L2g of the gene shears target LEU2 on the main plate Table 3 LEU2 gRNA A Rv and LEU2 gRNA A Fw, and LEU2 gRNA B Rv and The LRNA2 gRNA B Fw was used to amplify the LRNA2 target gRNA gene fragments linked to a part of the SNR52 promoter and a part of the SUP4 terminator/ GPM1 terminator through fusion PCR of PCR1 and PCR2, followed by PCR1 and PCR2 (FIG. 1). YCpU-C9L2g was produced by connecting the fusion PCR fragment with MunC and YCpU-C9H3g from which the HIS3 guide RNA fragment was removed, using an infusion kit (Takara) (FIG. 1, FIG. 2A). The nucleotide sequence of YCpU-C9L2g was confirmed by sequencing using primers LEU2 gRNA A Rv and LEU2 gRNA B Fw shown in Table 3 (FIG. 2E).

<< 실시예Example 2> 발현 카세트 다중삽입 재조합 효모 균주 제작 2> Expression cassette multi-insertion recombinant yeast strain production

1. One. NNVNNV -CP 발현 카세트 다중 삽입 재조합 균주 제작-CP expression cassette multiple insertion recombinant strain production

LoxP 서열을 양 말단에 지닌 16 bp의 짧은 프로모터를 지닌 URA3 선별표지(lox-URA3-loxP)를 이용한 노다 바이러스의 캡시드 단백질을 발현하는 NNV-CP 발현 카세트가 다중 삽입된 재조합 효모 균주를 제작하기 위해, 일차적으로 loxP-16URA3-loxP 유전자 절편을 pT-NTS-16URA3(표 2)를 주형으로 URA3(SmaI) 1-fw와 URA3(SmaI) 1-rv 프라이머를 이용하여 1차 PCR을 수행하여 얻고 다시 이를 주형으로 URA3(SmaI) 2-fw와 URA3(SmaI) 2-rv 프라이머를 이용한 2차 PCR을 수행하여 loxP-16URA3-loxP 유전자 절편을 얻었다. 확보한 loxP-16URA3-loxP 유전자 절편과 pT-NTS-16URA3를 각각 XbaI/NotI 처리하고 연결하여 pT-NTS-16URA3(loxP)를 제작하였다. 기존 제작된 GAL10 프로모터 기반 NNV-CP 발현벡터 YEG-ScNNV(표 2)를 BamHI/XbaI 절단하여 확보한 NNV-CP 발현 카세트를 BamHI/XbaI 처리한 pT-NTS-16URA3(loxP)와 연결하여 pT-NTS-16URA3(loxP)-ScNNV 벡터를 제작하였다. 제작된 pT-NTS-16URA3(loxP)-ScNNV를 SphI/MlnI로 절단하여 lox-URA3-loxP 선별표지와 연결된 NNV-CP 발현 카세트 NTS-16U(loxP)-tHMG1를 회수한 후, CEN.PK2-1C-2 균주에 형질전환시킨 후, 우라실이 결핍된 최소배지(SC-URA) 배지에서 발현 카세트가 숙주 rRNA의 NTS 부위로 다중 삽입되는 형질전환체들을 선별하였다(도 3A, 좌측). 확보된 Ura+ 형질전환체들을 대상으로 상기한 방법으로 얻어진 gDNA와 URA3 RT-PCR용 프라이머를 이용한 qRT-PCR 분석을 수행하여 11 카피까지 다중 삽입된 C/NTS-16U(loxP)-NNV 형질전환체(#10)를 확보하였다(도 3A, 오른쪽).To produce a recombinant yeast strain in which an NNV-CP expression cassette expressing Noda virus capsid protein using a URA3 selection marker (lox-URA3-loxP) with a 16 bp short promoter having both loxP sequences at both ends is inserted First, the loxP-16URA3-loxP gene fragment was obtained by performing primary PCR using URA3(SmaI) 1-fw and URA3(SmaI) 1-rv primers using pT-NTS-16URA3 (Table 2) as a template. As a template, a second PCR using URA3 (SmaI) 2-fw and URA3 (SmaI) 2-rv primers was performed to obtain loxP-16URA3-loxP gene segments. The obtained loxP-16URA3-loxP gene fragment and pT-NTS-16URA3 were each treated with XbaI/NotI and linked to prepare pT-NTS-16URA3 (loxP). The NNV-CP expression cassette obtained by cutting the previously produced GAL10 promoter-based NNV-CP expression vector YEG-ScNNV (Table 2) by BamHI/XbaI is linked to pT-NTS-16URA3 (loxP) treated with BamHI/XbaI pT- NTS-16URA3 (loxP)-ScNNV vector was constructed. The produced pT-NTS-16URA3 (loxP)-ScNNV was cut with SphI/MlnI to recover the NNV-CP expression cassette NTS-16U(loxP)-tHMG1 linked to the lox-URA3-loxP selection marker, and then CEN.PK2- After transformation into the 1C-2 strain, transformants in which the expression cassette was multiplexed into the NTS site of the host rRNA in the minimal medium (SC-URA) medium lacking uracil were selected (FIG. 3A, left). GDNA and URA3 obtained by the above-described method on the obtained Ura+ transformants QRT-PCR analysis using primers for RT-PCR was performed to secure C/NTS-16U (loxP)-NNV transformant (#10) multiplexed up to 11 copies (FIG. 3A, right).

2. 2. tHMG1tHMG1 발현 카세트 다중 삽입 재조합 균주 제작 Production of expression cassette multiple insertion recombinant strains

스쿠알렌 대량생산 재조합 효모 균주를 제작하기 위해 상기 제작한 pT-NTS-16URA3(loxP)-ScNNV 벡터를 BamHI/SalI 처리하여 GAL10 프로모터와 연결된 NNV -CP 유전자 절편을 제거하고, YCpU-tHMG1 벡터(표 2)를 BamHI/SalI 처리하여 GAP 프로모터와 연결된 tHMG1 절편을 가져와 연결하여 pT-NTS-16URA3(loxP)-tHMG1벡터를 제작하였다. 상기 제작된 pT-NTS-tHMG1(16U_loxP) 벡터를 SpeI과 MluI으로 절단하여 lox-URA3-loxP 선별표지와 연결된 tHMG1 발현 카세트 NTS-16U(loxP)-tHMG1를 회수하여 사카로마이세스 세레비지애 CEN.PK2-1C-erg7(표 1) 균주에 형질전환을 시킨 후, SC-URA 배지에서 성장하는 발현 카세트가 숙주 rRNA의 NTS 부위로 다중 삽입되는 형질전환체들을 선별하였다(도 3B, 좌측). Squalene mass-produced recombinant yeast The prepared to produce a strain pT-NTS-16URA3 (loxP) BamHI to -ScNNV vector / SalI treatment to remove the NNV -CP gene segments associated with the GAL10 promoter, and YCpU-tHMG1 vector (Table 2 ) Was treated with BamHI/SalI to obtain a tHMG1 fragment linked to the GAP promoter to connect to prepare a pT-NTS-16URA3 (loxP)-tHMG1 vector. The prepared pT-NTS-tHMG1 (16U_loxP) vector was cut with SpeI and MluI to recover the tHMG1 expression cassette NTS-16U(loxP)-tHMG1 linked to the lox-URA3-loxP selection label, and recovered Saccharomyces cerevisiae CEN After transforming the strain .PK2-1C-erg7 (Table 1), transformants in which expression cassettes grown in SC-URA medium were multiplexed into the NTS site of the host rRNA were selected (FIG. 3B, left).

