KR102462125B1 - Biological production method of human milk oligosaccharide by cofactor engineering - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a recombinant Corynebacterium, a production method thereof, and a production method of 2-fucosyllactose (2-FL) using the same, wherein a Corynebacterium is transformed with a recombinant vector overexpressing a nucleotide diphosphate kinase (NDK) gene that contributes to synthesis of 2-FL by coenzyme engineering to significantly increase production of 2-FL without inhibiting growth of the Corynebacterium. When using the recombinant Corynebacterium of the present invention, production ability of 2-FL can be significantly improved through overexpression of the NDK gene, and therefore, the recombinant Corynebacterium can be practically used in an industrial process for mass production of 2'-FL.

Description

조효소 엔지니어링을 통한 모유올리고당의 생물학적 생산방법{Biological production method of human milk oligosaccharide by cofactor engineering}Biological production method of human milk oligosaccharide by cofactor engineering

본 발명은 NDK(Nucleotide Diphosphate Kinase)를 과발현하는 재조합 코리네박테리움(Corynebacterium) 균주, 이의 제조방법 및 이를 이용한 인간 모유올리고당인 2'-푸코실락토오스(2'-fucosyllactose, 2'-FL)의 생물학적 생산방법에 관한 것이다.The present invention relates to a recombinant Corynebacterium strain overexpressing Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK), a method for preparing the same, and 2'-fucosyllactose, 2'-FL, a human milk oligosaccharide using the same. It relates to biological production methods.

인간 모유올리고당(human milk oligosaccharide, HMO)은 인간 모유에서 락토오스와 지질 다음으로 세 번째로 가장 풍부하다. HMO는 200개 이상의 다양한 구조를 가지는 다섯 개의 모노머, 즉 D-글루코오스, D-갈락토오스, N-아세틸글루코사민, L-푸코오스 및 N-아세틸뉴라민산(시알산)으로 구성되는 탄수화물 중합체이다. 모든 HMO는 말단이 환원되어 푸코실화(fucosylation)될 수 있는 락토오스를 포함하며, 이의 가장 간단한 형태에는 2'-푸코실락토오스, 3-푸코실락토오스 등이 있다. 모유올리고당은 선천 면역 반응을 조절하는 중요한 대사 산물이다.Human milk oligosaccharide (HMO) is the third most abundant in human milk after lactose and lipids. HMO is a carbohydrate polymer composed of five monomers with more than 200 different structures: D-glucose, D-galactose, N -acetylglucosamine, L-fucose and N-acetylneuraminic acid (sialic acid). All HMOs contain lactose that can be reduced and fucosylated at the ends, and its simplest form includes 2'-fucosyllactose, 3-fucosyllactose, and the like. Human milk oligosaccharides are important metabolites regulating the innate immune response.

모유올리고당에 자연적으로 존재하는 2'-푸코실락토오스는 프로바이오틱스의 특성을 가지고 점막의 면역계를 조절하는 것으로 알려져 있다. 또한, 2'-푸코실락토오스는 캠필로박터 제주니(Campylobacter jejuni), 살모넬라 엔테리카 혈청형 티피무리움(Salmonella enterica serotype Typhimurium), 헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)와 같은 병원균과 독소(toxin)의 상피 유착(epithelial adhesion)을 방지할 수 있어, 감염성 질환으로부터 인체를 보호하고, 유익 장내세균인 비피더스균(Bifidobacteria)의 성장을 자극하여 병원균과 독소로부터 보호에 도움을 준다. 이러한 특성을 가지는 2'-푸코실락토오스는 미국 FDA 및 유럽 식품 안전청(European Food Safety Authority)에 의해 추가적인 프로바이오틱 기능을 위해 유아용 조제식(infant formula)에 첨가되도록 승인된 바 있다.2'-Fucosyllactose, which is naturally present in human milk oligosaccharides, has the properties of probiotics and is known to regulate the immune system of the mucous membrane. In addition, 2'-Fucault room lactose is Campylobacter jejuni ( Campylobacter jejuni ), Salmonella enterica serotype typhimurium ( Salmonella enterica serotype Typhimurium ), Helicobacter pylori ( Helicobacter pylori ) Epithelial adhesion of pathogens and toxins (toxin) It can prevent epithelial adhesion, protects the human body from infectious diseases, and stimulates the growth of beneficial intestinal bacteria, Bifidobacteria , to help protect against pathogens and toxins. 2'-fucosyllactose having these properties has been approved to be added to infant formula for additional probiotic function by the US FDA and European Food Safety Authority.

2'-푸코실락토오스를 생산하는 방법에는 모유로부터 직접 추출하는 방법, 화학적 또는 효소적 합성 방법이 있다. 모유로부터 2'-푸코실락토오스를 직접 추출하기에는 여성의 약 20%가 푸코실올리고당을 합성하는 푸코오스전이효소(fucosyltransferase)에 변이를 가져, 체내에서 이를 제대로 합성하지 못하는 것으로 알려져 있을 뿐만 아니라, 생산성이 낮아 한계가 있다. Methods for producing 2'-fucosyllactose include direct extraction from breast milk, chemical or enzymatic synthesis. In order to directly extract 2'-fucosyllactose from breast milk, about 20% of women have mutations in fucosyltransferase that synthesizes fucosyl oligosaccharides, and it is known that they cannot synthesize it properly in the body, as well as productivity. There is a limit to this low.

이러한 직접 추출 방법의 한계를 극복할 수 있는 방법으로 화학적 또는 효소적 방법이 있다. 그러나, 2'-푸코실락토오스의 화학적 합성 방법에 사용되는 GDP-L-푸코오스가 매우 고가이고, 푸코오스전이효소를 정제하는 비용이 많이 든다. 2'-푸코실락토오스의 효소적 생산 방법에는 재조합 대장균이 사용된 바가 있으나, 대장균의 세포막 성분이 엔도톡신으로 작용할 수 있어, 이를 분리하여 정제하는 비용이 많이 소요된다. Chemical or enzymatic methods are available as methods that can overcome the limitations of these direct extraction methods. However, GDP-L-fucose used in the chemical synthesis method of 2'-fucosyllactose is very expensive, and the cost of purifying fucose transferase is high. Recombinant Escherichia coli has been used in the enzymatic production method of 2'-fucosyllactose, but the cell membrane component of E. coli may act as an endotoxin, so it is expensive to separate and purify it.

현재, 효소적 생산 방법에서 대장균보다 안전한 코리네박테리움에서 2'-푸코실락토오스를 산업적으로 생산하는 데 성공하였지만, 코리네박테리움에서 2'-푸코실락토오스의 산업적 대량생산이 아직은 어려운 실정이다. Currently, although it has succeeded in industrially producing 2'-fucosyllactose in Corynebacterium, which is safer than E. coli in the enzymatic production method, industrial mass production of 2'-fucosyllactose in Corynebacterium is still difficult. .

KR 10-1731263 10-1731263 B1B1

본 발명자들은 조효소 엔지니어링을 통한 모유올리고당의 생물학적 대량생산 방법을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 조효소인 GTP(guanosine triphosphate)를 재생산하는 NDK(Nucleotide Diphosphate Kinase) 유전자를 과발현하는 재조합 코리네박테리움 균주를 제조하고, 이를 이용하면 모유올리고당인 2'-푸코실락토오스의 대량생산이 가능함을 규명함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present inventors made intensive research efforts to develop a method for biological mass production of human milk oligosaccharides through coenzyme engineering. As a result, a recombinant Corynebacterium strain overexpressing the Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK) gene that reproduces the coenzyme GTP (guanosine triphosphate) was prepared, and using this, mass production of 2'-fucosyllactose, a milk oligosaccharide, is possible. By elucidating, the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 NDK 유전자를 과발현하는 재조합 코리네박테리움을 제공하는 것이다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a recombinant Corynebacterium overexpressing the NDK gene.

본 발명의 다른 목적은 상기 재조합 코리네박테리움의 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing the recombinant Corynebacterium.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 재조합 코리네박테리움을 이용한 2'-푸코실락토오스의 생산방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a method for producing 2'-fucosyllactose using the recombinant Corynebacterium.

본 발명자들은 조효소 엔지니어링을 통한 모유올리고당의 생물학적 대량생산 방법을 개발하고자 예의 연구 노력하였다. 그 결과, 조효소인 GTP를 재생산하는 NDK(Nucleotide Diphosphate Kinase) 유전자를 과발현하는 재조합 코리네박테리움 균주를 제조하고, 이를 이용하면 모유올리고당인 2'-푸코실락토오스의 대량생산이 가능함을 규명하였다.The present inventors made intensive research efforts to develop a method for biological mass production of human milk oligosaccharides through coenzyme engineering. As a result, a recombinant Corynebacterium strain overexpressing the Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK) gene that reproduces the coenzyme GTP was prepared, and using this, it was confirmed that mass production of 2'-fucosyllactose, a milk oligosaccharide, is possible.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK) 유전자, α-1,2-푸코오스 전이효소(α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) 유전자, GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) 유전자, GDP-L-푸코오스 신타아제(GDP-L-fucose synthase, WcaG) 유전자, 락토오즈 퍼미아제(lactose permease, LacY) 유전자, 티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(thiogalactoside transacetylase, LacA) 유전자, 포스포만노뮤타아제(Phosphomannomutase, ManB) 유전자 및 GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움(Corynebacterium)을 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention is a nucleotide diphosphate kinase (Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK) gene, α-1,2-fucosyltransferase (α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) gene, GDP-D -Mannose-4,6-dehydratase (GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) gene, GDP-L-fucose synthase (GDP-L-fucose synthase, WcaG) gene, lactose Lactose permease (LacY) gene, thiogalactoside transacetylase (LacA) gene, Phosphomannomutase (ManB) gene and GTP-mannose-1-phosphate guanyltransfer It provides a recombinant Corynebacterium transformed by one or more recombinant vectors containing a Rase (GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) gene.

본 명세서에서 용어 '인간 모유올리고당(human milk oligosaccharides, HMO)'은 인간 모유에 자연적으로 존재하는 다기능성 글리칸(glycan)을 의미한다.As used herein, the term 'human milk oligosaccharides (HMO)' refers to a multifunctional glycan naturally present in human breast milk.

본 명세서에서 용어 '2'-푸코실락토오스(2'-fucosyllactose, 2'-FL)'는 L-푸코오스, D-갈락토오스 및 D-글루코오스로 구성되는 중성의 삼당류(trisaccharide)를 의미한다. 2'-푸코실락토오스는 주요 HMO 중 하나이다.As used herein, the term '2'-fucosyllactose (2'-FL)' refers to a neutral trisaccharide composed of L-fucose, D-galactose and D-glucose. 2'-fucosyllactose is one of the major HMOs.

대장균보다 안전한 코리네박테리움에서 2'-푸코실락토오스를 산업적으로 생산하는 데 성공한 바 있으나, 코리네박테리움에서 2'-푸코실락토오스의 산업적 대량생산은 아직은 어려운 실정이다. 본 발명에서는, 이러한 제한점을 극복할 수 있는, 조효소 엔지니어링을 통해 2'-푸코실락토오스의 생물학적 대량생산이 가능하도록 형질전환된 재조합 코리네박테리움을 제공한다.Although it has succeeded in industrially producing 2'-fucosyllactose in Corynebacterium, which is safer than E. coli, industrial mass production of 2'-fucosyllactose in Corynebacterium is still difficult. The present invention provides a recombinant Corynebacterium transformed to enable the biological mass production of 2'-fucosyllactose through coenzyme engineering, which can overcome these limitations.

한편, 미생물을 이용한 2'-푸코실락토오스의 생물학적 생산을 위해서는 i) GDP-L-푸코오스(GDP-L-fucose) 생산 및 ii) 락토오스 푸코실화(fucosylation)의 두 단계가 필요하다.On the other hand, for the biological production of 2'-fucosyllactose using microorganisms, two steps are needed: i) GDP-L-fucose (GDP-L-fucose) production and ii) lactose fucosylation (fucosylation).

i) GDP-L-푸코오스 생산 단계에서, GDP-L-푸코오스는 신생합성(de novo) 경로와 회수(salvage) 경로를 통해 합성될 수 있다.i) In the step of producing GDP-L-fucose, GDP-L-fucose can be synthesized through a de novo pathway and a salvage pathway.

회수 경로에서 L-푸코오스가 L-푸코키나아제(L-fucokinase) 및 GDP-L-푸코오스 포스포릴라아제(GDP-L-fucose phosphorylase) 효소에 의해 촉매되어 GDP-L-푸코오스를 생산한다(도 1에 도시되어 있지 않음).In the recovery pathway, L-fucose is catalyzed by L-fucokinase and GDP-L-fucose phosphorylase enzymes to produce GDP-L-fucose. (not shown in Figure 1).

신생합성 경로에서 만노오스-6-포스페이트(mannose-6-phosphate)가 4개의 효소, 포스포만노뮤타아제(ManB), GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(ManC), GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(Gmd) 및 GDP-L-푸코오스 신타아제(WcaG)에 의해 촉매되어 GDP-L-푸코오스를 생산한다(도 1의 좌측 메커니즘 참조).In the neosynthetic pathway, mannose-6-phosphate is four enzymes, phosphomannomtase (ManB), GTP-mannose-1-phosphate guanyltransferase (ManC), GDP-D- It is catalyzed by mannose-4,6-dehydratase (Gmd) and GDP-L-fucose synthase (WcaG) to produce GDP-L-fucose (see mechanism on the left in FIG. 1 ).

ii) 락토오스 푸코실화 단계에서, 위와 같이 생산된 GDP-L-푸코오스가 푸코실-올리고당의 푸코오스 공여자로 역할한다. 락토오즈 퍼미아제(LacY)를 통해 세포 내로 유입된 락토오스가 GDP-L-푸코오스로부터 α-1,2-푸코오스 전이효소(FucT2)에 의해 푸코오스를 받고 푸코실화됨으로써, 2'-푸코실락토오스가 생산된다(도 1의 우측 메커니즘 참조).ii) In the lactose fucosylation step, GDP-L-fucose produced as above acts as a fucose donor of fucosyl-oligosaccharides. Lactose introduced into the cell through lactose permease (LacY) receives fucose from GDP-L-fucose by α-1,2-fucose transferase (FucT2) and is fucosylated, so that 2'-fucose Silactose is produced (see mechanism on the right in FIG. 1 ).

본 발명에서는 GDP-L-푸코오스가 FucT2에 의해 락토오스에 푸코오스를 공여하며 생성된 GDP(guanosine diphosphate)를 조효소 GTP로 전환하는 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(NDK)를 과발현시켰다. 과발현된 NDK에 의해 재생산이 촉진된 GTP는 만노오스-1-포스페이트와 함께 ManC에 의해 촉매되어 GDP-D-만노오스 및 Pi로 전환된 다음, 일련의 과정을 거쳐 GDP-L-푸코오스의 생산을 촉진시키게 되고, 결과적으로 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 가능하게 하였다(도 1 참조).In the present invention, GDP-L-fucose donates fucose to lactose by FucT2 and overexpresses nucleotide diphosphate kinase (NDK) that converts the generated GDP (guanosine diphosphate) into the coenzyme GTP. GTP, whose reproduction is promoted by the overexpressed NDK, is catalyzed by ManC together with mannose-1-phosphate to be converted to GDP-D-mannose and Pi, and then through a series of processes to promote the production of GDP-L-fucose and, as a result, it was possible to mass-produce 2'-fucosyllactose (see FIG. 1).

따라서, 본 발명에서는 NDK를 과발현함으로써, 2'-푸코실락토오스의 생산만 선택적으로 증진시키면서 동시에 박테리아의 생육은 저해하지 않는 재조합 박테리아 균주, 즉 재조합 코리네박테리움을 제공한다. 상기 NDK가 과발현된 재조합 코리네박테리움 균주는 GTP의 재생산을 촉진시킬 수 있어, 글루코오스를 첨가하여 배양하거나 락토오스를 추가적으로 첨가하여 배양함으로써, HMO인 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 위한 산업적 공정에 실질적으로 유용하게 활용 가능하다.Accordingly, the present invention provides a recombinant bacterial strain, that is, a recombinant Corynebacterium, that selectively enhances only the production of 2'-fucosyllactose and does not inhibit bacterial growth by overexpressing NDK in the present invention. The recombinant Corynebacterium strain in which the NDK is overexpressed can promote the reproduction of GTP, and by culturing with the addition of glucose or culturing with the addition of lactose, an industrial process for mass production of 2'-fucosyllactose, which is HMO can be used practically for

본 명세서에서 용어 '코리네박테리움(Corynebacterium)'은 그람-양성 및 호기성인 박테리아 속(genus)을 의미한다. 코리네박테리움은 막대-모양 세균인 간균(bacilli)이며, 생활사 중 일부 단계에서 곤봉-모양(club-shaped)이어서, 곤봉-모양을 뜻하는 "코리네(coryne) 형태"가 속 이름에 영향을 끼쳤다. 코리네박테리움은 자연적으로 동물의 미생물총(microbiota)(인간 미생물총 포함)에 널리 분포하며 대부분 무해하고, 가장 일반적으로는 숙주와의 공생 관계로 존재한다. 코리네박테리움 글루타미쿰(C. glutamicum)과 같은 코리네박테리움에 속하는 일부 박테리아는 산업 환경에서 유용하지만, 인간에게 디프테리아를 일으키는 코리네박테리움 디프테리아(C. diphtheriae)와 같은 다른 코리네박테리움 속 박테리아는 인간에게 질병을 일으킬 수 있다.As used herein, the term ' Corynebacterium ' refers to a genus of Gram-positive and aerobic bacteria. Corynebacterium is a rod-shaped bacterium, bacilli, and is club-shaped at some stages of its life cycle, so the "coryne form" meaning club-shaped influences the genus name caused Corynebacterium are naturally widely distributed in the animal microbiota (including the human microbiota), are mostly harmless, and most commonly exist in a symbiotic relationship with the host. Some bacteria belonging to Corynebacterium, such as C. glutamicum , are useful in industrial settings, but other Corynebacterium, such as C. diphtheriae , which cause diphtheria in humans. Bacteria in the genus Leumium can cause disease in humans.

이러한 코리네박테리움 균주를 이용하여 2'-푸코실락토오스를 생산하기 위해서는, 코리네박테리움 균주가 가지고 있지 않는 GDP-L-푸코오스의 신생합성 경로 및 락토오스 푸코실화에 참여하는 일부 효소를 암호화하는 유전자를 외래로부터 도입시켜야 한다.In order to produce 2'-fucosyllactose using this Corynebacterium strain, some enzymes participating in the neosynthesis pathway of GDP-L-fucose and lactose fucosylation that the Corynebacterium strain does not have are encoded gene must be introduced from a foreign

보다 상세하게는, 코리네박테리움 균주는 이러한 효소 중에서 α-1,2-푸코오스 전이효소(FucT2), GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(Gmd), GDP-L-푸코오스 신타아제(WcaG), 락토오즈 퍼미아제(LacY) 및 티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(LacA)를 자체적으로 보유하고 있지 않아, 상기 유전자의 외래 도입과 발현이 필요하고, 특히 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 위해서는 이들 유전자의 과발현이 필요하다.More specifically, the Corynebacterium strain is among these enzymes α-1,2-fucose transferase (FucT2), GDP-D-mannose-4,6-dehydratase (Gmd), GDP-L -Fucose synthase (WcaG), lactose permease (LacY) and thiogalactoside transacetylase (LacA) are not possessed by themselves, so exogenous introduction and expression of the gene is required, especially 2 '-For mass production of fucosyllactose, overexpression of these genes is required.

게다가, 코리네박테리움 균주는 이러한 효소 중에 포스포만노뮤타아제(ManB), GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(ManC) 및 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(NDK)를 자체적으로 보유하고 있으나, 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 위해서 본 발명에서는 ManB, ManC, 그리고 특히 NDK 유전자의 과발현이 필요하다.In addition, the Corynebacterium strain possesses phosphomannomutase (ManB), GTP-mannose-1-phosphate guanyltransferase (ManC) and nucleotide diphosphate kinase (NDK) by itself among these enzymes, For mass production of 2'-fucosyllactose, overexpression of ManB, ManC, and especially NDK genes is required in the present invention.

본 명세서에서 용어 '뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK)'는 NDPK, NDP 키나아제, (폴리)뉴클레오타이드 키나아제 및 뉴클레오시드 다이포스포키나아제로도 불리는 효소로, 상이한 뉴클레오시드 다이포스페이트(NDP) 및 트라이포스페이트(NTP) 사이에서 말단 인산의 교환을 촉매함으로써 가역적인 방식으로 뉴클레오타이드 트리포스페이트(NTP)를 생성하는 효소를 의미한다.As used herein, the term 'Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK)' is an enzyme also called NDPK, NDP kinase, (poly) nucleotide kinase and nucleoside diphosphokinase, and different nucleoside diphosphate (NDP) ) and an enzyme that catalyzes the exchange of terminal phosphates between triphosphates (NTPs) to produce nucleotide triphosphates (NTPs) in a reversible manner.

본 발명의 숙주(host)인 코리네박테리움 균주는 NDK 유전자를 자체적으로 보유하고 있으나, NDK 유전자를 과발현함으로써 2'-푸코실락토오스의 대량생산이 가능하므로, 서열번호 1로 이루어진 코리네박테리움 글루타미쿰(CG) 균주로부터 유래된 NDK 유전자(NDK CG) 또는 서열번호 2로 이루어진 코리네박테리움 암모니아게네시스(CA) 균주로부터 유래된 NDK 유전자(NDK CA)를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 도입하였다.The Corynebacterium strain, which is the host of the present invention, has the NDK gene itself, but by overexpressing the NDK gene, mass production of 2'-fucosyllactose is possible, so Corynebacterium consisting of SEQ ID NO: 1 Using a recombinant vector containing the NDK gene (NDK CG) derived from the glutamicum (CG) strain or the NDK gene (NDK CA) derived from the Corynebacterium ammoniagenesis (CA) strain consisting of SEQ ID NO: 2 introduced.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(NDK) 유전자는 코리네박테리움 글루타미쿰(CG) 균주로부터 유래된 유전자(NDK CG)이거나, 또는 서열번호 1의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 유전자이다.In one embodiment of the present invention, the nucleotide diphosphate kinase (NDK) gene is a gene (NDK CG) derived from a Corynebacterium glutamicum (CG) strain, or a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 to be.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(NDK) 유전자는 코리네박테리움 암모니아게네시스(CA) 균주로부터 유래된 유전자(NDK CA)이거나, 또는 서열번호 2의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 유전자이다.In one embodiment of the present invention, the nucleotide diphosphate kinase (NDK) gene is a gene (NDK CA) derived from a Corynebacterium ammoniagenesis (CA) strain, or a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 to be.

본 명세서에서 용어 'α-1,2-푸코오스 전이효소(α-1,2-fucosyltransferase, FucT2)'는 GDP-L-푸코오스를 푸코오스 공여자로 이용하고 락토오스를 푸코실화하여 2'-푸코실락토오스를 생산하는 효소를 의미한다. In the present specification, the term 'α-1,2-fucosyltransferase (α-1,2-fucosyltransferase, FucT2)' refers to 2'-fucosylation by using GDP-L-fucose as a fucose donor and fucosylation of lactose. It refers to an enzyme that produces silactose.

코리네박테리움 균주는 FucT2 유전자를 가지고 있지 않으므로, 본 발명에서는 서열번호 3으로 이루어진 헬리코박터 파일로리(H. pylori) 유래 FucT2 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 도입하였다(대한민국 특허등록번호 제10-1731263호 참조). Since the Corynebacterium strain does not have the FucT2 gene, in the present invention, it was introduced using a recombinant vector containing the FucT2 gene derived from Helicobacter pylori consisting of SEQ ID NO: 3 (Korea Patent Registration No. 10-1731263) see no.).

또한, 코리네박테리움의 코돈 사용을 고려하여 코돈 최적화된(codon optimized) FucT2(이하, COFucT2)를 암호화하는 서열번호 8로 이루어진 COFucT2 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 코리네박테리움에 도입하였다(대한민국 특허등록번호 제10-1731263호 참조).In addition, a recombinant vector containing a COFucT2 gene consisting of SEQ ID NO: 8 encoding a codon-optimized FucT2 (hereinafter, COFucT2) was introduced into Corynebacterium in consideration of the codon use of Corynebacterium (Korea). See Patent Registration No. 10-1731263).

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 α-1,2-푸코오스 전이효소 유전자는 서열번호 3의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 유전자이거나, 또는 서열번호 8의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 코돈 최적화된 유전자이다.In one embodiment of the present invention, the α-1,2-fucose transferase gene is a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, or a codon-optimized gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 8.

본 명세서에서 용어 'GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd)'는 GDP-D-만노오스를 GDP-4-케토-6-디옥시만노오스 및 물로 전환하는 가역적 화학반응을 촉매하는 효소를 의미한다. Gmd는 탄소-수소 결합을 절단하는 가수분해효소 계열에 속하고, 조효소 NAD+를 이용하여 과당 및 만노오스의 대사에 관여한다.As used herein, the term 'GDP-D-mannose-4,6-dehydratase (GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd)' refers to GDP-D-mannose to GDP-4-keto-6 -Means an enzyme that catalyzes a reversible chemical reaction that converts deoxymannose and water. Gmd belongs to a family of hydrolases that cleave carbon-hydrogen bonds, and is involved in the metabolism of fructose and mannose using the coenzyme NAD + .

본 명세서에서 용어 'GDP-L-푸코오스 신타아제(GDP-L-fucose synthase, WcaG)'는 GDP-4-케토-6-디옥시-D-만노오스-3,5-에피머라제-4-리덕타제라고도 불리는, GDP-4-케토-6-디옥시만노오스, NADPH 및 H+를 GDP-L-푸코오스 및 NADP+로 전환하는 가역적 화학반응을 촉매하는 효소를 의미한다. WcaG는 NAD+ 또는 NADP+를 수여자로 사용하여 공여자의 CH-OH기에 작용하는 산화환원효소 계열에 속하고, 과당 및 만노오스의 대사에 관여한다.As used herein, the term 'GDP-L-fucose synthase (WcaG)' is GDP-4-keto-6-deoxy-D-mannose-3,5-epimerase-4- It refers to an enzyme that catalyzes a reversible chemical reaction that converts GDP-4-keto-6-deoxymannose, NADPH and H + to GDP-L-fucose and NADP + , also called reductase. WcaG belongs to the family of oxidoreductases acting on the CH-OH group of the donor using NAD + or NADP + as the acceptor, and is involved in the metabolism of fructose and mannose.

코리네박테리움 균주는 Gmd 유전자와 WcaG 유전자를 가지고 있지 않으므로, 본 발명에서는 서열번호 4로 이루어진 대장균 유래 Gmd 및 WacG 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 도입하였다.Since the Corynebacterium strain does not have a Gmd gene and a WcaG gene, in the present invention, it was introduced using a recombinant vector containing E. coli-derived Gmd and WacG genes consisting of SEQ ID NO: 4.