삽입된 tHMG1 발현 카세트의 카피 수를 측정하기 위해 Ura+ 형질전환체들에서 지놈 DNA(genomic DNA)를 추출하고 qRT-PCR (quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction) 을 수행하였다. 효모 세포에서 지놈 DNA(genomic DNA)를 추출하기 위해 STES (20mM Tris-HCl pH7.5, 500mM NaCl, 10mM EDTA, 1% SDS) 완충용액과 glass bead를 원심분리하여 회수한 효모세포와 동량으로 첨가하여 TOMY로 5분 간 파쇄시킨 후 TE buffer(10mM Tris-HCl pH8.0, 1mM EDTA)와 Phenol/chloroform/isoamyalcohol=24:1:1 혼합액을 각각 200ul 첨가하여 한번 더 파쇄하고 세포 용해물(cell lysate)을 확보하여 에탄올 침전법으로 지놈 DNA를 회수한 후 50 μg/ml의 RNase를 처리하였다. 카피 수 측정용 qRT-PCR 분석을 위하여 DNA 표본을 12.5 μl의 Maxima SYBR Green qPCR Master Mix (Fermentas, USA)과 10 pmol의 ACT1, URA3, HMG1에 대한 두 방향의 프라이머(표 3)가 포함된 qRT-PCR 혼합물(cocktail)을 만들었다. qRT-PCR 결과는 CFX96 real-time PCR detection system (Bio-Rad, USA)을 통해 분석하였다. 염색체 상의 다중 삽입된 URA3 유전자와 HMG1 유전자의 카피 수는 효모 균주에서 1 카피로 존재 ACT1 유전자를 기준으로 보정하였으며 플라스미드 혹은 지놈 DNA을 이용하여 표준곡선을 확보하였다. 그 결과 8개 카피까지 tHMG1 발현 카세트가 다중으로 도입된 형질전환체 e/NTS-16U(loxP)-tHMG1를 선별할 수 있었다(도 3B, 우측).In order to measure the number of copies of the inserted tHMG1 expression cassette, genomic DNA was extracted from Ura+ transformants and qRT-PCR (quantitative Real-Time Polymerase Chain Reaction) was performed. To extract genomic DNA from yeast cells, STES (20mM Tris-HCl pH7.5, 500mM NaCl, 10mM EDTA, 1% SDS) buffer solution and glass bead are centrifuged and added in the same amount as the yeast cells recovered. After crushing with TOMY for 5 minutes, 200 ul of TE buffer (10mM Tris-HCl pH8.0, 1mM EDTA) and Phenol/chloroform/isoamyalcohol=24:1:1 were added to each of them and crushed once more. lysate) was collected, and then genome DNA was recovered by ethanol precipitation, followed by treatment with 50 μg/ml RNase. Of a DNA sample for qRT-PCR analysis for the copy number measured 12.5 μl Maxima SYBR Green qPCR Master Mix (Fermentas, USA) and qRT containing the primers of both directions of the ACT1, URA3, HMG1 of 10 pmol (Table 3) -PCR mixture was made. qRT-PCR results were analyzed by CFX96 real-time PCR detection system (Bio-Rad, USA). Multiple inserted URA3 on chromosome Genes and HMG1 The number of copies of the gene is 1 copy in the yeast strain ACT1 It was corrected based on the gene and a standard curve was obtained using plasmid or genome DNA. As a result, a transformant e/NTS-16U (loxP)-tHMG1 in which multiple tHMG1 expression cassettes were introduced up to 8 copies could be selected (FIG. 3B, right).

<< 실시예Example 3>  3> tHMG1tHMG1 발현 카세트 다중 삽입 재조합 효모 균주에서  Expression cassettes from multiple insertion recombinant yeast strains URA3URA3 선별 표지Screening mark 재순환Recirculation

전략 1. 기증자 DNA에 의한Strategy 1. Donor DNA 유전자 비활성화 기반 선별표지 재순환Recycling of screening markers based on gene inactivation

유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 이용하여 선별 표지를 재순환하는 첫번째 전략으로 공여 DNA를 이용하는 이중 나선 DNA 절단(double DNA strand break) 수리 기작을 활용하였다(도 4A). 실시예 2에서 제작된 tHMG1 발현 카세트가 다중 삽입된 재조합 효모 균주를 대상으로 YCpH-C9U3g 벡터를 변이형 URA3 유전자 서열을 지닌 공여 DNA와 함께 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 형질 전환시켰다. 본 발명에서 사용된 URA3 변이 도입용 기증자 DNA는 표 3에 제시된 URA3 donor-U sense과 URA3 donor-d antisense 올리고뉴클레오티드(oligonucleotide)를 중합시킨 후 PCR로 확장 및 증폭하여 제작하였다. 93개의 염기로 구성된 URA3 변이 도입용 제공자 DNA에는 2개의 단백질 합성 종결 코돈(stop codon)이 연속적으로 존재한다. As a first strategy to recycle the selection marker using gene scissors (CRISPR/Cas9), a repair mechanism of double DNA strand break using donor DNA was utilized (FIG. 4A). The YCpH-C9U3g vector was transformed by a lithium acetate/DMSO method along with a donor DNA having a variant URA3 gene sequence in a recombinant yeast strain into which the tHMG1 expression cassette prepared in Example 2 was multiplexed. The donor DNA for introducing URA3 mutation used in the present invention was prepared by polymerizing URA3 donor-U sense and URA3 donor-d antisense oligonucleotide shown in Table 3, and then expanding and amplifying them by PCR. There are two protein synthesis stop codons in the donor DNA for introduction of URA3 mutation composed of 93 bases.

YCpH-C9U3g 벡터의 선별 표지 HIS3를 이용하여 히스티딘 결핍 배지(SC-HIS)에서 살아남은 형질전환체들을 선별한 후 Cas9 단백질과 gRNA에 의해 URA3 유전자에 변이가 도입되어 비활성화된 균주들을 우라실 결핍 합성배지(SC-URA)에서 자라지 못하는 것을 복제평판 스크리닝(replica plate)을 이용하여 음성 선별(negative selection)하였다. 선별된 8개의 Ura- 균주들에 대해 qRT-PCR로 URA3tHMG1의 카피 수(도 5A)를 분석하였고, 웨스턴 블랏으로 tHMG1의 발현 정도를 분석했다(도 5B). 그 결과 선별된 Ura- 균주들의 50% 정도는 Cas9에 의해 URA3의 기능은 상실되었지만 tHMG1 발현 카세트는 온전하게 보존되어 카피 수는 변함이 없는 결과를 보였다. 이는 제공자 DNA를 도입해 주는 전략 I은 다중 삽입되어 있는 URA3 선별표지를 재활용할 수 있는 재조합 균주 제작에 상당히 효율적인 방법임을 시사한다.YCpH-C9U3g After selecting the transformants surviving in the histidine deficient medium (SC-HIS) using the selection marker HIS3 of the vector, mutations introduced into the URA3 gene by Cas9 protein and gRNA are used to deactivate the inactivated strains (SC-URA) ) That were unable to grow were negatively selected using a replica plate. For 8 selected Ura - strains, the copy number of URA3 and tHMG1 was analyzed by qRT-PCR (FIG. 5A), and the expression level of tHMG1 was analyzed by Western blot (FIG. 5B). As a result, about 50% of the selected Ura - strains lost URA3 function by Cas9 , but the tHMG1 expression cassette was intact and the number of copies remained unchanged. This means that strategy I, which introduces donor DNA, is multi-inserted URA3. It suggests that it is a very efficient method for producing a recombinant strain capable of recycling the selection label.

의도하지 않은 유전자 교정을 발생시킬 수 있는 CAS9 발현 벡터가 제거된 최종 형질전환체를 확보하기 위해 상기 확보된 Ura- 형질전환체를 3 ml YPD 배지에서 24 시간, 48 시간, 그리고 72 시간 배양을 진행하면서 YCpH-C9U3g 벡터의 팝-아웃을 유도하였다. 각 시간별 회수한 균주를. OD600에 대해 흡광도를 1로 맞춘 후 10배 희석을 연속적으로 수행하여 YPD 평판배지에 도말하였다. 평판 YPD 배지에서 자란 콜로니들은 히스티딘 결핍 배지(SC-HIS)와 YPD 평판배지에서 복제평판 스크리닝하여 히스티딘 결핍 배지에서는 자라지 못하지만 YPD 평판배지에서는 자라는 균주를 선택했다(도 5C). 복제평판배지 후 선택된 균주와 Cas9 벡터 제거 이전의 균주에서 FLAG-태깅된 tHMG1 단백질 발현 양을 웨스턴 블롯으로 비교 분석하였다. 효모 세포 파쇄액은 원심분리를 통해 회수한 효모세포에 단백질 분해 효소 억제 칵테일(protease inhibitor cocktail, Sigma, USA)와 1 mM PMSF가 포함된 TNE (50 mM Tris [pH 7.6], 25 mM NH4Ac, 1 mM EDTA) 용액과 유리 구슬을 첨가한 후 TOMY를 이용한 bead-beating으로 세포를 파괴하여 준비하였다. 세포 파쇄액을 원심분리하여 확보한 상층액을 SDS-PAGE를 통해 분리하고 FLAG 항체 (Roche, USA)와 AP-기질 키트(Bio-Rad, USA)을 이용한 면역블롯팅(immunoblotting)으로 분석한 결과벡터 제거 이전과 비교하여 발현양의 변화가 없다는 것이 확인되었다(도 5D). 이는 Cas9 벡터 제거 과정 동안 다중삽입된 tHMG1 발현 카세트 카피 수는 영향을 받지 않고 유지되고 있음을 의미한다.The obtained Ura - transformants were cultured in 3 ml YPD medium for 24 hours, 48 hours, and 72 hours in order to secure the final transformants from which the CAS9 expression vector capable of generating unintended gene correction was removed. While pop-out of YCpH-C9U3g vector was induced. The strains recovered for each hour. After adjusting the absorbance to 1 for OD 600 , 10-fold dilution was continuously performed and plated on a YPD plate medium. Colonies grown in plated YPD medium were selected for histidine deficient medium (SC-HIS) and cloned plate screening in YPD plate medium and selected strains that did not grow in histidine deficient medium but grown in YPD plate medium (FIG. 5C). The amount of expression of the FLAG-tagged tHMG1 protein in the selected strain and the strain before the Cas9 vector removal after replication plate medium was compared and analyzed by Western blot. The yeast cell lysate is TNE (50 mM Tris [pH 7.6], 25 mM NH4Ac, 1 mM PMSF) and protease inhibitor cocktail (Sigma, USA) and 1 mM PMSF to yeast cells recovered through centrifugation. mM EDTA) solution and glass beads were added, and cells were destroyed by bead-beating using TOMY to prepare. The supernatant obtained by centrifuging the cell lysate was separated through SDS-PAGE and analyzed by immunoblotting using FLAG antibody (Roche, USA) and AP-substrate kit (Bio-Rad, USA) It was confirmed that there was no change in expression level compared to before the vector removal (Fig. 5D). This means that the number of copies of the tHMG1 expression cassette multi-inserted during the Cas9 vector removal process remains unaffected.

전략 2. Strategy 2. 상동유전자Sangdong Gene 재조합에 의한  Recombination URA3URA3 유전자 제거 기반 선별표지 재순환Recycling screening based on gene removal

유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 이용한 선별 표지를 재순환하는 두 번째 전략은 기증자 DNA가 없는 조건에서 선별 표지에 부착된 반복서열 기반의 상동 재조합 기작을 이용하여 선별 표지 유전자를 제거하는 것이다(도 4B). 본 발명에서 제작한 tHMG1 발현 카세트는 loxP 서열이 양쪽 끝에 연결된 URA3 유전자를 선별표지로 사용하고 있어서 loxP 서열 사이에서 상동 유전자 재조합이 가능하여 URA3 유전자가 팝-아웃될 수 있다.The second strategy for recycling the selection label using gene scissors (CRISPR/Cas9) is to remove the selection label gene using a repeat sequence-based homologous recombination mechanism attached to the selection label in the absence of donor DNA (FIG. 4B). . THMG1 expression cassette produced in the present invention include the loxP sequence is URA3 gene pop in and using the URA3 gene as a selective marker attached at both ends by the homologous genetic recombination between the loxP sequences can may be out.

실시예 2에서 제작된 tHMG1 발현 카세트가 다중 삽입된 재조합 효모 균주를 대상으로 YCpH-C9U3g 벡터만 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 형질전환시켰다. 히스티딘 결핍 배지(SC-HIS)에서 살아남은 형질전환체들을 선별한 후 Cas9 단백질과 gRNA에 의해 URA3 유전자에 변이가 도입되어 비활성화된 균주들을 우라실 결핍 합성배지(SC-UraХ2)에서 자라지 못하는 것을 복제평판 스크리닝을 이용하여 음성 선별하였다. 선별된 8개의 Ura- 균주들에 대해 qRT-PCR로 URA3tHMG1의 카피 수를 분석하였고, 웨스턴 블랏으로 tHMG1 단백질의 발현 정도를 분석했다. 그 결과 전략 2의 경우 다중삽입된 선별 표지뿐만 아니라 tHMG1 발현 카세트도 동시에 제거된 것으로 확인하였다(도 6A, 6B). 이와 같은 결과는 공여 DNA 없는 조건에서 유전자가위(CRISPR/Cas9)를 이용한 팝아웃 전략은 발현유전자 카세트와 선별유전자의 동시다발적인 팝아웃 야기시켜 선별표지 재순환 전략으로는 적합하지 않음을 시사한다. 따라서 전략 2에 비해 기증자 DNA를 도입해 주는 전략 1이 다중 삽입된 카세트의 선별표지 재순환에 보다 효율적임을 확인하고 본 발명자들은 전략 1을 기반으로 하는 선별표지 재순환 기술을 보다 다양한 발현 카세트 및 선별표지 대상으로 확장하였다.For the recombinant yeast strain into which the tHMG1 expression cassette prepared in Example 2 was multiplexed, only the YCpH-C9U3g vector was transformed by the lithium acetate/DMSO method. After screening the transformants surviving in the histidine-deficient medium (SC-HIS), the mutation was introduced into the URA3 gene by Cas9 protein and gRNA to screen the cloned plate that the inactivated strains did not grow in the uracil-deficient synthetic medium (SC-UraХ2). It was selected by negative. For 8 selected Ura-strains, the copy number of URA3 and tHMG1 was analyzed by qRT-PCR, and the expression level of tHMG1 protein was analyzed by Western blot. As a result, in the case of strategy 2, tHMG1 as well as the multi-inserted selection marker It was confirmed that the expression cassette was also removed at the same time (FIGS. 6A and 6B ). These results suggest that the pop-out strategy using gene scissors (CRISPR/Cas9) in a condition without donor DNA causes multiple simultaneous pop-outs of the expression gene cassette and the selection gene, and thus is not suitable as a selection label recycling strategy. Therefore, as compared with strategy 2, it was confirmed that strategy 1, which introduces donor DNA, is more efficient in recycling the selection label of multiple-inserted cassettes, and the present inventors target a variety of expression cassettes and selection labels based on strategy 1 recycling technology based on strategy 1 To expand.

<< 실시예Example 4>  4> NNVNNV -CP-CP 발현 카세트 다중 삽입 재조합 균주에서  In the expression cassette multiple insertion recombinant strain URA3URA3 재순환Recirculation

실시예 3의 기증자 DNA를 이용하는 첫 번째 전략을 보다 확대 적용하기 위해서 NNV -CP 발현 카세트가 다중 삽입된 재조합 효모에서 유전자 가위(CRISPR/Cas9)를 이용한 선별 표지 재순환을 시도하였다. 실시예 2에서 제작된 NNV-CP 발현 카세트가 다중 삽입된 재조합 효모 균주를 YCpH-C9U3g 벡터와 2 개의 단백질 합성 종결 코돈이 포함된 변이형 URA3 유전자 서열을 지닌 기증자 DNA를 함께 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 형질전환시켰다. 히스티딘 결핍 배지(SC-HIS)에서 살아남은 형질전환체들을 선별한 후 Cas9 단백질과 gRNA에 의해 URA3 유전자에 변이가 도입되어 비활성화된 균주들을 우라실 결핍 합성배지(SC-URA)에서 자라지 못하는 것을 복제평판 스크리닝을 이용하여 음성 선별하였다. In order to further apply the first strategy using the donor DNA of Example 3, an attempt was made to recycle the selection marker using gene scissors (CRISPR/Cas9) in recombinant yeast with multiple NNV- CP expression cassettes. Prepared in Example 2 Recombinant yeast strains with multiple insertions of the NNV - CP expression cassette were transformed together with a YCpH-C9U3g vector and a donor DNA with a variant URA3 gene sequence containing two protein synthesis termination codons by lithium acetate/DMSO method. After screening transformants surviving in histidine-deficient medium (SC-HIS), mutations were introduced into the URA3 gene by Cas9 protein and gRNA to screen the inactivated strains from growing in the uracil-deficient synthetic medium (SC-URA). It was selected by negative.

선별된 8개의 Ura- 균주들에 대해 qRT-PCR로 URA3NNV -CP의 카피 수(도 7A)를 분석하였고, 웨스턴 블랏으로 NNV -CP의 발현 정도를 분석했다(도 7B). 그 결과 Ura- 형질전환체들 중 상당수가 NNV -CP 발현 카세트를 다중 카피로 보존하고 있음이 확인되었다. 이와 같은 결과는 발현 카세트의 유전자의 종류가 달라져도 공여 DNA를 도입해 주는 전략이 선별 마커 회수에 효율적임을 입증해준다. Cas9 발현 벡터가 제거된 최종 형질전환체를 확보하기 위해, 복제평판배지 후 선택된 균주와 Cas9 벡터 제거 이전의 균주에서의 NNV-CP 단백질 발현을 웨스턴 블롯으로 비교 분석했다. 그 결과 Cas9 벡터 팝-아웃 이전과 발현양의 변화가 없다는 것을 확인했다(도 7B). 이는 본 발명에서 개발한 Cas9 기반의 통합형 효모용 유전자가위와 변이 도입 기증자 DNA가 발현 카세트에 포함된 유전자의 종류에 관계없이 다중 삽입 선별 표지 재순환 도구로서 높은 유용성을 지님을 시사한다.For 8 selected Ura - strains, the copy number of URA3 and NNV- CP was analyzed by qRT-PCR (FIG. 7A), and the expression level of NNV- CP was analyzed by Western blot (FIG. 7B). As a result, it was confirmed that many of the Ura - transformants conserved the NNV- CP expression cassette in multiple copies. These results demonstrate that the strategy of introducing donor DNA is efficient for the recovery of selection markers even if the type of gene in the expression cassette is different. In order to ensure the final transformant from which the Cas9 expression vector has been removed, NNV-CP in the selected strain and the strain prior to the removal of the Cas9 vector after cloning plate Protein expression was compared and analyzed by Western blot. As a result, it was confirmed that there was no change in expression level before and after the Cas9 vector pop-out (FIG. 7B ). This suggests that the Cas9-based integrated yeast scissor and mutagenesis donor DNA developed in the present invention have high utility as a multi-insertion selection label recycling tool regardless of the type of gene included in the expression cassette.