본 명세서에서 용어 '락토오즈 퍼미아제(lactose permease, LacY)'는 주요 촉진자 슈퍼패밀리(major facilitator superfamily)의 구성원인 막 단백질로, 양성자 기울기를 이용하여 락토오스와 같은 β-갈락토시드(β-galactoside)를 세포 내로 수송하는 심포터(symporter)를 의미한다. 대장균에 있는 Lac 오페론의 lacY 유전자에 의해 암호화된다.As used herein, the term 'lactose permease (LacY)' is a membrane protein that is a member of the major facilitator superfamily, and β-galactosides such as lactose (β- It means a symporter that transports galactoside into cells. It is encoded by the lacY gene of the Lac operon in E. coli.

본 명세서에서 용어 '티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(thiogalactoside transacetylase, LacA)'는 갈락토시드 아세틸트랜스퍼라제 및 갈락토시드 O-아세틸트랜스퍼라제라고도 불리며, 아세틸기를 아세틸-CoA로부터 갈락토시드, 글루코시드 및 락토시드로 전달하는 효소를 의미한다. 대장균에 있는 Lac 오페론의 lacA 유전자에 의해 암호화된다.As used herein, the term 'thiogalactoside transacetylase (LacA)' is also called galactoside acetyltransferase and galactoside O-acetyltransferase, Seeds and enzymes that transfer to lactosides. It is encoded by the lacA gene of the Lac operon in E. coli.

코리네박테리움 균주는 LacY 및 LacA 유전자를 가지고 있지 않으므로, 본 발명에서는 서열번호 5로 이루어진 대장균 유래 LacYA 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 도입하였다. 선택적으로, LacY 유전자만을 포함하는 재조합 벡터를 이용하여 도입할 수 있다.Since the Corynebacterium strain does not have LacY and LacA genes, in the present invention, it was introduced using a recombinant vector containing the E. coli-derived LacYA gene consisting of SEQ ID NO: 5. Alternatively, it can be introduced using a recombinant vector containing only the LacY gene.

본 명세서에서 용어 'LacYA'는 대장균의 Lac 오페론에서 LacZ 유전자가 제거된 유전자를 의미한다. LacZ 유전자의 생산물은 β-갈락토시다제로, 이당류인 락토오스를 절단하여 글루코오스 및 갈락토오스로 전환한다. 본 발명에서는 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 위해 GDP-L-푸코오스 및 락토오스가 FucT2에 의해 촉매되어야 하므로, 락토오스를 절단하는 LacZ 유전자는 제거한, Lac 오페론인 LacYA를 도입하였다.As used herein, the term 'LacYA' refers to a gene in which the LacZ gene is removed from the Lac operon of Escherichia coli. The product of the LacZ gene is β-galactosidase, which cleaves lactose, a disaccharide, and converts it into glucose and galactose. In the present invention, since GDP-L-fucose and lactose must be catalyzed by FucT2 for mass production of 2'-fucosyllactose, the LacZ gene that cuts lactose is removed, LacYA, a Lac operon, was introduced.

본 명세서에서 용어 '포스포만노뮤타아제(Phosphomannomutase, ManB)'는 만노오스-6-포스페이트를 알파-만노오스-1-포스페이트로 전환하는 가역적 화학반응을 촉매하는 효소를 의미한다. ManB는 이소머라제에 속하고, D-글루코오스 1,6-비스포스페이트 및 D-만노오스 1,6-포스페이트를 2개의 조효소로 가지며, 과당 및 만노오스 대사에 관여한다.As used herein, the term 'phosphomannomutase (Phosphomannomutase, ManB)' refers to an enzyme that catalyzes a reversible chemical reaction converting mannose-6-phosphate into alpha-mannose-1-phosphate. ManB belongs to isomerase, has D-glucose 1,6-bisphosphate and D-mannose 1,6-phosphate as two coenzymes, and is involved in fructose and mannose metabolism.

본 명세서에서 용어 'GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC)'는 GTP 및 알파-D-만노오스 1-포스페이트를 다이포스페이트 및 GDP-만노오스로 전환하는 가역적 화학반응을 촉매하는 효소를 의미한다. ManC는 트랜퍼라제에 속하고, 과당 및 만노오스 대사에 관여한다.As used herein, the term 'GTP-mannose-1-phosphate guanyltransferase (GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC)' is used to convert GTP and alpha-D-mannose 1-phosphate to diphosphate and GDP-mannose. An enzyme that catalyzes a reversible chemical reaction. ManC belongs to transferases and is involved in fructose and mannose metabolism.

코리네박테리움 균주는 ManB 및 ManC 유전자를 자체적으로 보유하고 있으나, 본 발명에서는 2'-푸코실락토오스의 대량생산을 위해서, 서열번호 6으로 이루어진 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 ManB 유전자 및 서열번호 7로 이루어진 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 ManC 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 균주에 도입하였다.Corynebacterium strain has ManB and ManC genes by itself, but in the present invention, for mass production of 2'-fucosyllactose, Corynebacterium glutamicum-derived ManB gene and SEQ ID NO: A recombinant vector containing a ManC gene derived from Corynebacterium glutamicum consisting of 7 was introduced into the strain.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 본 발명의 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주에는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 박테리아가 포함되나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다: 코리네박테리움 아세토액시도필럼(Corynebacterium acetoacidophilum), 코리네박테리움 아세토글루타미쿰(Corynebacterium acetoglutamicum), 코리네박테리움 알카노리티쿰(Corynebacterium alkanolyticum), 코리네박테리움 암모니아게네스(Corynebacterium ammoniagenes), 코리네박테리움 칼루내(Corynebacterium callunae), 코리네박테리움 에피시언스(Corynebacterium efficiens), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 코리네박테리움 헤르쿨리스(Corynebacterium herculis), 코리네박테리움 릴리움(Corynebacterium lilium), 코리네박테리움 멜라쎄콜라(Corynebacterium melassecola) 및 코리네박테리움 써모아미노게네스(Corynebacterium thermoaminogenes).In one embodiment of the present invention, the transformed recombinant Corynebacterium strain of the present invention includes, but is not limited to, one or more bacteria selected from the group consisting of: Corynebacterium acetoacid. Cydophilum ( Corynebacterium acetoacidophilum ), Corynebacterium acetoglutamicum ( Corynebacterium acetoglutamicum ), Corynebacterium alkanolyticum ( Corynebacterium alkanolyticum ) , Corynebacterium ammoniagenes ( Corynebacterium ammoniagenes ), Corynebacterium My ( Corynebacterium callunae ), Corynebacterium efficiens ( Corynebacterium efficiens ), Corynebacterium glutamicum ( Corynebacterium glutamicum ), Corynebacterium herculis ( Corynebacterium herculis ), Corynebacterium lilium ( Corynebacterium lillium ) lilium ), Corynebacterium melassecola and Corynebacterium thermoaminogenes.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 형질전환된 재조합 코리네박테리움은 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) 균주이다.In one embodiment of the present invention, the transformed recombinant Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum ( Corynebacterium glutamicum ) strain.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 형질전환된 재조합 코리네박테리움은 코리네박테리움 암모니아게네시스(Corynebacterium ammoniagenes) 균주이다.In one embodiment of the present invention, the transformed recombinant Corynebacterium is a Corynebacterium ammoniagenes strain.

본 명세서에서 용어 '코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum, CG)'은 이전에는 미크로코쿠스 글루타미쿰(Micrococcus glutamicus)으로 알려졌던, 그람-양성, 막대-모양의 박테리아를 의미한다. 코리네박테리움 글루타미쿰은 아미노산의 대량생산을 위해 산업적으로 이용되며, 이의 명칭은 호기성 조건에서 글루타민산을 생산하는 능력으로부터 비롯되었다. 코리네박테리움 글루타미쿰은 종래에 2'-푸코실락토오스의 생산에 사용된 대장균과 달리 GRAS(generally recognized as safe)로 인정된 균주이고, 엔도톡신을 생산하지 않는 것으로 알려져 있다.As used herein, the term ' Corynebacterium glutamicum (CG)' refers to a gram-positive, rod-shaped bacterium, previously known as Micrococcus glutamicus . Corynebacterium glutamicum is industrially used for mass production of amino acids, and its name derives from its ability to produce glutamic acid under aerobic conditions. Corynebacterium glutamicum is a strain recognized as GRAS (generally recognized as safe) unlike E. coli conventionally used for production of 2'-fucosyllactose, and is known not to produce endotoxin.

본 명세서에서 용어 '코리네박테리움 암모니아게네시스(Corynebacterium ammoniagenes, CA)'는 이전에는 브레비박테리움 암모니아게네시스(Brevibacterium ammoniagenes)으로 알려졌던, 그람-양성, 비-병원성 토양 박테리아(토양 세균)를 의미한다. 코리네박테리움 암모니아게네시스는 구아닌-시토신(GC) DNA 함량이 높은 것으로 알려져 있고, 다양한 진화로 인해 다양한 균주가 상이한 대사 산물을 생산하는 데 사용되는 산업적으로 중요한 유기체이다(Hou, Y., Chen, S., Wang, J. et al. Isolating promoters from Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871 and application in CoA synthesis. BMC Biotechnol 19, 76 (2019). 참조). As used herein, the term ' Corynebacterium ammoniagenes ( CA)' refers to a Gram-positive, non-pathogenic soil bacterium (soil bacterium), formerly known as Brevibacterium ammoniagenes . means Corynebacterium ammoniagenesis is an industrially important organism known for its high guanine-cytosine (GC) DNA content and, due to its diverse evolution, various strains are used to produce different metabolites (Hou, Y., Chen). , S., Wang, J. et al . Isolating promoters from Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871 and application in CoA synthesis. BMC Biotechnol 19, 76 (2019).).

본 명세서에서 용어 '과발현'은 본 발명의 코리네박테리움 균주가 자체적으로 만들 수 있는 효소를 암호화하는 내인성(endogenous) 유전자를 균주 내로 도입함으로써, 이의 전사 및 번역이 증가하는 것을 기본적으로 의미하고, 외인성(exogenous) 유전자가 균주 내로 도입되어, 전사 및 번역이 일어나고 증가하는 것 또한 포괄하는 의미이다.As used herein, the term 'overexpression' basically means that by introducing an endogenous gene encoding an enzyme that the Corynebacterium strain of the present invention can make on its own into the strain, its transcription and translation increase. It is also meant to encompass the introduction of an exogenous gene into a strain, where transcription and translation occur and increase.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주에서 NDK 유전자는 과발현된다. In one embodiment of the present invention, the NDK gene is overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain of the present invention.

본 발명의 다른 일 구체예에 있어서, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주에서 FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 유전자가 과발현된다. In another embodiment of the present invention, one or more genes selected from the group consisting of FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes are overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain of the present invention.

본 발명의 또 다른 일 구체예에 있어서, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주에서 COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자로 이루어진 군으로부터 선택되는 1개 이상의 유전자가 과발현된다. In another embodiment of the present invention, one or more genes selected from the group consisting of COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes are overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain of the present invention.

본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주에서 NDK, FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자는 과발현된다.In a preferred embodiment of the present invention, NDK, FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes are overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain of the present invention.

본 발명의 가장 바람직한 일 구체예에 있어서, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주에서 NDK, COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자는 과발현된다.In the most preferred embodiment of the present invention, NDK, COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes are overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain of the present invention.

본 발명의 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 다음의 단계를 포함하는 재조합 코리네박테리움의 제조방법을 제공한다:According to another aspect of the present invention, the present invention provides a method for producing a recombinant Corynebacterium comprising the steps of:

(a) 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK) 유전자, α-1,2-푸코오스 전이효소(α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) 유전자, GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) 유전자, GDP-L-푸코오스 신타아제(GDP-L-fucose synthase, WcaG) 유전자, 락토오즈 퍼미아제(lactose permease, LacY) 유전자, 티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(thiogalactoside transacetylase, LacA) 유전자, 포스포만노뮤타아제(Phosphomannomutase, ManB) 유전자 및 GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터를 제조하는 단계; 및(a) Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK) gene, α-1,2-fucosyltransferase (α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) gene, GDP-D-mannose-4,6-de Hydratase (GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) gene, GDP-L-fucose synthase (GDP-L-fucose synthase, WcaG) gene, lactose permease (lactose permease, LacY) gene, thiogalactoside transacetylase (LacA) gene, Phosphomannomutase (ManB) gene and GTP-mannose-1-phosphate guanyltransferase (GTP-mannose-1) -phosphate guanylyltransferase, ManC) preparing one or more recombinant vectors containing the gene; and

(b) 단계 (a)의 1개 이상의 재조합 벡터를 코리네박테리움 균주에 형질전환하는 단계.(b) transforming the one or more recombinant vectors of step (a) into a Corynebacterium strain.

이하 본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조방법의 일 실시예에 따른 각 단계를 단계별로 상세히 설명한다. Hereinafter, each step according to an embodiment of the method for producing a recombinant Corynebacterium of the present invention will be described in detail step by step.

(a) 재조합 벡터를 제조하는 단계(a) preparing a recombinant vector

본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조방법 중 단계 (a)에서는 NDK, FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터를 제조하는 단계이다. In step (a) of the method for producing recombinant Corynebacterium of the present invention, one or more recombinant vectors including NDK, FucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes are prepared.

본 발명에서 상기 재조합 벡터 제작 시, 숙주 세포인 코리네박테리움 균주 종류에 따라 프로모터(promoter), 종결자(terminator), 인핸서(enhancer) 등과 같은 발현 조절 서열, 막 표적화 또는 분비를 위한 서열 등을 적절히 선택하고 목적에 따라 다양하게 조합할 수 있다.When producing the recombinant vector in the present invention, expression control sequences such as promoters, terminators, enhancers, etc., sequences for membrane targeting or secretion, etc. according to the type of Corynebacterium strain as the host cell It can be appropriately selected and combined in various ways depending on the purpose.