<< 실시예Example 5>  5> DHCR7DHCR7 // CHCR24CHCR24 발현카세트 다중 삽입 재조합 균주에서  In the expression cassette multiple insertion recombinant strain TRP1TRP1 재순Jaesoon ring

본 발명에서 개발된 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 통합 벡터 세트를 이용하여 재조합 균주 염색체로 다중 삽입된 TRP1를 재순환시키는 가능성을 검증하기 위해서, 본 발명자들은 이전 발명을 통해 제작된 콜레스테롤 생산 재조합 효모 균주 NTSD24D7/#19 (한국특허출원 10-2018-0087372)를 실험 균주로 활용하였다. 재조합 효모 균주 NTSD24D7/#19은 에르고스테롤 생합성 유전자 ERG5ERG6 유전자가 결실되어 있으며 염색체상의 rDNA-NTS 부위로 TRP1 선별표지를 지닌 콜레스테롤 생합성 유전자 DHCR7DHCR24 발현 카세트가 다섯 카피로 다중 삽입되어 있다. NTSD24D7/#19 균주를 대상으로 TRP1 마커 재회수를 위해, 실시예 2에서 제작된 벡터 YCpH-C9T1g와2개의 단백질 합성 종결 코돈를 지닌 TRP1 염기서열의 공여 DNA를 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 동시에 형질전환시켰다. 본 발명에서 사용된 기증자 DNA는 표 3에 제시된 TRP1 donor-U sense과 TRP1 donor-d antisense의 올리고뉴클레오티드(oligo nucleotide)를 중합시킨 후 PCR로 확장 및 증폭하여 제작하였다(표 3).In order to verify the possibility of recycling the multi-inserted TRP1 into a recombinant strain chromosome using the gene scissor (CRISPR/Cas9) integrated vector set developed in the present invention, the present inventors produced the cholesterol-producing recombinant yeast strain NTS produced through the previous invention. D24D7/#19 (Korea Patent Application 10-2018-0087372) was used as an experimental strain. In the recombinant yeast strain NTS D24D7/#19, the ergosterol biosynthesis genes ERG5 and ERG6 genes are deleted, and the cholesterol biosynthesis genes DHCR7 and DHCR24 expression cassettes having TRP1 selection markers as chromosomal rDNA-NTS sites are multiplexed into five copies. For the recovery of TRP1 markers for the NTS D24D7/#19 strain, TRP1 with the vector YCpH-C9T1g prepared in Example 2 and two protein synthesis termination codons The donor DNA of the base sequence was simultaneously transformed by lithium acetate/DMSO method. The donor DNA used in the present invention was prepared by polymerizing the oligonucleotides of TRP1 donor-U sense and TRP1 donor-d antisense shown in Table 3 and then expanding and amplifying them by PCR (Table 3).

히스티딘이 결핍된 최소배지(SC-HIS) 배지에 살아남는 His+ 형질전환체들 중 트립신이 결핍된 최소배지(SC-TRP) 배지에 살아남지 못한 균주들을 음성 선별하였다. 확보한 His+, Trp- 형질전환체들을 대상으로 Cas9 벡터 YCpH-C9T1g의 팝-아웃을 유도하기 위해 YPD 액체배지에 2일 배양 후 복제평판 스크리닝을 수행하여 SC-TRP와 SC-HIS 배지에서 동시에 생존하지 못하는 His-, Trp- 형질전환체들을 선별하였다 (도 8A). 확보된 His-, Trp- 형질전환체들이 모균주 NTSD24D7/#19와 동일한 콜레스테롤 생산 패턴을 보이는지 확인하고자 SC 배지에서 5일 배양한 샘플에 대해 HPLC 기반의 스테롤 프로파일 분석을 수행하였다. HPLC-UV/VIS 분석은 0.05g/wet weight pellet에 1 mL KOH/EtOH (3:2) (KOH final concentration 4.5 M) 혼합액에 현탁 후 85℃ 에서 1시간 배양 후 0.5 mL heptane (sigma) 을 첨가한 후 beadbeator (6,000 rpm, 15 초, 3번 반복)을 이용하여 혼합하였다. 혼합된 샘플을 원심분리(12,000 rpm, 10 min, 25℃)로 상등액 0.5 ml heptane 층을 회수한 (12,000 rpm, 10 min, 25℃) 한 후 건조하고 아세톤(acetone) 200 mL 첨가하여 녹여낸 샘플에 대해 HPLC-UV/VIS 분석을 수행하였다. HPLC-UV/VIS 분석시 컬럼은 Cosmosil C18-PAQ (4.6 mm*250 mm)을 사용하였고 flow rate 은 1 mL/min, 분석 용매는 90% Acetonitrile, 분석 시간 50 min 이었다. 콜레스테롤 및 전구체에 해당되는 피크(peak)는 UV/Vis 감지기를 사용하여 파장 203 nm에서 분석하였다. 그 결과 분석한 4 개의 His-, Trp- 형질전환체들이 모균주 NTSD24D7/#19와 거의 동일한 스테롤 프로파일을 보임을 확인하였다(도 8B). 또한 DHCR24 / DHCR7 발현 카세트의 카피 수가 다중으로 보존되고 있는지를 분석하기 위해 SC 배지에서 1일 배양한 샘플에서 지놈 DNA를 회수 후 DHCR24 프라이머(표 3)을 사용하여 카피 수 분석을 한 결과 동일한 카피수를 보이는 균주를 확인할 수 있었다(도 8C). 이와 같은 결과는 다중 삽입된 URA3와 마찬가지로 다중 삽입된 TRP1도 본 발명에서 제작된, 통합형 유전자 가위 벡터와 공여 DNA를 활용함으로써 효율적으로 재순환할 수 있음을 보여준다.Among his + transformants surviving the minimal medium (SC-HIS) medium lacking histidine, strains that did not survive the minimal medium (SC-TRP) medium lacking trypsin were negatively screened. In order to induce the pop-out of Cas9 vector YCpH-C9T1g for the His + , Trp - transformants obtained, after 2 days incubation in YPD liquid medium, replication plate screening was performed to simultaneously in SC-TRP and SC-HIS medium. can not survive His -, Trp - transformants were selected transformants (Fig. 8A). Secured His -, Trp - transformants were performed in the HPLC-based sterol profiles analyzed for 5 days a sample from the culture medium to make SC looks the same pattern as the parent strain produced cholesterol NTS D24D7 / 19 #. HPLC-UV/VIS analysis was suspended in a mixed solution of 1 mL KOH/EtOH (3:2) (KOH final concentration 4.5 M) in a 0.05 g/wet weight pellet, incubated at 85°C for 1 hour, and 0.5 mL heptane (sigma) was added. Then, the mixture was mixed using a beadbeator (6,000 rpm, 15 seconds, repeated 3 times). The mixed sample was collected by centrifugation (12,000 rpm, 10 min, 25°C) and the supernatant 0.5 ml heptane layer was recovered (12,000 rpm, 10 min, 25°C), dried, and 200 mL of acetone was added to the dissolved sample. For HPLC-UV/VIS analysis. For HPLC-UV/VIS analysis, Cosmosil C18-PAQ (4.6 mm*250 mm) was used as the column, flow rate was 1 mL/min, analysis solvent was 90% Acetonitrile, and analysis time was 50 min. Peaks corresponding to cholesterol and precursors were analyzed at a wavelength of 203 nm using a UV/Vis detector. As a result of analysis of four His -, Trp - transformants were confirmed to show almost the same profile as the parental strain sterol NTS D24D7 / # 19 (FIG. 8B). In addition, in order to analyze whether the number of copies of the DHCR24 / DHCR7 expression cassette is conserved multiple times, the genomic DNA was recovered from a sample cultured on SC medium for 1 day, and then the copy number analysis was performed using the DHCR24 primer (Table 3), and the same copy number It was confirmed that the strain showing (Fig. 8C). These results show that , like multi-inserted URA3 , multi-inserted TRP1 can be efficiently recycled by utilizing the integrated gene scissor vector and donor DNA produced in the present invention.

<< 실시예Example 6>  6> tHMG1tHMG1 발현 카세트 다중 삽입 재조합 효모 균주에서  Expression cassettes from multiple insertion recombinant yeast strains HIS3 HIS3 선별 표지Screening mark 재순환Recirculation

본 발명에서 개발된 유전자 가위 통합 벡터 세트를 이용하여 재조합 균주 염색체로 다중 삽입된 HIS3를 재순환시키는 가능성을 검증하기 위해서, 본 발명자들은 이전 발명을 통해 제작된 스쿠알렌 대량생산 재조합 효모 균주 C/NTS-50H-tHMG1 (Moon et. al 2016)를 실험 균주로 사용하였다. 재조합 효모 균주 C/NTS-50H-tHMG1은 N 말단 부분이 제거된 503개의 아미노산으로 구성된 절단형 HMG-Co A reductase 효소를 코딩하는 tHMG1 유전자 발현카세트가 숙주 염색체상의 rDNA-NTS 부위로 HIS3 선별표지와 함께 세 카피로 다중 삽입되어 있다. C/NTS-50H-tHMG1 균주를 대상으로 HIS3 마커 재회수를 위해, 실시예 2에서 제작된 벡터 YCpU-C9H3g와 2개의 단백질 합성 종결 코돈를 지닌 HIS3 염기서열의 공여 DNA를 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 동시에 형질전환시켰다. 본 발명에서 사용된 기증자 DNA는 표 3에 제시된 HIS3 donor-U sense과 HIS3 donor-d antisense의 올리고뉴클레오티드(oligo nucleotide)를 중합시킨 후 PCR로 확장 및 증폭하여 제작하였다(표 3) In order to verify the possibility of recycling the multi-inserted HIS3 into the recombinant strain chromosome using the gene scissor integration vector set developed in the present invention, the present inventors have produced squalene mass production recombinant yeast strain C/NTS-50H produced through the previous invention. -tHMG1 (Moon et. al 2016) was used as an experimental strain. Recombinant yeast strain C/NTS-50H-tHMG1 is a T HMG1 gene expression cassette encoding a truncated HMG-Co A reductase enzyme composed of 503 amino acids with the N-terminal portion removed, and HIS3 is selected as a rDNA-NTS site on the host chromosome. Multiple copies are inserted with three copies. For the recovery of HIS3 markers for the C/NTS-50H-tHMG1 strain, HIS3 with the vector YCpU-C9H3g prepared in Example 2 and two protein synthesis termination codons The donor DNA of the base sequence was simultaneously transformed by lithium acetate/DMSO method. The donor DNA used in the present invention was prepared by polymerizing the oligonucleotides of HIS3 donor-U sense and HIS3 donor-d antisense shown in Table 3, and then expanding and amplifying them by PCR (Table 3).

유라실이 결핍된 최소배지(SC-URA) 배지에 살아남는 Ura+ 형질전환체들 중 히스티딘이 결핍된 최소배지(SC-HIS) 배지에 살아남지 못한 균주들을 음성 선별하였다. 확보한 Ura+, His- 형질전환체들을 선별하고 tHMG1 발현 카세트의 카피 수가 다중으로 보존되고 있는지를 분석하기 위해 SC-URA 배지에서 1일 배양한 샘플에서 지놈 DNA를 회수 후 HMG1 프라이머(표 3)을 사용하여 카피 수 분석을 한 결과 모균주 C/NTS-50H-tHMG1와 유사하게 2~3 카피수를 보이는 균주들을 확인할 수 있었다(도 9A). 또한 모균주 C/NTS-50H-tHMG1와 동일한 단밸질 발현 패턴을 보이는지 확인하고자 SC-URA 배지에서 1일 배양한 샘플에 대해 웨스턴 블롯팅 분석을 수행한 결과, 다중으로 2 개의 Ura+, His- 형질전환체들이 모균주와 거의 동일한 tHMG1 단백질 발현양을 보였다(도 9B). 이와 같은 결과는 다중 삽입된 HIS3도 본 발명에서 제작된, 통합형 유전자 가위 벡터와 공여 DNA를 활용함으로써 효율적으로 재순환할 수 있음을 보여준다.Among the Ura + transformants surviving in the minimal medium (SC-URA) medium lacking uracil, strains that did not survive in the minimal medium (SC-HIS) medium lacking histidine were negatively screened. The obtained Ura + , His - transformants were selected and tHMG1 As a result of analyzing the copy number using the HMG1 primer (Table 3) after recovering genome DNA from a sample cultured for 1 day in SC-URA medium to analyze whether the number of copies of the expression cassette is conserved in multiple numbers, the parent strain C/NTS Similar to -50H-tHMG1, strains showing 2-3 copies were identified (FIG. 9A). In addition, Western blotting analysis was performed on samples cultured for 1 day in SC-URA medium in order to confirm that the parent strain C/NTS-50H-tHMG1 exhibits the same monovalve expression pattern, resulting in multiple 2 Ura + , His - traits. The transformants showed almost the same amount of tHMG1 protein expression as the parent strain (Fig. 9B). These results show that multiple inserted HIS3 can be efficiently recycled by utilizing the integrated gene scissor vector and donor DNA produced in the present invention.

<< 실시예Example 7>  7> NNVNNV -CP-CP 발현 카세트 다중 삽입 재조합 균주에서  In the expression cassette multiple insertion recombinant strain LEU2LEU2 재순환 Recirculation

본 발명에서 개발된 유전자 가위(CRISPR/Cas9) 통합 벡터 세트를 이용하여 재조합 균주 염색체로 다중 삽입된 LEU2를 재순환시키는 가능성을 검증하기 위해서, 본 발명자들은 이전 발명을 통해 제작된 스쿠알렌 대량생산 재조합 효모 균주 Y/NTS-16U-NNV(Moon et. al 2016)를 실험 균주로 사용하였다. 재조합 효모 균주 Y/NTS-16U-NNV은 노다 바이러스 켑시드 단백질를 코딩하는 NNV-CP를 가지며 염색체상의 rDNA-NTS 부위로 LEU2 선별표지를 지닌 NNV-CP 발현 카세트가 15 카피로 다중 삽입되어 있다. Y/NTS-16U-NNV 균주를 대상으로 LEU2 마커 재회수를 위해, 실시예 2에서 제작된 벡터 YCpU-C9L2g와 2개의 단백질 합성 종결 코돈를 지닌 LEU2 염기서열의 공여 DNA를 리튬 아세테이트/DMSO 방법으로 동시에 형질전환시켰다. 본 발명에서 사용된 기증자 DNA는 표 3에 제시된 LEU2 donor-U sense과 LEU2 donor-d antisense의 올리고뉴클레오티드(oligo nucleotide)를 중합시킨 후 PCR로 확장 및 증폭하여 제작하였다(표 3).In order to verify the possibility of recycling multiple inserted LEU2 into a recombinant strain chromosome using the gene scissor (CRISPR/Cas9) integrated vector set developed in the present invention, the present inventors produced squalene mass production recombinant yeast strain produced through the previous invention. Y/NTS-16U-NNV (Moon et. al 2016) was used as an experimental strain. Recombinant yeast strain Y/NTS-16U-NNV has NNV-CP encoding the Noda virus shock protein and LEU2 as the rDNA-NTS site on the chromosome The NNV-CP expression cassette with the selection label was inserted multiplexed in 15 copies. For the recovery of the LEU2 marker for the Y/NTS-16U-NNV strain, the donor DNA of the LEU2 base sequence having the vector YCpU-C9L2g prepared in Example 2 and two protein synthesis termination codons was simultaneously lithium acetate/DMSO method It was transformed. The donor DNA used in the present invention was prepared by polymerizing the oligonucleotides of LEU2 donor-U sense and LEU2 donor-d antisense shown in Table 3, and then expanding and amplifying them by PCR (Table 3).