본 발명의 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 박테리오파지 벡터 및 바이러스 벡터 등을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 적합한 발현 벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 요소 이외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 벡터의 프로모터는 CMV, EF1A 및 SV40 프로모터와 같이 항상 활성 상태를 유지하는 상시적(constitutive) 프로모터이거나, 특정 상황에서만 활성화되는 tac 프로모터(tac promoter, Ptac)와 같은 유도성(inducible) 프로모터일 수 있다. 본 발명에서 사용된, Ptac은 IPTG(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside)에 의해 활성화되는 유도성 프로모터이다. 본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 본 발명의 재조합 벡터는 Ptac을 포함하고, Ptac 하의 유전자를 과발현한다.The vector of the present invention includes, but is not limited to, a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector and a viral vector. Suitable expression vectors include a signal sequence or leader sequence for membrane targeting or secretion in addition to expression control elements such as promoter, operator, start codon, stop codon, polyadenylation signal and enhancer, and may be prepared in various ways depending on the purpose. The promoter of the vector may be a constitutive promoter that always remains active, such as the CMV, EF1A and SV40 promoters, or an inducible promoter such as the tac promoter (Ptac), which is activated only under specific circumstances. . As used herein, Ptac is an inducible promoter activated by IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside). In a preferred embodiment of the present invention, the recombinant vector of the present invention contains Ptac and overexpresses a gene under Ptac.

본 발명에서는 깁슨 어셈블리(Gibson Assembly) 방법을 이용하여 재조합 벡터를 제조할 수 있다. 깁슨 어셈블리 방법은 단일의 등온 반응에서 여러 DNA 단편을 결합할 수 있는 분자 클로닝 방법이다. 따라서, NDK, COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB 및 ManC 유전자를 각각 포함하는 8개의 재조합 벡터 제조하여 상기 8개의 재조합 벡터를 재조합 코리네박테리움에 형질전환할 수 있지만, 깁슨 어셈블리 방법을 이용하면 상기 8종의 유전자 단편을 결합함으로써, 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개 또는 7개의 재조합 벡터를 제조할 수 있다.In the present invention, a recombinant vector can be prepared using the Gibson assembly method. The Gibson assembly method is a molecular cloning method that can combine multiple DNA fragments in a single isothermal reaction. Therefore, eight recombinant vectors each containing NDK, COFucT2, Gmd, WcaG, LacY, LacA, ManB and ManC genes can be prepared and the eight recombinant vectors can be transformed into recombinant Corynebacterium, but the Gibson assembly method is used. If used, one, two, three, four, five, six or seven recombinant vectors can be prepared by combining the above eight gene fragments.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 1개 내지 8개일 수 있다. 본 발명의 다른 일 구체예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 1개 내지 4개일 수 있다. 본 발명의 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 3개이다. 본 발명의 보다 바람직한 일 구체예에 있어서, 상기 재조합 벡터는 2개이다.In one embodiment of the present invention, the number of recombinant vectors may be 1 to 8. In another embodiment of the present invention, the number of recombinant vectors may be 1 to 4. In a preferred embodiment of the present invention, the number of recombinant vectors is three. In a more preferred embodiment of the present invention, there are two recombinant vectors.

본 발명의 일 실시예에서는, 상기 재조합 벡터를 제조하기 위해, 상기 NDK 유전자는 ManC 유전자의 다운스트림(downstream)에 위치하도록 깁슨 어셈블리 방법으로 처리한다(도 2b 및 도 2c 참조). 상기 NDK 유전자는 NDK CG(코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK 유전자)이거나 NDK CA(코리네박테리움 암모니아게네시스 유래 NDK 유전자)이다.In one embodiment of the present invention, in order to prepare the recombinant vector, the NDK gene is processed by the Gibson assembly method so as to be located downstream of the ManC gene (see FIGS. 2B and 2C ). The NDK gene is NDK CG (NDK gene derived from Corynebacterium glutamicum) or NDK CA (NDK gene derived from Corynebacterium ammoniagenesis).

상기 서열번호 1로 이루어진 NDK CG 유전자는 발현 카세트에 도입되어 ManB 및 ManC 유전자와 함께 과발현될 수 있다(도 2c 참조). 상기 서열번호 2로 이루어진 NDK CA 유전자는 발현 카세트에 도입되어 ManB 및 ManC 유전자와 함께 과발현될 수 있다(도 2b 참조). 상기 NDK CG 유전자는 서열번호 1로 표시될 수 있다. 상기 NDK CA 유전자는 서열번호 2로 표시될 수 있다.The NDK CG gene consisting of SEQ ID NO: 1 may be introduced into an expression cassette and overexpressed together with the ManB and ManC genes (see FIG. 2C ). The NDK CA gene consisting of SEQ ID NO: 2 may be introduced into an expression cassette and overexpressed together with the ManB and ManC genes (see FIG. 2b ). The NDK CG gene may be represented by SEQ ID NO: 1. The NDK CA gene may be represented by SEQ ID NO: 2.

본 발명의 재조합 벡터는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 항생제 내성 유전자(antibiotic resistance gene)를 포함할 수 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다: 카나마이신(Kanamycin) 내성 유전자, 스트렙토마이신(Streptomycin) 내성 유전자, 스펙티노마이신(Spectinomycin) 내성 유전자, 암피실린(Ampicillin) 내성 유전자, 카르베니실린(Carbenicillin) 내성 유전자, 블레오마이신(Bleomycin) 내성 유전자, 에리트로마이신(Erythromycin) 내성 유전자, 폴리믹신 B(Polymyxin B) 내성 유전자, 테트라사이클린(Tetracycline) 내성 유전자 및 클로람페니콜(Chloramphenicol) 내성 유전자. The recombinant vector of the present invention may include, but is not limited to, one or more antibiotic resistance genes selected from the group consisting of: Kanamycin resistance gene, Streptomycin resistance Gene, Spectinomycin resistance gene, Ampicillin resistance gene, Carbenicillin resistance gene, Bleomycin resistance gene, Erythromycin resistance gene, Polymyxin B resistance gene, tetracycline resistance gene and chloramphenicol resistance gene.

본 발명의 일 실시예에서, 재조합 벡터는 카나마이신 내성 유전자 및/또는 테트라사이클린 내성 유전자를 포함할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the recombinant vector may include a kanamycin resistance gene and/or a tetracycline resistance gene.

본 발명의 일 실시예에서는 하기의 제1 재조합 벡터, 제2 재조합 벡터, 제3 재조합 벡터 및 제4 재조합 벡터를 제조하여 대조 균주와 재조합 코리네박테리움을 제공한다.In one embodiment of the present invention, the following first recombinant vector, second recombinant vector, third recombinant vector and fourth recombinant vector are prepared to provide a control strain and recombinant Corynebacterium.

상기 제1 재조합 벡터는, tac 프로모터(tac promoter, Ptac) - 서열번호 4로 이루어진 Gmd 및 WcaG 유전자 - Ptac - 서열번호 3으로 이루어진 FucT2 또는 서열번호 8로 이루어진 COFucT2 - 종결자(terminator), 순서로 유전자를 포함하고, 상술한 항생제 내성 유전자를 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 항생제 내성 유전자는 카나마이신 내성 유전자(KanR)일 수 있다. 상기 제1 재조합 벡터의 일 실시예는 도 2a에 나타나 있고, 이를 이하 본 명세서에서 pEGWTT(CO)로 지칭한다.The first recombinant vector, tac promoter (tac promoter, Ptac) - Gmd and WcaG genes consisting of SEQ ID NO: 4 - Ptac - FucT2 consisting of SEQ ID NO: 3 or COFucT2 consisting of SEQ ID NO: 8 - terminator, in this order gene, and may include one or more of the antibiotic resistance genes described above. For example, the antibiotic resistance gene may be a kanamycin resistance gene (Kan R ). An example of the first recombinant vector is shown in FIG. 2A , which is hereinafter referred to as pEGWTT(CO).

상기 제2 재조합 벡터는, Ptac - 서열번호 6으로 이루어진 manB 및 서열번호 7로 이루어진 manC - 종결자, 순서로 유전자를 포함하고, 이러한 일련의 유전자 서열의 업스트림(upstream)에 Lac 오페론에서 LacZ가 제거된, 서열번호 5로 이루어진 LacYA 오페론 유전자를 포함하며, 상술한 항생제 내성 유전자를 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 항생제 내성 유전자는 테트라마이신 내성 유전자(TetR)일 수 있다. 상기 제2 재조합 벡터는 NDK 유전자를 포함하지 않으며, 대조 균주의 제조에 사용되며, 이를 이하 본 명세서에서는 pVBCL로 지칭한다.The second recombinant vector contains genes in the following order: Ptac - manB consisting of SEQ ID NO: 6 and manC consisting of SEQ ID NO: 7 - terminator, LacZ is removed from the Lac operon upstream of this series of gene sequences and the LacYA operon gene consisting of SEQ ID NO: 5, and may include one or more antibiotic resistance genes described above. For example, the antibiotic resistance gene may be a tetramycin resistance gene (Tet R ). The second recombinant vector does not contain the NDK gene and is used for the preparation of a control strain, which is hereinafter referred to as pVBCL.

상기 제3 재조합 벡터는, Ptac - 서열번호 6으로 이루어진 manB 및 서열번호 7로 이루어진 manC - 서열번호 2로 이루어진 NDK CA - 종결자, 순서로 유전자를 포함하고, 이러한 일련의 유전자 서열의 업스트림(upstream)에 Lac 오페론에서 LacZ가 제거된, 서열번호 5로 이루어진 LacYA 오페론 유전자를 포함하며, 상술한 항생제 내성 유전자를 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 항생제 내성 유전자는 테트라마이신 내성 유전자(TetR)일 수 있다. 상기 제3 재조합 벡터의 일 실시예는 도 2b에 나타나 있고, 본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조에 사용되며, 이를 이하 본 명세서에서는 pVBCLN(CA)로 지칭한다.The third recombinant vector comprises genes in the following order: Ptac - manB consisting of SEQ ID NO: 6 and manC consisting of SEQ ID NO: 7 - NDK CA consisting of SEQ ID NO: 2 - terminator, upstream of this series of gene sequences ) in which LacZ has been removed from the Lac operon, includes the LacYA operon gene consisting of SEQ ID NO: 5, and may include one or more of the antibiotic resistance genes described above. For example, the antibiotic resistance gene may be a tetramycin resistance gene (Tet R ). An embodiment of the third recombinant vector is shown in FIG. 2B and used for the production of the recombinant Corynebacterium of the present invention, which is hereinafter referred to as pVBCLN (CA).

상기 제4 재조합 벡터는, Ptac - 서열번호 6으로 이루어진 manB 및 서열번호 7로 이루어진 manC - 서열번호 1로 이루어진 NDK CG - 종결자, 순서로 유전자를 포함하고, 이러한 일련의 유전자 서열의 업스트림에 Lac 오페론에서 LacZ가 제거된, 서열번호 5로 이루어진 LacYA 오페론 유전자를 포함하며, 상기 항생제 내성 유전자를 1종 이상 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 항생제 내성 유전자는 테트라마이신 내성 유전자(TetR)일 수 있다. 상기 제4 재조합 벡터의 일 실시예는 도 2c에 나타나 있고, 본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조에 사용되며, 이를 이하 본 명세서에서는 pVBCLN(CG)로 지칭한다.The fourth recombinant vector comprises genes in the following order: Ptac - manB consisting of SEQ ID NO: 6 and manC consisting of SEQ ID NO: 7 - NDK CG consisting of SEQ ID NO: 1 - terminator, Lac upstream of this series of gene sequences LacYA operon gene consisting of SEQ ID NO: 5 in which LacZ has been removed from the operon may be included, and may include one or more antibiotic resistance genes. For example, the antibiotic resistance gene may be a tetramycin resistance gene (Tet R ). An example of the fourth recombinant vector is shown in FIG. 2C and used for the production of the recombinant Corynebacterium of the present invention, which is hereinafter referred to as pVBCLN (CG).

(b) 단계 (a)의 1개 이상의 재조합 벡터를 코리네박테리움 균주에 형질전환하는 단계(b) transforming the one or more recombinant vectors of step (a) into a Corynebacterium strain

본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조방법 중 단계 (b)에서는 상기 단계 (a)에서 제조한 1개 이상의 재조합 벡터를 코리네박테리움 균주에 형질전환하여 재조합 박테리아를 제조한다.In step (b) of the method for producing a recombinant Corynebacterium of the present invention, one or more recombinant vectors prepared in step (a) are transformed into a Corynebacterium strain to prepare a recombinant bacterium.

본 발명에서는 재조합 박테리아의 숙주 세포로 코리네박테리움 균주를 사용한다. In the present invention, a Corynebacterium strain is used as a host cell for the recombinant bacteria.

본 발명의 일 구체예에 있어서, 본 발명의 코리네박테리움 균주에는 다음으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 박테리아가 포함되나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다: 코리네박테리움 아세토액시도필럼(Corynebacterium acetoacidophilum), 코리네박테리움 아세토글루타미쿰(Corynebacterium acetoglutamicum), 코리네박테리움 알카노리티쿰(Corynebacterium alkanolyticum), 코리네박테리움 암모니아게네스(Corynebacterium ammoniagenes), 코리네박테리움 칼루내(Corynebacterium callunae), 코리네박테리움 에피시언스(Corynebacterium efficiens), 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 코리네박테리움 헤르쿨리스(Corynebacterium herculis), 코리네박테리움 릴리움(Corynebacterium lilium), 코리네박테리움 멜라쎄콜라(Corynebacterium melassecola) 및 코리네박테리움 써모아미노게네스(Corynebacterium thermoaminogenes).In one embodiment of the present invention, the Corynebacterium strain of the present invention includes, but is not limited to, one or more bacteria selected from the group consisting of: Corynebacterium acetoacidophyllum ( Corynebacterium ) acetoacidophilum ), Corynebacterium acetoglutamicum ( Corynebacterium acetoglutamicum ), Corynebacterium alkanolyticum ( Corynebacterium alkanolyticum ), Corynebacterium ammoniagenes ( Corynebacterium ammoniagenes ), Corynebacterium callunae ( Corynebacterium callunae) ), Corynebacterium efficiens ( Corynebacterium efficiens ), Corynebacterium glutamicum ( Corynebacterium glutamicum ), Corynebacterium herculis ), Corynebacterium lilium ( Corynebacterium lilium ), Coryne Nebacterium melassecola ( Corynebacterium melassecola ) and Corynebacterium thermoaminogenes ( Corynebacterium thermoaminogenes ).