유라실이 결핍된 최소배지(SC-URA) 배지에 살아남는 Ura+ 형질전환체들 중 루신이 결핍된 최소배지(SC-LEU) 배지에 살아남지 못한 균주들을 음성 선별하였다. 확보된 Ura+, Leu-형질전환체들이 모균주 Y/NTS-16U-NNV 와 동일한 단밸질 발현 패턴을 보이는지 확인하고자 SC-URA 배지에서 1일 배양한 샘플에 대해 웨스턴 블롯팅 분석을 수행하였다. 그 결과 분석한 1 개의 Ura+, Leu-형질전환체들이 모균주와 거의 동일한 NNV-CP 단백질 발현양을 보였다(도 10B). 또한 NNV-CP 발현 카세트 카피 수가 다중으로 보존되고 있는지를 분석하기 위해 SC-URA 배지에서 1일 배양한 샘플에서 지놈 DNA를 회수 후 NNV cp 프라이머(표 3)을 사용하여 카피 수 분석을 한 결과 동일한 카피수를 보이는 균주를 확인할 수 있었다(도 10A). 이와 같은 결과는 다중 삽입된 LEU2도 본 발명에서 제작된 통합형 유전자 가위 벡터와 공여 DNA를 활용함으로써 효율적으로 재순환할 수 있음을 보여준다.Among the Ura + transformants surviving in the minimal medium (SC-URA) medium lacking uracil, strains that did not survive in the medium (SC-LEU) lacking leucine were negatively screened. Western blotting analysis was performed on samples cultured for 1 day in SC-URA medium to confirm that the obtained Ura + , Leu - transformants showed the same monovalve expression pattern as the parent strain Y/NTS-16U-NNV. As a result, the analyzed 1 Ura + , Leu - transformants NNV-CP protein almost identical to the parent strain It showed the expression level (Fig. 10B). In addition, in order to analyze whether the number of copies of the NNV-CP expression cassette was conserved multiple times, the genomic DNA was recovered from a sample cultured for 1 day in SC-URA medium, and the number of copies was analyzed using the NNV cp primer (Table 3). It was confirmed that the strain showing the copy number (Fig. 10A). These results show that multiple inserted LEU2 can be efficiently recycled by utilizing the integrated gene scissor vector and donor DNA produced in the present invention.

StrainStrain GenotypeGenotype Source/ReferenceSource/Reference CEN.PK2-1CCEN.PK2-1C MATa ura3-52 trp1-289 leu2-3,112 his3-Δ1 MAL2-8C SUC2MATa ura3-52 trp1-289 leu2-3,112 his3-Δ1 MAL2-8C SUC2 (Moon et al., 2016)(Moon et al., 2016) CEN.PK2-1C-erg7CEN.PK2-1C-erg7 CEN.PK2-1C carrying pMET3-ERG7 CEN.PK2-1C carrying pMET3- ERG7 (Jung et al., 2014)(Jung et al., 2014) e/NTS-16U(loxP)-tHMG1e/NTS-16U(loxP)-tHMG1 CEN.PK2-1C-erg7/NTS-16U(loxP)-tHMG1CEN.PK2-1C-erg7/NTS-16U(loxP)-tHMG1 본 발명The present invention C/NTS-16U(loxP)-NNVC/NTS-16U(loxP)-NNV CEN.PK2-1C/NTS-16U(loxP)-NNVCEN.PK2-1C/NTS-16U(loxP)-NNV 본 발명The present invention NTSD24D7/#19 NTS D24D7/#19 CEN.PK2-1C/erg5Δ::KlLEU2-DHCR24 /erg6Δ::KlURA3-DHCR7/NTS-DHCT24DHCR7-TRP1CEN.PK2-1C/erg5Δ::KlLEU2-DHCR24 /erg6Δ::KlURA3-DHCR7/NTS-DHCT24DHCR7-TRP1 한국특허출원 10-2018-0087372Korean Patent Application 10-2018-0087372 C/NTS-50H-tHMG1C/NTS-50H-tHMG1 CEN.PK2-1C/ NTS-50H-tHMG1CEN.PK2-1C/ NTS-50H-tHMG1 (Moon et al., 2016)(Moon et al., 2016) Y/NTS-16U-NNVY/NTS-16U-NNV Y2806/NTS-16U(loxP)-NNVY2806/NTS-16U(loxP)-NNV (Moon et al., 2016)(Moon et al., 2016)

PlasmidPlasmid Relevant characteristicsRelevant characteristics SourceSource pT-NTS-16URA3pT-NTS-16URA3 pGEM-T easy-5' NTS2-p(16)URA3-3' NTS2pGEM-T easy-5' NTS2-p(16)URA3-3' NTS2 (Moon et al., 2016)(Moon et al., 2016) YEG-ScNNVYEG-ScNNV YEGa-MCS:PGAL10-NNVYEGa-MCS:P GAL10 -NNV (Kim et al., 2014)(Kim et al., 2014) pT-NTS-NNV(16U)pT-NTS-NNV (16U) pGEM-T easy-5' NTS2- PGAL10-NNV-p(16)URA3-3' NTS2pGEM-T easy-5' NTS2- P GAL10 -NNV-p(16)URA3-3' NTS2 (Moon et al., 2016)(Moon et al., 2016) YCpU-tHMG1YCpU-tHMG1 pRE316 derivative containing the tHMG1 under the control of TEF1 promoter and the GAL7 terminatorpRE316 derivative containing the tHMG1 under the control of TEF1 promoter and the GAL7 terminator 한국특허출원 10-2017-0182421Korean Patent Application 10-2017-0182421 pT-loxP-16URA3pT-loxP-16URA3 pGEM-T easy-loxP-16URA3-loxPpGEM-T easy-loxP-16URA3-loxP 본 발명The present invention pT-NTS-NNV(16U_loxP)pT-NTS-NNV(16U_loxP) pGEM-T easy-5' NTS2- PGAL10-NNV-loxP-p(16)URA3-loxP-3' NTS2pGEM-T easy-5' NTS2- P GAL10 -NNV-loxP-p(16)URA3-loxP-3' NTS2 본 발명The present invention pT-NTS-tHMG1(16U_loxP)pT-NTS-tHMG1 (16U_loxP) pGEM-T easy-5' NTS2- PGAL10-tHMG1-loxP-p(16)URA3-loxP-3' NTS2pGEM-T easy-5' NTS2- P GAL10 -tHMG1-loxP-p(16)URA3-loxP-3' NTS2 본 발명The present invention Coex 413-Cas9-UCC1 gRNACoex 413-Cas9-UCC1 gRNA Yeast CEN -HIS3 vector containing Cas9 and UCC1 targeting gRNA Yeast CEN- HIS3 vector containing Cas9 and UCC1 targeting gRNA SNU, Hahn J.-S. (unpublished) SNU, Hahn J.-S. (unpublished) YCpH-C9-U3gYCpH-C9-U3g Yeast CEN-HIS3 vector containing Cas9 and URA3 targeting gRNA Yeast CEN- HIS3 vector containing Cas9 and URA3 targeting gRNA 본 발명The present invention YCpH-C9-T1gYCpH-C9-T1g Yeast CEN-HIS3 vector containing Cas9 and TRP 1targeting gRNA Yeast CEN- HIS3 vector containing Cas9 and TRP 1 targeting gRNA 본 발명The present invention YCpU-C9-L2gYCpU-C9-L2g Yeast CEN-URA3 vector containing Cas9 and LEU2 targeting gRNA Yeast CEN- URA3 vector containing Cas9 and LEU2 targeting gRNA 본 발명The present invention YCpU-C9-H3gYCpU-C9-H3g Yeast CEN-URA3 vector containing Cas9 and HIS3 targeting gRNA Yeast CEN- URA3 vector containing Cas9 and HIS3 targeting gRNA 본 발명The present invention