상기 재조합 박테리아의 숙주 세포는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주일 수 있다. 상기 재조합 박테리아의 숙주 세포는 코리네박테리움 암모니아게네스 균주일 수 있다. 상기 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 13032 균주일 수 있다. 상기 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 암모니아게네스 ATCC 6871 균주일 수 있다.The host cell of the recombinant bacteria may be a Corynebacterium glutamicum strain. The host cell of the recombinant bacteria may be a Corynebacterium ammoniagenes strain. The Corynebacterium strain may be a Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 strain. The Corynebacterium strain may be a Corynebacterium ammoniagenes ATCC 6871 strain.

상기 단계 (a)에서 제조한 1개 이상의 재조합 벡터를 코리네박테리움 균주에 삽입하는 형질전환 방법으로 당업계에 공지된 통상적인 방법을 이용할 수 있다. 예를 들어, 상기 형질전환 방법에는 전기천공법(electroporation), 전기천공법 후 즉시 열충격(van der Rest ME et al., A heat shock following electroporation induces highly efficient transformation of Corynebacterium glutamicum with xenogeneic plasmid DNA. Appl Microbiol Biotechnol. 1999 Oct;52(4):541-5. 참조), 전기펄스법, 염화칼슘 침전법, 인산칼슘 침전법, Hanahan 방법(Hanahan D. Studies on transformation of Escherichia coli with plasmids. J Mol Biol. 1983 Jun 5;166(4):557-80 참조), 원형질 융합법, 실리콘 카바이드 섬유를 이용한 교반법, PEG를 이용한 형질전환법, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민 및 건조/억제 매개된 형질전환 방법 등이 있으나, 이에 반드시 제한되는 것은 아니다. A conventional method known in the art may be used as a transformation method for inserting one or more recombinant vectors prepared in step (a) into a Corynebacterium strain. For example, the transformation method includes electroporation, an immediate heat shock after electroporation (van der Rest ME et al. , A heat shock following electroporation induces highly efficient transformation of Corynebacterium glutamicum with xenogeneic plasmid DNA. Appl Microbiol Biotechnol. 1999 Oct;52(4):541-5.), electric pulse method, calcium chloride precipitation method, calcium phosphate precipitation method, Hanahan method (Hanahan D. Studies on transformation of Escherichia coli with plasmids. J Mol Biol. 1983 Jun 5;166(4):557-80), protoplast fusion method, agitation method using silicon carbide fiber, transformation method using PEG, dextran sulfate, lipofectamine and drying/inhibition mediated transformation method, etc. However, it is not necessarily limited thereto.

예를 들어, 상기 단계 (a)에서 제조한 1개 이상의 재조합 벡터를 전기천공법을 이용하여 코리네박테리움 균주 내로 도입할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 단계 (a)에서 제조한 2개의 재조합 벡터를 전기천공법 후 열충격을 이용하여 코리네박테리움 글루타미쿰 또는 코리네박테리움 암모니아게네스 균주 내로 도입할 수 있다.For example, one or more recombinant vectors prepared in step (a) may be introduced into a Corynebacterium strain using electroporation. More specifically, the two recombinant vectors prepared in step (a) may be introduced into a Corynebacterium glutamicum or Corynebacterium ammoniagenes strain using heat shock after electroporation.

성공적으로 형질전환된 코리네박테리움 균주는 항생제 내성 유전자를 포함하므로, 해당 항생제를 포함하는 배지에서 배양하여 선별한다. 상기 단계 (a)에서 제조한 1개 이상의 재조합 벡터가 가지고 있는 항생제 내성 유전자에 해당하는 항생제를 포함하는 배지를 준비한다. 재조합 박테리아의 숙주세포인 코리네박테리움 균주를 상기 해당 항생제를 포함하는 배지에서 배양하여, 종균배양을 수행한다. Since the successfully transformed Corynebacterium strain contains an antibiotic resistance gene, it is selected by culturing in a medium containing the antibiotic. Prepare a medium containing an antibiotic corresponding to the antibiotic resistance gene possessed by one or more recombinant vectors prepared in step (a). By culturing a Corynebacterium strain, which is a host cell of the recombinant bacteria, in a medium containing the corresponding antibiotic, seed culture is performed.

본 발명에 따른 일 실시예에서, 제1 재조합 벡터 및 제2 재조합 벡터에 의해 형질전환된 코리네박테리움 균주를 카나마이신 및 테트라사이클린 항생제가 포함된 배지에서 배양한다. 상기 배양으로, NDK를 과발현하지 않는 대조 균주인 재조합 코리네박테리움 균주를 얻고, 이를 pEGWTT(CO)+pVBCL로 지칭한다.In one embodiment according to the present invention, the Corynebacterium strain transformed by the first recombinant vector and the second recombinant vector is cultured in a medium containing kanamycin and tetracycline antibiotics. With this culture, a recombinant Corynebacterium strain, which is a control strain that does not overexpress NDK, is obtained, which is referred to as pEGWTT(CO)+pVBCL.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서, 제1 재조합 벡터 및 제3 재조합 벡터에 의해 형질전환된 코리네박테리움 균주를 카나마이신 및 테트라사이클린 항생제가 포함된 배지에서 배양한다. 상기 배양으로 코리네박테리움 암모니아게네스 유래 NDK 유전자를 과발현하는 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주를 얻고, 이를 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)로 지칭한다.In another embodiment according to the present invention, the Corynebacterium strain transformed by the first recombinant vector and the third recombinant vector is cultured in a medium containing kanamycin and tetracycline antibiotics. By the above culture, a recombinant Corynebacterium strain of the present invention overexpressing a Corynebacterium ammoniagenes-derived NDK gene is obtained, which is referred to as pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA).

본 발명에 따른 또 다른 일 실시예에서, 제1 재조합 벡터 및 제4 재조합 벡터에 의해 형질전환된 코리네박테리움 균주를 카나마이신 및 테트라사이클린 항생제가 포함된 배지에서 배양한다. 상기 배양으로 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK 유전자를 과발현하는 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주를 얻고, 이를 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)로 지칭한다.In another embodiment according to the present invention, the Corynebacterium strain transformed by the first recombinant vector and the fourth recombinant vector is cultured in a medium containing kanamycin and tetracycline antibiotics. By the above culture, a recombinant Corynebacterium strain of the present invention overexpressing the Corynebacterium glutamicum-derived NDK gene is obtained, which is referred to as pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG).

본 발명의 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCL에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 암모니아게네스이다. 즉, 코리네박테리움 암모니아게네스가 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCL의 발현 균주이고 이는 대조 균주이다. 본 발명의 바람직한 다른 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CA)에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 암모니아게네스이다. 즉, 코리네박테리움 암모니아게네스가 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CA)의 발현 균주이고, 이는 본 발명의 재조합 코리네박테리움이다. 본 발명의 바람직한 또 다른 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CG)에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 암모니아게네스이다. 즉, 코리네박테리움 암모니아게네스가 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CG)의 발현 균주이고, 이는 본 발명의 재조합 코리네박테리움이다.In a preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed with the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCL is Corynebacterium ammoniagenes. That is, Corynebacterium ammoniagenes is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCL, which is a control strain. In another preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed by the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CA) is Corynebacterium ammoniagenes. That is, Corynebacterium ammoniagenes is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CA), which is the recombinant Corynebacterium of the present invention. In another preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed with the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CG) is Corynebacterium ammoniagenes. That is, Corynebacterium ammoniagenes is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CG), which is the recombinant Corynebacterium of the present invention.

본 발명의 보다 바람직한 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCL에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰이다. 즉, 코리네박테리움 글루타미쿰이 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCL의 발현 균주이고 이는 대조 균주이다. 본 발명의 보다 바람직한 다른 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CA)에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰이다. 즉, 코리네박테리움 글루타미쿰이 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CA)의 발현 균주이고, 이는 본 발명의 재조합 코리네박테리움이다. 본 발명의 보다 바람직한 또 다른 일 구현예에 있어서, 상기 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CG)에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움 균주는 코리네박테리움 글루타미쿰이다. 즉, 코리네박테리움 글루타미쿰이 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CG)의 발현 균주이고, 이는 본 발명의 재조합 코리네박테리움이다.In a more preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed by the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCL is Corynebacterium glutamicum. That is, Corynebacterium glutamicum is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCL, which is a control strain. In another more preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed by the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CA) is Corynebacterium glutamicum. That is, Corynebacterium glutamicum is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CA), which is the recombinant Corynebacterium of the present invention. In another more preferred embodiment of the present invention, the recombinant Corynebacterium strain transformed by the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CG) is Corynebacterium glutamicum. That is, Corynebacterium glutamicum is an expression strain of the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CG), which is the recombinant Corynebacterium of the present invention.

본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조방법은 상술한 본 발명의 다른 일 양태인 재조합 코리네박테리움을 제조하는 방법이므로, 본 명세서 기재의 과도한 복잡성을 피하기 위해 중복되는 내용을 원용하며, 그 기재를 생략한다.Since the method for producing a recombinant Corynebacterium of the present invention is a method for producing a recombinant Corynebacterium, which is another aspect of the present invention described above, overlapping contents are referred to in order to avoid excessive complexity of the description of the present specification, and the description thereof omit

본 발명의 또 다른 일 양태에 따르면, 본 발명은 일 실시예에 따른 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 락토오스가 첨가된 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 2'-푸코실락토오스(2'-fucosyllactose)의 생산방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, 2'-fucosyllactose comprising the step of culturing the recombinant Corynebacterium of the present invention in a lactose-added medium according to an embodiment of the present invention ) of the production method.

본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주를 이용할 경우, 고농도, 고수율, 고생산성으로 2'-푸코실락토오스를 대량생산할 수 있다.When using the recombinant Corynebacterium strain of the present invention, it is possible to mass-produce 2'-fucosyllactose with high concentration, high yield, and high productivity.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 배지는 글루코오스를 추가로 포함한다.In one embodiment of the present invention, the medium further comprises glucose.

락토오스 및 글루코오스가 첨가된 배지에 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주를 배양함으로써, 균주의 생육이 활발해져 더욱 높은 생산성으로 2'-푸코실락토오스를 생산할 수 있다.By culturing the recombinant Corynebacterium strain of the present invention in a medium to which lactose and glucose are added, the growth of the strain becomes active and 2'-fucosyllactose can be produced with higher productivity.

본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 배양은 글루코오스 및/또는 락토오스를 추가로 공급하는 유가식 배양이다. In one embodiment of the present invention, the culture is a fed-batch culture in which glucose and/or lactose are additionally supplied.

유가식 배양을 통해 글루코오스 및/또는 락토오스를 지속적으로 공급하면, 세포의 성장을 더욱 증대시키고, 고순도, 고수율, 고생산성으로 2'-푸코실락토오스를 대량으로 생산할 수 있다. 유가식 배양에 관한 세부사항은 당업계의 통상적인 기술이므로, 이에 대해서는 자세한 설명을 생략한다.If glucose and/or lactose are continuously supplied through fed-batch culture, cell growth can be further increased, and 2'-fucosyllactose can be produced in large quantities with high purity, high yield, and high productivity. Since the details of fed-batch culture are conventional techniques in the art, detailed description thereof will be omitted.

본 발명에 따른 2'-푸코실락토오스의 생산방법은 상술한 본 발명의 다른 일 양태인 재조합 코리네박테리움을 이용하므로, 본 명세서 기재의 과도한 복잡성을 피하기 위해 중복되는 내용을 원용하며, 그 기재를 생략한다.Since the method for producing 2'-fucosyllactose according to the present invention uses the recombinant Corynebacterium, which is another aspect of the present invention described above, overlapping content is cited in order to avoid excessive complexity of the description of the present specification, and the description thereof omit

서열에 대한 간단한 설명A brief description of the sequence

서열번호 1은 C. glutamicum (ATCC 13032)의 NDK 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 1 is a nucleotide sequence for the NDK gene of C. glutamicum (ATCC 13032).

서열번호 2는 C. ammoniagenes (KCCM 11740)의 NDK 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 2 is the nucleotide sequence for the NDK gene of C. ammoniagenes (KCCM 11740).

서열번호 3은 H. pylori (ATCC 700392)의 FucT2 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 3 is the nucleotide sequence for the FucT2 gene of H. pylori (ATCC 700392).

서열번호 4는 E. coli (K-12 MG1655)의 gmd-wcaG 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 4 is the nucleotide sequence for the gmd-wcaG gene of E. coli (K-12 MG1655).

서열번호 5는 E. coli (BL21star, DE3)의 LacYA 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다. LacYA는 lacZ가 제거된 Lac 오페론으로, LacY (lactose permease) 및 LacA (thiogalactoside transacetylase) 유전자를 의미한다.SEQ ID NO: 5 is a nucleotide sequence for the LacYA gene of E. coli (BL21star, DE3). LacYA is a Lac operon from which lacZ has been removed, and refers to LacY (lactose permease) and LacA (thiogalactoside transacetylase) genes.

서열번호 6은 C. glutamicum (ATCC 13032)의 ManB 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 6 is a nucleotide sequence for the ManB gene of C. glutamicum (ATCC 13032).

서열번호 7은 C. glutamicum (ATCC 13032)의 ManC 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 7 is a nucleotide sequence for the ManC gene of C. glutamicum (ATCC 13032).

서열번호 8은 서열번호 3의 헬리코박터 파일로리(H. pylori) 유래 FucT2 유전자의 번역 효율을 향상시키기 위해 코리네박테리움 글루타미쿰의 코돈 사용에 따라서 코돈 최적화된(codon optimization) COFuT2 유전자에 대한 뉴클레오타이드 서열이다.SEQ ID NO: 8 is a nucleotide sequence for the codon-optimized COFuT2 gene according to the codon use of Corynebacterium glutamicum to improve the translation efficiency of the FucT2 gene derived from Helicobacter pylori ( H. pylori ) of SEQ ID NO: 3 to be.

서열번호 9는 C. ammoniagenes의 NDK 유전자를 증폭시키기 위한 정방향(forward) 프라이머 서열이다. SEQ ID NO: 9 is a forward primer sequence for amplifying the NDK gene of C. ammoniagenes .

서열번호 10은 C. ammoniagenes의 NDK 유전자를 증폭시키기 위한 역방향(reverse) 프라이머 서열이다.SEQ ID NO: 10 is a reverse primer sequence for amplifying the NDK gene of C. ammoniagenes .

서열번호 11은 C. glutamicum의 NDK 유전자를 증폭시키기 위한 정방향 프라이머 서열이다.SEQ ID NO: 11 is a forward primer sequence for amplifying the NDK gene of C. glutamicum .

서열번호 12는 C. glutamicum의 NDK 유전자를 증폭시키기 위한 역방향 프라이머 서열이다.SEQ ID NO: 12 is a reverse primer sequence for amplifying the NDK gene of C. glutamicum .

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 NDK 유전자, FucT2 유전자, Gmd 유전자, WcaG 유전자, LacY 유전자, LacA 유전자, ManB 유전자 및 ManC 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움을 제공한다. (a) The present invention provides a recombinant Corynebacterium transformed with one or more recombinant vectors comprising an NDK gene, a FucT2 gene, a Gmd gene, a WcaG gene, a LacY gene, a LacA gene, a ManB gene and a ManC gene. .

(b) 본 발명은 상기 재조합 코리네박테리움의 제조방법을 제공한다.(b) The present invention provides a method for producing the recombinant Corynebacterium.

(c) 본 발명은 상기 재조합 코리네박테리움을 락토오스가 첨가된 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 2'-푸코실락토오스의 생산방법을 제공한다. (c) The present invention provides a method for producing 2'-fucosyl lactose comprising the step of culturing the recombinant Corynebacterium in a lactose-added medium.

(d) 본 발명의 재조합 박테리아 균주를 이용하는 경우, NDK 유전자 과발현을 통해 2'-FL의 생산능을 향상시킬 수 있어, 코리네박테리움에서 2'-FL 대량생산을 위한 산업적인 공정에 실질적 활용이 가능하다.(d) when using the recombinant bacterial strain of the present invention, it is possible to improve the production capacity of 2'-FL through NDK gene overexpression, practical use in the industrial process for mass production of 2'-FL in Corynebacterium This is possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재조합 코리네박테리움 균주의 2'-푸코실락토오스의 생산 대사경로를 나타낸다. 도 1에서 적색으로 표기한 유전자는 본 발명의 일 실시예에 따른 재조합 코리네박테리움 균주에서 과발현된 유전자의 명칭을 나타낸다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 일 실시예에 따른 재조합 벡터의 개열지도를 나타낸다.
도 2a는 pEGWTT(CO) 벡터의 개열지도로, pEGWTT(CO)는 외인성 유전자인 Gmd, WcaG 및 COFucT2를 과발현하고, 카나마이신 내성 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 나타낸다.
도 2b는 pVBCLN(CA) 벡터의 개열지도로, 외인성 유전자인 LacYA 오페론을 과발현하고, 내인성 유전자인 manB 및 manC와 코리네박테리움 암모니아게네스(CA) 유래의 NDK 유전자, ndk(CA)를 과발현하며, 테트라마이신 내성 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 나타낸다.
도 2c는 pVBCLN(CG) 벡터의 개열지도로, 외인성 유전자인 LacYA 오페론을 과발현하고, 내인성 유전자인 manB 및 manC와 코리네박테리움 글루타미쿰(CG) 유래의 NDK 유전자, ndk(CG)를 과발현하며, 테트라마이신 내성 유전자를 포함하는 벡터를 나타낸다.
도 3a 내지 도 3c는 코리네박테리움 글루타미쿰(ATCC 13032)을 발현 균주로 사용하여, 대조 균주와 재조합 균주에서 시간에 따른 글루코오스 및 락토오스의 소비량(g/L)과 아세테이트, 락테이트의 생산량(g/L) 및 2'-푸코실락토오스의 생산량(mg/L)을 측정한 그래프를 나타낸다.
도 3a는 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL, 도 3b는 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA), 도 3c는 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)에 관한 결과로, 그래프 중 기호는 다음과 같다: ● = 광학밀도(Optical density, O.D); □ = 글루코오스; △ (회색 삼각형) = 락토오스; ▼ (검정색 역삼각형) = 락테이트; 및 ◇ (적색 마름모) = 2'-푸코실락토오스.
도 4a 내지 도 4c는 코리네박테리움 암모니아게네스(ATCC 6871)를 발현 균주로 사용하여, 대조 균주와 재조합 균주에서 시간에 따른 글루코오스 및 락토오스의 소비량(g/L)과 아세테이트, 락테이트의 생산량(g/L) 및 2'-푸코실락토오스의 생산량(mg/L)을 측정한 그래프를 나타낸다. 도 4a는 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL, 도 4b는 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA), 도 4c는 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)에 관한 결과로, 그래프 중 기호는 다음과 같다: ● = 광학밀도(Optical density, O.D); □ = 글루코오스; △ (회색 삼각형) = 락토오스; ▼ (검정색 역삼각형) = 락테이트; 및 ◇ (적색 마름모) = 2'-푸코실락토오스.
도 5a는 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL과 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA) 및 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)를 회분식으로 배양하여, 68시간에서 세포 내(intracellular)의 2'-푸코실락토오스 생산량(g/L)을 측정한 그래프를 나타낸다.
도 5b는 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL과 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA) 및 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)를 회분식으로 배양하여, 68시간에서 세포 외(extracellular)로 분비된 2'-푸코실락토오스 생산량(g/L)을 측정한 그래프를 나타낸다.
도 6a 및 도6b는 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 13032 균주를 유가식으로 배양하여, 시간에 따른 글루코오스 및 락토오스의 소비량(g/L), 락테이트 및 2'-FL의 생산량(g/L)을 측정한 그래프를 나타낸다. 도 6a는 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL, 도 6b는 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)에 관한 결과로, 그래프 중 기호는 다음과 같다: ● = 광학밀도(Optical density, O.D); □ = 글루코오스; △ = 락토오스; ▼ = 락테이트; 및 ◇ = 2'-푸코실락토오스.
도 7a는 NDK 효소 분석(NDK enzymatic assay)을 위한 원리를 나타낸다.
도 7b는 NDK 효소 활성 측정 결과 그래프로, 6시간, 24시간 및 48시간에 대조 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCL과 본 발명의 재조합 균주인 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)의 NDK 효소 활성(units/ml)을 나타낸다.
1 shows the production metabolic pathway of 2'-fucosyllactose of a recombinant Corynebacterium strain according to an embodiment of the present invention. The gene marked in red in FIG. 1 indicates the name of the gene overexpressed in the recombinant Corynebacterium strain according to an embodiment of the present invention.
2A to 2C show cleavage maps of a recombinant vector according to an embodiment of the present invention.
2A is a cleavage map of the pEGWTT(CO) vector, wherein pEGWTT(CO) overexpresses exogenous genes Gmd, WcaG and COFucT2, and shows a recombinant vector containing a kanamycin resistance gene.
Figure 2b is a cleavage map of the pVBCLN (CA) vector, overexpressing an exogenous gene LacYA operon, endogenous genes manB and manC, and Corynebacterium ammoniagenes (CA)-derived NDK gene, ndk (CA). and a recombinant vector containing a tetramycin resistance gene.
Figure 2c is a cleavage map of the pVBCLN (CG) vector, overexpressing an exogenous gene LacYA operon, endogenous genes manB and manC, and Corynebacterium glutamicum (CG)-derived NDK gene, ndk (CG). and represents a vector containing a tetramycin resistance gene.
Figures 3a to 3c are using Corynebacterium glutamicum (ATCC 13032) as an expression strain, the amount of glucose and lactose consumption (g / L) and acetate, lactate production over time in the control strain and the recombinant strain (g/L) and a graph measuring the production (mg/L) of 2'-fucosyllactose.
Figure 3a is a control strain pEGWTT (CO) + pVBCL, Figure 3b is a recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CA), Figure 3c is a recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) As a result of , the symbols in the graph are as follows: ● = Optical density (OD); □ = glucose; △ (grey triangle) = lactose; ▼ (black inverted triangle) = lactate; and ◇ (red diamonds) = 2'-fucosyllactose.
Figures 4a to 4c are using Corynebacterium ammoniagenes (ATCC 6871) as an expression strain, the amount of glucose and lactose consumption (g / L) and acetate and lactate production over time in the control strain and the recombinant strain (g/L) and a graph measuring the production (mg/L) of 2'-fucosyllactose. Figure 4a is a control strain pEGWTT (CO) + pVBCL, Figure 4b is a recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CA), Figure 4c is a recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) As a result of , the symbols in the graph are as follows: ● = Optical density (OD); □ = glucose; △ (grey triangle) = lactose; ▼ (black inverted triangle) = lactate; and ◇ (red diamonds) = 2'-fucosyllactose.
Figure 5a is a control strain pEGWTT (CO) + pVBCL and the recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CA) and pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) in a batch culture, intracellular ( 2'-Fucault room lactose production (g/L) of intracellular) is shown in a measured graph.
Figure 5b is a control strain pEGWTT (CO) + pVBCL and the recombinant strain of the present invention pEGWTT (CO) + pVBCLN (CA) and pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) in batch culture, the extracellular ( 2'-Fucault room lactose production (g/L) secreted to extracellular) is measured in a graph.
6a and 6b show the consumption of glucose and lactose (g/L), lactate and 2'-FL production (g/L) by culturing the Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 strain in a fed-batch manner. ) is shown in the measured graph. Figure 6a is a control strain pEGWTT (CO) + pVBCL, Figure 6b is the result of the recombinant strain pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) of the present invention, the symbols in the graph are as follows: ● = optical density (Optical) density, OD); □ = glucose; △ = lactose; ▼ = lactate; and ◇ = 2'-fucosyllactose.
Figure 7a shows the principle for the NDK enzyme assay (NDK enzymatic assay).
Figure 7b is a graph of the measurement results of the NDK enzyme activity, the NDK enzyme activity of the control strain pEGWTT (CO) + pVBCL and the recombinant strain of the present invention, pEGWTT (CO) + pVBCLN (CG) at 6 hours, 24 hours and 48 hours ( units/ml).

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 for illustrating the present invention in more detail, and 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. .

제조예 1: 재조합 벡터의 제작Preparation Example 1: Construction of Recombinant Vector

아래 표 1에 나타낸 바와 같이, 플라스미드 제작 및 2'-푸코실락토오스의 생산을 위해 대장균(Escherichia coli, E. Coil) TOP10, 코리네박테리움 글루타미쿰(C. glutamicum) ATCC 13032 및 코리네박테리움 암모니아게네스(C. ammoniagenes) ATCC 6871을 이용하였다.As shown in Table 1 below, for the production of plasmids and 2'-fucosyllactose Escherichia coli, E. Coil TOP10, Corynebacterium glutamicum ( C. glutamicum ) ATCC 13032 and Corynebacter Leum ammonia genes ( C. ammoniagenes ) ATCC 6871 was used.

실험에 사용한 균주strains used in the experiment 균주strain 관련된 특징related features E. coli Top10 E. coli Top 10 유전자 조작에 이용used for genetic manipulation C. glutamicum (CG) C. glutamicum (CG) Type strain KACC 20786, ATCC 13032Type strain KACC 20786, ATCC 13032 C. ammoniagenes (CA) C. ammoniagenes (CA) Type strain KCCM 11740, ATCC 6871Type strain KCCM 11740, ATCC 6871

아래 표 2에 나타낸 바와 같이, NDK(Nucleotide Diphosphate Kinase) 유전자는 코리네박테리움 암모니아게네스(CA)와 코리네박테리움 글루타미쿰(CG)의 염색체로부터 PCR에 의해 증폭되었다. 서열번호 1은 코리네박테리움 글루타미쿰(CG)의 NDK 유전자 서열을 나타내고, 서열번호 2는 코리네박테리움 암모니아게네스(CA)의 NDK 유전자 서열을 나타낸다.As shown in Table 2 below, the NDK (Nucleotide Diphosphate Kinase) gene was amplified by PCR from the chromosomes of Corynebacterium ammoniagenes (CA) and Corynebacterium glutamicum (CG). SEQ ID NO: 1 shows the NDK gene sequence of Corynebacterium glutamicum (CG), SEQ ID NO: 2 shows the NDK gene sequence of Corynebacterium ammoniagenes (CA).