PrimersPrimers GeneGene Sequence (5'-> 3')Sequence (5'-> 3') Construction of the Construction of the loxPloxP -- 1616 URA3URA3 -- loxPloxP cassette cassette URA3(SamI) 1 fwURA3(SamI) 1 fw loxP-16URA3 loxP-16 URA3 GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATTAGG CCCGGGGGGTAATAACTGATATAATT GTATAATGTATGCTATACGAAGTTATTAGG CCCGGG GGGTAATAACTGATATAATT URA3(SamI) 1 rvURA3(SamI) 1 rv URA3 - loxP URA3 - loxP CATTATACGAAGTTATATTAAGGGTT CCCGGGGAAACGAAGATAAATCATGTCG CATTATACGAAGTTATATTAAGGGTT CCCGGG GAAACGAAGATAAATCATGTCG URA3(SamI) 2 fwURA3(SamI) 2 fw loxPloxP CCCTCTAGA AACCCTTAATATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAG CCC TCTAGA AACCCTTAATATAACTTCGTATAATGTATGCTATACGAAG URA3(SamI) 2 rvURA3(SamI) 2 rv loxPloxP ATAAGAATGCGGCCGC CCTAATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTATATTAAGG ATAAGAAT GCGGCCGC CCTAATAACTTCGTATAGCATACATTATACGAAGTTATATTAAGG RT-RT- PCRPCR analysis analysis ACT1 RT-fwACT1 RT-fw ACT1ACT1 ATTGCCGAAAGAATGCAAAAGGATTGCCGAAAGAATGCAAAAGG ACT1 RT-rvACT1 RT-rv ACT1ACT1 GAACCACCAATCCAGACGGAGTGAACCACCAATCCAGACGGAGT URA3 RT-fwURA3 RT-fw URA3URA3 AGAATTGTCATGCAAGGGCTCCAGAATTGTCATGCAAGGGCTCC URA3 RT-rvURA3 RT-rv URA3URA3 TCCACCCATGTCTCTTTGAGCATCCACCCATGTCTCTTTGAGCA HMG1 RT-fwHMG1 RT-fw HMG1HMG1 TTCCGTATCCATGCCATCCTTCCGTATCCATGCCATCC HMG1 RT-rvHMG1 RT-rv HMG1HMG1 GTAGCATGCGGGCCTCTTAGTAGCATGCGGGCCTCTTA NNV RT-fwNNV RT-fw NNVNNV CCAGACGGAGCCGTTTTTCACCAGACGGAGCCGTTTTTCA NNV RT-rvNNV RT-rv NNVNNV CTGCGTTGCCTGCGAACTTTCTGCGTTGCCTGCGAACTTT Construction of Construction of Cas9Cas9 all in one vector all in one vector Total gRNA A fwTotal gRNA A fw TRP1 gRNA TRP1 gRNA CTAGTCTAGATTTTGTAGTGCCCTCTCTAG TCTAGA TTTTGTAGTGCCCTCT Total gRNA B rvTotal gRNA B rv TRP1 gRNA TRP1 gRNA ACGCGTCGACGAATAATGTAATCGTGACGC GTCGAC GAATAATGTAATCGTG URA3gRNA A rvURA3gRNA A rv URA3 gRNA URA3 gRNA CCAAGTACAATTTTTTACTCGATCATTTATCTTTCACTGCGGCCAAGTACAATTTTTTACTCGATCATTTATCTTTCACTGCGG URA3gRNA B fwURA3gRNA B fw URA3 gRNAU RA3 gRNA GAGTAAAAAATTGTACTTGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAGAGTAAAAAATTGTACTTGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAA TRP1gRNA A rvTRP1gRNA A rv TRP1 gRNA TRP1 gRNA ATAGAAAGAGAACAATTGACGATCATTTATCTTTCACTGCGGATAGAAAGAGAACAATTGACGATCATTTATCTTTCACTGCGG TRP1gRNA B fwTRP1gRNA B fw TRP11 gRNA TRP1 1 gRNA GTCAATTGTTCTCTTTCTATGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAGTCAATTGTTCTCTTTCTATGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAA LEU2gRNA A fwLEU2gRNA A fw LEU2 gRNA LEU2 gRNA TTTCCTTGCAATAACCGGGTCAATTGTCTTTGAAAAGATAATGTATGATTATGTTTCCTTGCAATAACCGGGTCAATTGTCTTTGAAAAGATAATGTATGATTATG LEU2gRNA A rvLEU2gRNA A rv LEU2 gRNA LEU2 gRNA TAATGGCTTCGGCTGTGATTGATCATTTATCTTTCACTGCGGTAATGGCTTCGGCTGTGATTGATCATTTATCTTTCACTGCGG LEU2gRNA B fwLEU2gRNA B fw LEU2 gRNA LEU2 gRNA AATCACAGCCGAAGCCATTAGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAAATCACAGCCGAAGCCATTAGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAA LEU2gRNA B rvLEU2gRNA B rv LEU2 gRNA LEU2 gRNA AATTATATCAGTTATTACCCCAATTGAGACATAAAAAACAAAAAAAGCACCACAATTATATCAGTTATTACCCCAATTGAGACATAAAAAACAAAAAAAGCACCAC HIS3gRNA A rvHIS3gRNA A rv HIS3 gRNA HIS3 gRNA CCCTTTAAAGAGATCGCAATGATCATTTATCTTTCACTGCGGCCCTTTAAAGAGATCGCAATGATCATTTATCTTTCACTGCGG HIS3gRNA B fwHIS3gRNA B fw HIS3 gRNA HIS3 gRNA ATTGCGATCTCTTTAAAGGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAAATTGCGATCTCTTTAAAGGGGTTTTAGAGCTAGAAATAGCAA URA3 marker fwURA3 marker fw URA3 selection marker URA3 selection marker GCTTTTTTTGTTTTTTATGTCTCAATTGGGGTAATAACTGATATAATTAAGCTTTTTTTGTTTTTTATGTCT CAATTG GGGTAATAACTGATATAATTAA URA3 marker rvURA3 marker rv URA3 selection marker URA3 selection marker TCACATCCGAACATAAACAACCATGGTTTCAATTCAATTCATCATTTTCACATCCGAACATAAACAA CCATGG TTTCAATTCAATTCATCATTT Donor DNADonor DNA URA3 donor-U senseURA3 donor-U sense URA3URA3 TCCATGGAGGGCACAGTTAAGCCGCTAAAGGCATTATAATAAGCCAAGTACAATTTTTTACTCTCCATGGAGGGCACAGTTAAGCCGCTAAAGGCATTA TAATAA GCCAAGTACAATTTTTTACTC URA3 donor-d antisenseURA3 donor-d antisense URA3URA3 ACCAATGTCAGCAAATTTTCTGTCTTCGAAGAGTAAAAAATTGTACTTGGCTTATTATAATGCACCAATGTCAGCAAATTTTCTGTCTTCGAAGAGTAAAAAATTGTACTTGGC TTATTA TAATGC TRP1 donor-U senseTRP1 donor-U sense TRP1TRP1 TCCGATGCTGACTTGCTGGGTATTATATGTGTGTAATAAAATAGAAAGAGAACAATTGACCCGTCCGATGCTGACTTGCTGGGTATTATATGTGTG TAATAA AATAGAAAGAGAACAATTGACCCG TRP1 donor-d antisenseTRP1 donor-d antisense TRP1TRP1 TACAAGACTTGAAATTTTCCTTGCAATAACCGGGTCAATTGTTCTCTTTCTATTTTATTACACTACAAGACTTGAAATTTTCCTTGCAATAACCGGGTCAATTGTTCTCTTTCTATT TTATTA CAC HIS3 donor-U senseHIS3 donor-U sense HIS3HIS3 GTAAAGCGTATTACAAATGAAACCAAGATTCAGATTGCGATCTCTTTAAAGGGGTAAAGCGTATTACAAATGAAACCAAGATTCAGATTGCGATCTCTTTAAAGGG HIS3 donor-d antisenseHIS3 donor-d antisense HIS3HIS3 TTCTGGGAAGATCGAGTGCTCTATCGCTAGGGGTTATTAACCCTTTAAAGAGATCTTCTGGGAAGATCGAGTGCTCTATCGCTAGGGG TTATTA ACCCTTTAAAGAGATC LEU2 donor-U senseLEU2 donor-U sense HIS3HIS3 CCAGGTGACCACGTTGGTCAAGAAATCACAGCCGAAGCCATTAAGTAATAACTTAAAGCCAGGTGACCACGTTGGTCAAGAAATCACAGCCGAAGCCATTAAG TAATAA CTTAAAG LEU2 donor-d antisenseLEU2 donor-d antisense HIS3HIS3 ATCGAACTTGACATTGGAACGAACATCAGAAATAGCTTTAAGTTATTACTTAATGATCGAACTTGACATTGGAACGAACATCAGAAATAGCTTTAAG TTATTA CTTAATG

1. 제한효소 인식 사이트 및 종결 코돈은 밑줄로 표시하였다.1. Restriction enzyme recognition sites and termination codons are underlined.

2. loxP 서열은 굵은 글자로 표시하였다.2. loxP sequences are indicated in bold letters.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현 예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.The specific parts of the present invention have been described in detail above, and it is obvious that for those skilled in the art, these specific techniques are only preferred embodiments, and the scope of the present invention is not limited thereto. Accordingly, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and their equivalents.