유전자별 균주 및 서열번호Gene-specific strains and SEQ ID NOs 유전자명gene name 균주strain 서열번호SEQ ID NO: NDK CGNDK CG C. glutamicum ATCC 13032 C. glutamicum ATCC 13032 1One NDK CANDK CA C. ammoniagenes KCCM 11740 C. ammoniagenes KCCM 11740 22 FucT2FucT2 H. pylori ATCC 700392 H. pylori ATCC 700392 33 Gmd-WcaGGmd-WcaG E. coli K-12 MG1655 E. coli K-12 MG1655 44 LacYALacYA E. coli BL21star (DE3) E. coli BL21star (DE3) 55 ManBManB C. glutamicum ATCC 13032 C. glutamicum ATCC 13032 66 ManCManC C. glutamicum ATCC 13032 C. glutamicum ATCC 13032 77 COFucT2COFucT2 Artificial sequenceartificial sequence 88

코리네박테리움 암모니아게네스의 NDK 유전자를 증폭시키기 위해, 아래 표 3에 나타낸 서열번호 9의 F_mabC_RBS_ndk(ca) 및 서열번호 10의 R_ndk(ca)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term) 프라이머들을 사용하였다.In order to amplify the NDK gene of Corynebacterium ammoniagenes, F_mabC_RBS_ndk (ca) of SEQ ID NO: 9 and R_ndk (ca)_SpeI_CC_BamHI_Bb (term) of SEQ ID NO: 10 shown in Table 3 below were used.

코리네박테리움 글루타미쿰의 NDK 유전자를 증폭시키기 위해, 아래 표 3에 나타낸 서열번호 11의 F_mabC_RBS_ndk(cg) 및 서열번호 12의 R_ndk(cg)_SpeI_CC_Bam HI_Bb(term) 프라이머들을 사용하였다. In order to amplify the NDK gene of Corynebacterium glutamicum, F_mabC_RBS_ndk (cg) of SEQ ID NO: 11 and R_ndk (cg)_SpeI_CC_Bam HI_Bb (term) of SEQ ID NO: 12 shown in Table 3 below were used.

아래 표 3에서, 서열번호 9 및 서열번호 11의 정방향 프라이머에는 리보좀 부착 부위(Ribosomal Binding Site, RBS)가 추가되었고, 서열번호 10 및 서열번호 12의 역방향 프라이머에는 다음 실험을 위한 제한 효소 부위 SpeI와 BamHI가 추가되었다. SpeI 및 BamHI 제한 효소 부위는 pVBCL 플라스미드의 manB 유전자 뒤에 위치하였다. pVBCL 플라스미드는 SpeI와 BamHI 제한 효소로 처리하여 뼈대(backbone)로 사용하였다. In Table 3 below, a ribosome binding site (RBS) was added to the forward primers of SEQ ID NO: 9 and SEQ ID NO: 11, and the reverse primers of SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 12 had a restriction enzyme site Spe I for the next experiment and BamH I were added. The Spe I and BamHI restriction enzyme sites were located after the manB gene of the pVBCL plasmid. The pVBCL plasmid was treated with Spe I and BamHI restriction enzymes and used as a backbone.

프라이머 서열primer sequence 프라이머 이름Primer name 서열 (5' → 3') sequence (5 ' → 3 ' ) 서열번호SEQ ID NO: F_mabC_RBS_ndk(ca)F_mabC_RBS_ndk(ca) GCGGAATTCGTTTTTCGTCTGATCAGTAGA GAAAGGAGA GGATTGATGACTGAACGTACACTCATGCGGAATTCGTTTTTCGTCTGATCAGTAGA GAAAGGAGA GGATTGATGACTGAACGTACACTCAT 99 R_ndk(ca)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term)R_ndk(ca)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term) CGGCCAGTGAATTCGAGCTCGGTACCCGGGGATCCGGACTAGTTACTTGTTTGGGAACCAGACGGCCAGTGAATTCGAGCTCGGTACCCGGGGATCCGGACTAGTTACTTGTTTGGGAACCAGA 1010 F_mabC_RBS_ndk(cg)F_mabC_RBS_ndk(cg) GCGGAATTCGTTTTTCGTCTGATCAGTAGA GAAAGGAGA GGATTGATGACTGAACGTACTCTCATGCGGAATTCGTTTTTCGTCTGATCAGTAGA GAAAGGAGA GGATTGATGACTGAACGTACTCTCAT 1111 R_ndk(cg)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term)R_ndk(cg)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term) CGGCCAGTGAATTCGAGCTCGGTACCCGGGGATCCGGACTAGTTACAGGTTAGGGAACCAGACGGCCAGTGAATTCGAGCTCGGTACCCGGGGATCCGGACTAGTTACAGGTTAGGGAACCAGA 1212

*표 3에서 이탤릭체 및 밑줄 표시된 서열은 RBS(ribosome binding site) 및 스페이서(spacer)를 의미함.* In Table 3, italics and underlined sequences mean RBS (ribosome binding site) and spacer.

증폭된 NDK 유전자와 pVBCL backbone은 깁슨 어셈블리를 통해 결합되었다. 코리네박테리움 암모니아게네스의 NDK 유전자를 포함하는 pVBCL 플라스미드는 pVBCLN(CA)이고, 코리네박테리움 글루타미쿰의 NDK 유전자를 포함하는 pVBCL 플라스미드는 pVBCLN(CG)로 지칭하였다. 사용한 플라스미드의 특징을 아래 표 4에 나타내었다.The amplified NDK gene and pVBCL backbone were combined through Gibson assembly. The pVBCL plasmid containing the NDK gene of Corynebacterium ammoniagenes was referred to as pVBCLN (CA), and the pVBCL plasmid containing the NDK gene of Corynebacterium glutamicum was referred to as pVBCLN (CG). The characteristics of the plasmids used are shown in Table 4 below.

플라스미드 plasmid 플라스미드plasmid 관련된 특징related features pEGWTT(CO)pEGWTT(CO) pEGWT(CO) + tac promoter (after COFucT2)pEGWT(CO) + tac promoter (after COFucT2) pVBCLN(CA)pVBCLN(CA) pVBCL + NDK 유전자(Corynebacterium ammoniagenes 유래)pVBCL + NDK gene (from Corynebacterium ammoniagenes ) pVBCLN(CG)pVBCLN (CG) pVBCL + NDK 유전자(Corynebacterium glutamicum 유래)pVBCL + NDK gene (from Corynebacterium glutamicum )

위 표 4에서 pEGWT(CO) 플라스미드는 선행문헌(한국등록특허 제10-1731263호)에서 구축되었던 플라스미드를 의미한다. 간략하게, pEGWT(CO) 플라스미드는 카나마이신 내성 유전자(KanR), Ptac, lacIq, pBL1, oriVC.g., oriVE.c.를 포함함으로써 유전자 발현을 조절하는 코리네박테리움 글루타미쿰 및 대장균의 셔틀 벡터와 서열번호 4로 이루어진 대장균 K-12 MG1650 유래 Gmd-WcaG 및 서열번호 8로 이루어진 헬리코박터 파일로리 ATCC 700392 유래 FucT2를 코돈 최적화한 CoFucT2를 포함하는 플라스미드이다.In Table 4 above, the pEGWT(CO) plasmid refers to the plasmid constructed in the prior literature (Korean Patent No. 10-1731263). Briefly, the pEGWT(CO) plasmid was isolated from the kanamycin resistance gene (Kan R ), Ptac, lacIq , pBL1, oriVC.g. , oriVE.c. By including a shuttle vector of Corynebacterium glutamicum and E. coli to control gene expression and Gmd-WcaG derived from E. coli K-12 MG1650 consisting of SEQ ID NO: 4 and Helicobacter pylori ATCC 700392 derived FucT2 consisting of SEQ ID NO: 8 Codon optimization It is a plasmid containing one CoFucT2.

위 표 4의 pEGWTT(CO) 플라스미드는 상술한 pEGWT(CO) 플라스미드에 Ptac을 포함하는 재조합 벡터이고, 이의 개열지도는 도 2a에 나타내었다.The pEGWTT(CO) plasmid of Table 4 is a recombinant vector containing Ptac in the above-described pEGWT(CO) plasmid, and a cleavage map thereof is shown in FIG. 2A.

위 표 4의 pVBCLN(CA) 플라스미드는 후술할 pVBCL 플라스미드에 코리네박테리움 암모니아게네스 유래 NDK를 포함하는 재조합 벡터이고, 이의 개열지도는 도 2b에 나타내었다.The pVBCLN(CA) plasmid of Table 4 above is a recombinant vector including an NDK derived from Corynebacterium ammoniagenes in a pVBCL plasmid to be described later, and a cleavage map thereof is shown in FIG. 2B .

위 표 4의 pVBCLN(CG) 플라스미드는 후술할 pVBCL 플라스미드에 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK를 포함하는 재조합 벡터이고, 이의 개열지도는 도 2c에 나타내었다.The pVBCLN(CG) plasmid of Table 4 above is a recombinant vector including the Corynebacterium glutamicum-derived NDK in the pVBCL plasmid to be described later, and a cleavage map thereof is shown in FIG. 2C .

또한, 위 표 4의 pVBCL 플라스미드는 선행문헌(한국등록특허 제10-1731263호)에서 구축되었던 플라스미드를 의미한다. 간략하게, pVBCL 플라스미드는 테트라사이클린 내성 유전자(TetR), Ptac, lacIq, pHM1519, oriVC.g., oriVE.c.를 포함함으로써 유전자 발현을 조절하는 코리네박테리움 글루타미쿰 및 대장균의 셔틀 벡터, 서열번호 6으로 이루어진 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 13032 유래 manB, 서열번호 7로 이루어진 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 13032 유래 manC, 및 서열번호 5로 이루어진 대장균 BL21star(DE3) 유래 LacYA를 포함하는 플라스미드이다.In addition, the pVBCL plasmid in Table 4 above refers to the plasmid constructed in the prior literature (Korean Patent No. 10-1731263). Briefly, the pVBCL plasmid was obtained from the tetracycline resistance gene (Tet R ), Ptac, lacIq , pHM1519, oriVC.g. , oriVE.c. Corynebacterium glutamicum and Escherichia coli shuttle vector to control gene expression by including, Corynebacterium glutamicum ATCC 13032 derived manB consisting of SEQ ID NO: 6, Corynebacterium glutamicum consisting of SEQ ID NO: 7 It is a plasmid containing manC derived from ATCC 13032, and LacYA derived from Escherichia coli BL21star (DE3) consisting of SEQ ID NO: 5.

제조예 2: 본 발명의 재조합 코리네박테리움의 제조Preparation Example 2: Preparation of recombinant Corynebacterium of the present invention

상술한 제조예 1의 플라스미드, 즉 재조합 벡터를 코리네박테리움에 형질전환하여 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 제조하였다.The plasmid of Preparation Example 1, that is, the recombinant vector, was transformed into Corynebacterium to prepare a recombinant Corynebacterium of the present invention.

간략하게, 1) 상술한 제조예 1의 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCL을 코리네박테리움에 형질전환하고, 이를 [pEGWTT(CO)+pVBCL]로 표기하였으며, 대조 균주로 사용하였다. 2) 상술한 제조예 1의 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CA)를 코리네박테리움에 형질전환하고, 이를 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)]로 표기하였으며, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주로 사용하였다. 3) 상술한 제조예 1의 재조합 벡터 pEGWTT(CO) 및 pVBCLN(CG)를 코리네박테리움에 형질전환하고, 이를 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]로 표기하였으며, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주로 사용하였다. Briefly, 1) the recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCL of Preparation Example 1 described above were transformed into Corynebacterium, which was denoted as [pEGWTT(CO)+pVBCL], and was used as a control strain. 2) The recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CA) of Preparation Example 1 were transformed into Corynebacterium, and this was denoted as [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)], and the recombinant Coryne of the present invention Nebacterium strain was used. 3) The recombinant vectors pEGWTT(CO) and pVBCLN(CG) of Preparation Example 1 described above were transformed into Corynebacterium, and this was denoted as [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)], and the recombinant Coryne of the present invention Nebacterium strain was used.

형질전환 방법으로는 코리네박테리움 글루타미쿰으로 수용성 세포(competent cell)를 제조한 다음, 전기천공법(electroporation)을 이용하여, 제조예 1의 재조합 벡터(두 개의 플라스미드의 조합)를 균주에 도입하였다. 플라스미드 도입 시, 두 개의 플라스미드를 한 번에 도입하지 않고, 각각 하나씩 도입하였다. 자세한 실험 방법은 후술하였다.As a transformation method, a competent cell was prepared with Corynebacterium glutamicum, and then, the recombinant vector (combination of two plasmids) of Preparation Example 1 was applied to the strain using electroporation. introduced. When introducing the plasmid, two plasmids were not introduced at once, but one each. The detailed experimental method will be described later.

2-1: 수용성 세포의 제조2-1: Preparation of soluble cells

코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC 130132 균주를 이용하여 수용성 세포를 제조하였다.A soluble cell was prepared using the Corynebacterium glutamicum ATCC 130132 strain.

먼저, 도말(streaking)해 놓은 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC130132 균주의 콜로니를 피킹(picking)하여 BHI 배지(Brain Heart Infusion broth)에 접종한 후 30℃, 250 rpm으로 6시간 동안 배양하였다. 배양액을 광학밀도(O.D.) 값을 0.4에 맞추어 NCMS 배지에 접종한 후, 30℃, 250 rpm에서 배양하였다. O.D. 값이 1.0이 될 때, 10 mL 배양액을 50 mL 팔콘 튜브(Falcon® tube)에 분주한 다음, 13,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 상층액을 버리고 남은 세포 펠렛(pellet)을 15분 동안 얼음에서 칠링(chilling)하였다. 이후, 균주를 계속 얼음 상에 두고 실험을 진행하였다.First, the streaked (streaking) colonies of Corynebacterium glutamicum ATCC130132 strain were picked and inoculated in BHI medium (Brain Heart Infusion broth) and then cultured at 30° C., 250 rpm for 6 hours. The culture medium was inoculated in NCMS medium by adjusting the optical density (OD) value to 0.4, and then cultured at 30°C and 250 rpm. When the OD value reached 1.0, 10 mL of the culture solution was dispensed into a 50 mL Falcon ® tube, and then centrifuged at 13,000 rpm for 10 minutes. After centrifugation, the supernatant was discarded and the remaining cell pellet was chilled on ice for 15 minutes. After that, the experiment was continued by placing the strain on ice.