<110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Yeast recombinant vector system for recycling multiple-integrated auxotrophic selective markers <130> ADP-2018-0308 <160> 8 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> URA3 guide RNA <400> 1 gagtaaaaaa ttgtacttgg 20 <210> 2 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRP1 guide RNA <400> 2 gtcaattgtt ctctttctat 20 <210> 3 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LEU2 guide RNA <400> 3 aatcacagcc gaagccatta 20 <210> 4 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIS3 guide RNA <400> 4 attgcgatct ctttaaaggg 20 <210> 5 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> URA3 donor DNA <400> 5 tccatggagg gcacagttaa gccgctaaag gcattataat aagccaagta caatttttta 60 ctcttcgaag acagaaaatt tgctgacatt ggt 93 <210> 6 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRP1 donor DNA <400> 6 tccgatgctg acttgctggg tattatatgt gtgtaataaa atagaaagag aacaattgac 60 ccggttattg caaggaaaat ttcaagtctt gta 93 <210> 7 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LEU2 donor DNA <400> 7 ccaggtgacc acgttggtca agaaatcaca gccgaagcca ttaagtaata acttaaagct 60 atttctgatg ttcgttccaa tgtcaagttc gat 93 <210> 8 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIS3 donor DNA <400> 8 gtaaagcgta ttacaaatga aaccaagatt cagattgcga tctctttaaa gggttaataa 60 cccctagcga tagagcactc gatcttccca gaa 93 <110> Chung-Ang University Industry-Academy Cooperation Foundation <120> Yeast recombinant vector system for recycling multiple-integrated          auxotrophic selective markers <130> ADP-2018-0308 <160> 8 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> URA3 guide RNA <400> 1 gagtaaaaaa ttgtacttgg 20 <210> 2 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRP1 guide RNA <400> 2 gtcaattgtt ctctttctat 20 <210> 3 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LEU2 guide RNA <400> 3 aatcacagcc gaagccatta 20 <210> 4 <211> 20 <212> RNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIS3 guide RNA <400> 4 attgcgatct ctttaaaggg 20 <210> 5 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> URA3 donor DNA <400> 5 tccatggagg gcacagttaa gccgctaaag gcattataat aagccaagta caatttttta 60 ctcttcgaag acagaaaatt tgctgacatt ggt 93 <210> 6 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> TRP1 donor DNA <400> 6 tccgatgctg acttgctggg tattatatgt gtgtaataaa atagaaagag aacaattgac 60 ccggttattg caaggaaaat ttcaagtctt gta 93 <210> 7 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LEU2 donor DNA <400> 7 ccaggtgacc acgttggtca agaaatcaca gccgaagcca ttaagtaata acttaaagct 60 atttctgatg ttcgttccaa tgtcaagttc gat 93 <210> 8 <211> 93 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HIS3 donor DNA <400> 8 gtaaagcgta ttacaaatga aaccaagatt cagattgcga tctctttaaa gggttaataa 60 cccctagcga tagagcactc gatcttccca gaa 93

Claims (11)

Cas9 유전자 및 영양 요구성 선별 표지 유전자를 표적으로 하는 가이드 RNA(guide RNA; gRNA)를 포함하는 통합형 유전자가위(CRISPR/Cas9) 재조합벡터; 및 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA를 포함하며, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA는 서열번호 5로 표시되는 URA3 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA, 서열번호 6으로 표시되는 TRP1 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA, 서열번호 7로 표시되는 LEU2 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA 또는 서열번호 8로 표시되는 HIS3 유전자 변이 도입용 공여(Donor) DNA인 것을 특징으로 하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템.An integrated gene scissor (CRISPR/Cas9) recombination vector comprising a guide RNA (gRNA) targeting a Cas9 gene and a nutritional requirement selection marker gene; And a donor DNA for introducing a nutritional selection screening marker gene mutation, wherein the donor DNA for introducing a nutritional selection screening gene mutation is a donor for introducing a URA3 gene mutation represented by SEQ ID NO:5. for DNA, the introduction TRP1 mutation shown in SEQ ID NO: 6 donor (donor) DNA, SEQ ID NO: HIS3 donor for the gene mutation introduction represented by the LEU2 gene mutagenic donor (donor) DNA or SEQ ID NO: 8 for indicated by 7 (donor ) DNA recombination yeast recombination vector system for recirculation of nutritionally selective screening markers characterized by being DNA. 제1항에 있어서, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자는 URA3 유전자, TRP1 유전자, LEU2 유전자 또는 HIS3 유전자인 것을 특징으로 하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템.The method of claim 1, wherein the nutritional demand selection marker gene is URA3 Yeast recombination vector system for recycling of multiple insertion nutritional demand selection markers, characterized in that the gene, TRP1 gene, LEU2 gene or HIS3 gene. 제1항에 있어서, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자를 표적으로 하는 가이드 RNA는 서열번호 1로 표시되는 URA3 유전자 표적 gRNA, 서열번호 2로 표시되는 TRP1 유전자 표적 gRNA, 서열번호 3으로 표시되는 LEU2 유전자 표적 gRNA 또는 서열번호 4로 표시되는 HIS3 유전자 표적 gRNA인 것을 특징으로 하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템.The method of claim 1, wherein the guide RNA targeting the auxotrophic selection marker gene is represented by SEQ ID NO: 1 URA3 Gene targeting gRNA, TRP1 gene targeting gRNA, SEQ ID NO: 3 multiple insertion auxotrophic selection for labeling recycled, characterized in that the HIS3 gene target gRNA represented by the LEU2 gene target gRNA or SEQ ID NO: 4, represented by the represented by SEQ ID NO: 2 Yeast recombination vector system. 제1항에 있어서, 상기 통합형 유전자가위(CRISPR/Cas9) 재조합벡터는 도 2(A), 도 2(B), 도 2(C) 또는 도 2(D)의 개열지도를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템.According to claim 1, wherein the integrated gene scissors (CRISPR / Cas9) recombinant vector is characterized in that it has a cleavage map of Figure 2 (A), Figure 2 (B), Figure 2 (C) or Figure 2 (D). Yeast recombination vector system for recycling multiple insert nutritional requirement screening labels. 삭제delete 삭제delete 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae)인 것을 특징으로 하는 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템.According to any one of claims 1 to 4, wherein the yeast is Saccharomyces cerevisiae ( Sacchoromyces cerevisiae ) Yeast recombination vector system for multiple insertion nutritional demand selection label recycling. (1) 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모를 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지 재순환용 효모 재조합벡터 시스템으로 형질전환시키는 단계; 및
(2) 상기 형질전환체들 중에서 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지 유전자에 변이가 도입된 형질전환체를 선별하는 단계를 포함하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법.
(1) transforming the recombinant yeast having multiple nutrient chromosomal selection labels inserted into the chromosome into a yeast recombinant vector system for recycling multiple nutrient selective nutrient labeling according to any one of claims 1 to 4; And
(2) Among the transformants, multiple inserts from recombinant yeast in which a plurality of nutritional demand selection markers are inserted into a yeast chromosome, comprising the step of selecting a transformant in which a mutation is introduced into a nutritional demand selection marker gene in the chromosome. How to recycle nutritional screening labels.
제8항에 있어서, 상기 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae)인 것을 특징으로 하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법.The method according to claim 8, wherein the yeast is Saccharomyces cerevisiae ( Sacchoromyces cerevisiae ), characterized in that the nutrient chromosome selection label in the yeast chromosome is inserted multiple times in the recombinant yeast multiple insertion nutritional requirement selection label recycling How to. 제8항에 있어서, 상기 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모는 사카로마이세스 세레비시애(Sacchoromyces cerevisiae) 리보좀 DNA 비전사 지역(ribosomal DNA nontranscribed spacer; rDNA NTS)에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모인 것을 특징으로 하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법.The method of claim 8, wherein the recombinant yeast auxotrophic selection marker in the chromosome are inserted into the multiple saccharide as MY access celebrity bicyclic Ke (Sacchoromyces cerevisiae ) In a recombinant yeast in which a multiplicity of nutritional agglutination selection markers is inserted in a yeast chromosome, characterized in that it is a recombinant yeast in which a multiplicity of nutritional agglutination selection markers is inserted into a ribosomal DNA nontranscribed spacer (rDNA NTS). A method of recycling multiple insert nutritional requirement selection labels. 제8항에 있어서, 상기 (2) 단계의 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지 유전자에 변이가 도입된 형질전환체는 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자에 단백질 합성 종결 코돈(stop codon)이 도입되어, 상기 영양 요구성 선별 표지 유전자가 비활성화된 형질전환체인 것을 특징으로 하는 효모 염색체 내에 영양 요구성 선별 표지가 다중으로 삽입된 재조합 효모에서 다중 삽입 영양 요구성 선별 표지를 재순환하는 방법. The method of claim 8, wherein the transformant is introduced into a mutation in the nutrient chromosome selection marker gene in step (2), a protein synthesis termination codon is introduced into the nutrient selection marker gene, A method for recycling a multiple insertion nutritional requirement selection label in a recombinant yeast in which multiple nutritional requirement selection labels are inserted into a yeast chromosome, characterized in that the nutritional requirement selection label gene is an inactivated transformant.
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