이때, 상기 NCMS 배지는 인산수소포타슘(Potassium phosphate dibasic) 13.92 g/L, 소듐 클로라이드(sodium chloride) 9.28 g/L, 글루코오스(glucose) 4 g/L, 트립톤(tryptone) 4 g/L, 효모 추출액(yeast extract) 0.8 g/L, 황산 마그네슘 칠수화물(magnesium sulfate heptahydrate) 0.04 g/L 및 D-소르비톨(D-sorbitol) 72.88 g/L의 조건으로 제조한 배지이다.At this time, the NCMS medium is potassium hydrogen phosphate (Potassium phosphate dibasic) 13.92 g / L, sodium chloride (sodium chloride) 9.28 g / L, glucose (glucose) 4 g / L, tryptone (tryptone) 4 g / L, yeast It is a medium prepared under the conditions of 0.8 g/L of yeast extract, 0.04 g/L of magnesium sulfate heptahydrate, and 72.88 g/L of D-sorbitol.

칠링 후 0.1 M 리튬아세테이트 용액에서 제조한 차가운(ice-cold) 10%(v/v) 글리세롤 용액 5 mL를 넣고, 살살 흔들어서 세포를 풀어주었다. 15 mL의 상기 10%(v/v) 글리세롤 용액을 추가로 첨가한 다음, 13,000 rpm에서 10분 동안 원심분리하였다. 원심분리 후 상층액을 버렸다. 상술한 글리세롤을 첨가하여 원심분리하고 상층액을 버리는 과정을 5회 반복하였다.After chilling, 5 mL of an ice-cold 10% (v/v) glycerol solution prepared in a 0.1 M lithium acetate solution was added, and the cells were released by gently shaking. 15 mL of the 10% (v/v) glycerol solution was further added, followed by centrifugation at 13,000 rpm for 10 minutes. After centrifugation, the supernatant was discarded. The process of adding glycerol, centrifugation, and discarding the supernatant was repeated 5 times.

마지막 원심분리 이후에 400 μL의 10%(v/v) 글리세롤을 이용하여 세포를 재현탁(resuspension)하여, 수용성 세포를 제조하였다. 수용성 세포를 160 μL씩 분주하여 사용 전까지 -80℃에서 보관하였다.After the last centrifugation, cells were resuspended using 400 μL of 10% (v/v) glycerol to prepare soluble cells. Soluble cells were aliquoted at 160 μL and stored at -80°C until use.

2-2: 형질전환- 전기천공법 후 열충격2-2: Transformation- Heat shock after electroporation

큐벳(cuvette)을 얼음에 넣어두고, 46℃의 항온 수조(water bath)에 LBBHIS 배지를 미리 넣어두었다. 이때, 상기 LBBHIS 배지는 10 g/L 트립톤(Tryptone), 5 g/L 효모 추출액, 10 g/L NaCl, 10 g/L BHI 및 91.1 g/L 소르비톨 및 pH 7.2의 조건으로 제조하였다.The cuvette was placed on ice, and the LBBHIS medium was previously placed in a water bath at 46°C. At this time, the LBBHIS medium was prepared under the conditions of 10 g/L tryptone, 5 g/L yeast extract, 10 g/L NaCl, 10 g/L BHI and 91.1 g/L sorbitol, and pH 7.2.

상술한 제조예 2-1의 수용성 세포 160 μL에 상술한 제조예 1의 재조합 벡터를 200 μg/μL 내지 300 μg/μL 농도로 2 μL씩 상기 각 큐벳에 넣고, 기포가 생기지 않도록 혼합하였다. In 160 μL of the soluble cells of Preparation Example 2-1, 2 μL of the recombinant vector of Preparation Example 1 was placed in each cuvette at a concentration of 200 μg/μL to 300 μg/μL, and mixed so as not to generate bubbles.

상기 각 혼합물을 바이오-라드(Bio-Rad) 사의 2 mm 전기천공 큐벳에 넣고 다음과 같은 EC 프로그램으로 펄스(pulse)하였다. 구체적으로, MicroPulser 시스템을 이용하여, 전-설정(pre-set)에서 박테리아를 선택하고, 전압을 2.5 kb로 맞춘 다음, 펄스 2번을 선택하여 전기천공법을 진행하였다.Each of the mixtures was placed in a 2 mm electroporation cuvette manufactured by Bio-Rad and pulsed with the following EC program. Specifically, by using the MicroPulser system, bacteria were selected in the pre-set, the voltage was set to 2.5 kb, and then the electroporation method was performed by selecting the second pulse.

그 다음, 미리 46℃로 맞추어 둔 LBBHIS 배지를 세포에 넣고 재현탁(resuspension)하였다. 재현탁한 세포 총 1 mL을 1.7 mL 들이의 에펜 튜브(eppen tube, Eppendorf)로 옮기고, 항온 수조에서 46℃, 6분 동안 열충격(heatshcok)을 가하였다.Then, the LBBHIS medium previously set at 46° C. was put into the cells and resuspended. A total of 1 mL of the resuspended cells was transferred to a 1.7 mL eppen tube (Eppendorf), and heat shock was applied at 46° C. for 6 minutes in a constant temperature water bath.

열충격 후 2시간 동안 30℃, 250 rpm으로 진탕배양(shaking incubation)하였다. 진탕배양 후 3분 동안 300 rpm으로 원심분리하였다. 원심분리 후 600 μL의 상층액은 버리고, 남은 300 μL로 균주를 재현탁한 후, 이를 항생제를 포함하는 배지에 도말하였다. 이때, pEGWTT(CO) 플라스미드로 형질전환한 경우 카나마이신 항생제를 사용하였고, pVBCL, pVBCLN(CA) 또는 pVBCLN(CG) 플라스미드로 형질전환한 경우 테트라마이신 항생제를 사용하였다.Shaking incubation was performed at 30° C. and 250 rpm for 2 hours after thermal shock. After shaking culture, centrifugation was performed at 300 rpm for 3 minutes. After centrifugation, 600 μL of the supernatant was discarded, and the strain was resuspended in the remaining 300 μL, and then plated on a medium containing antibiotics. In this case, kanamycin antibiotics were used when the pEGWTT (CO) plasmid was transformed, and when transformed with the pVBCL, pVBCLN (CA) or pVBCLN (CG) plasmids, tetramycin antibiotics were used.

상기 플라스미드, 즉 제조예 1의 재조합 벡터를 상술한 방법으로 한 종류씩 차례로 형질전환하여, 최종적으로 [pEGWTT(CO)+pVBCL]의 재조합 벡터를 발현하는 대조 균주와, [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 또는 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]의 재조합 벡터를 발현하는 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 완성하였다.The plasmid, that is, the recombinant vector of Preparation Example 1 was transformed one by one by the above-described method, and finally a control strain expressing the recombinant vector of [pEGWTT(CO)+pVBCL] and [pEGWTT(CO)+pVBCLN] (CA)] or [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)], the recombinant Corynebacterium of the present invention expressing the recombinant vector was completed.

본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주는, 기본적으로 manB, manC, gmd, wcaG, COFucT2 및 lacYA(lacZ가 제거된 lac 오페론)를 발현하여 2'-푸코실락토오스를 생산할 수 있는 재조합 코리네박테리움이고, NDK를 암호화하는 유전자가 과발현된 재조합 균주이다. 즉, 본 발명의 재조합 코리네박테리움 균주는 대조 균주 대비 NDK 유전자만을 추가적으로 과발현한다.The recombinant Corynebacterium strain of the present invention basically expresses manB, manC, gmd, wcaG, COFucT2 and lacYA (lacZ removed lac operon) to produce 2'-fucosyllactose recombinant Corynebacterium capable of producing lactose. and a recombinant strain in which the gene encoding the NDK is overexpressed. That is, the recombinant Corynebacterium strain of the present invention additionally overexpresses only the NDK gene compared to the control strain.

2-3: 종균 배양(seed culture)2-3: seed culture

성공적으로 형질전환된 본 발명의 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰을 적절한 항생제(카나마이신 25 μg/mL 및 테트라사이클린 5 μg/mL)가 포함된 5 mL의 BHI 배지에 접종(inoculation)하였다. 30℃, 250 rpm으로 13시간 동안 배양하였다. 배양 결과물을 종균배양으로 사용하였다. 대조 균주인 [pEGWTT(CO)+pVBCL]로 형질전환된 코리네박테리움 글루타미쿰 또한 상술한 종균배양을 거쳤다.The successfully transformed recombinant Corynebacterium glutamicum of the present invention was inoculated into 5 mL of BHI medium containing appropriate antibiotics (kanamycin 25 μg/mL and tetracycline 5 μg/mL). Incubated for 13 hours at 30 ℃, 250 rpm. The culture result was used as a seed culture. Corynebacterium glutamicum transformed with the control strain [pEGWTT(CO)+pVBCL] was also subjected to the seed culture described above.

상기 [pEGWTT(CO)+pVBCL], [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 및 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)] 재조합 벡터는 코리네박테리움 글루타미쿰 및/또는 코리네박테리움 암모니아게스에서 발현될 수 있다. 당업자라면 코리네박테리움 디프테리아와 같은 인간에게 질병을 일으킬 수 있는 박테리아를 제외한 코리네박테리움에 속하는 다른 박테리아 또한 발현 균주로 사용될 수 있음을 이해할 것이다.The [pEGWTT(CO)+pVBCL], [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] and [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)] recombinant vectors are Corynebacterium glutamicum and/or Corynebacterium. It can be expressed in ammonia gas. It will be appreciated by those skilled in the art that other bacteria belonging to Corynebacterium, other than bacteria capable of causing disease in humans, such as Corynebacterium diphtheria, may also be used as expression strains.

실시예 1: 세포 및 대사산물의 농도 결정 Example 1: Determination of the concentration of cells and metabolites

샘플을 적절하게 희석하여 광학밀도(optical density, O.D.)를 0.1 내지 0.5 사이의 범위에 맞춘 후에 분광광도계(spectrophotometer, Ultrospec 2000, Amersham Pharmacia Biotech, USA)를 사용하여 흡광도를 600 nm에서 측정하였다.After diluting the sample appropriately to adjust the optical density (O.D.) to a range between 0.1 and 0.5, absorbance was measured at 600 nm using a spectrophotometer (Ultrospec 2000, Amersham Pharmacia Biotech, USA).

2'-푸코실락토오스, 락토오스, 락테이트, 글루코오스 및 아세트산의 농도는 'Carbohydrate Analysis column(Rezex ROA-organic acid, Phenomenex, USA)' 및 'RI(refractive index)' 검출기가 장착된 HPLC(Agilent 1100LC, USA)를 이용하여 측정하였다. 60℃에서 가열된 컬럼을 적용하여 10배 희석된 20 μL의 배양 배지를 분석하였다. 0.6 mL/min 유속으로 5 mM의 H2SO4 용액을 이동상으로 사용하였다.Concentrations of 2'-fucosyllactose, lactose, lactate, glucose and acetic acid are 'Carbohydrate Analysis column (Rezex ROA-organic acid, Phenomenex, USA)' and 'RI (refractive index)' HPLC (Agilent 1100LC) equipped with a detector. , USA) was used. 20 μL of 10-fold diluted culture medium was analyzed by applying a column heated at 60°C. A 5 mM H 2 SO 4 solution at a flow rate of 0.6 mL/min was used as the mobile phase.

실시예 2: 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 이용한 2'-FL 회분식 생산Example 2: 2'-FL batch production using recombinant Corynebacterium of the present invention

NDK 유전자 도입을 통하여 2'-푸코실락토오스의 생산량을 증진시켰는지 여부를 확인하기 위하여, 본 발명의 재조합 코리네박테리움과 대조 균주는 일차적으로 회분식 배양을 거쳤다.In order to determine whether the production of 2'-fucosyllactose was enhanced through the introduction of the NDK gene, the recombinant Corynebacterium and control strains of the present invention were primarily subjected to batch culture.

2-1: 회분식 배양 방법 2-1: Batch culture method

회분식 배양은 100 mL의 최소 배지((NH4)2SO4 20 g/L, 우레아 5 g/L, KH2PO4 1 g/L, K2HPO4 1 g/L, MgSO4 0.25 g/L, MOPS((3-(N-morpholino)propanesulfonic acid) 42 g/L, CaCl2 10 mg/L, 비오틴 0.2 mg/L, 프로토카테츄산(Protocatechuic acid) 30 mg/L, FeSO4·7H20 10 mg/L, MnSO4·H2O 10 mg/L, ZnSO4·7H2O 1 mg/L, CuSO4 0.2 mg/L, NiCl2·6H2O 0.02 mg/L, pH 7.0)가 담긴 250 mL들이의 플라스크(flask)에서 30℃로 수행하였다. 교반 속도는 250 rpm으로 유지하며 배양하였다. Batch culture is 100 mL of minimal medium ((NH 4 ) 2 SO 4 20 g/L, urea 5 g/L, KH 2 PO 4 1 g/L, K 2 HPO 4 1 g/L, MgSO 4 0.25 g/L L, MOPS((3-(N-morpholino)propanesulfonic acid) 42 g/L, CaCl 2 10 mg/L, biotin 0.2 mg/L, Protocatechuic acid 30 mg/L, FeSO 4 7H 2 0 10 mg/L, MnSO 4 H 2 O 10 mg/L, ZnSO 4 7H 2 O 1 mg/L, CuSO 4 0.2 mg/L, NiCl 2 6H 2 O 0.02 mg/L, pH 7.0) Incubation was carried out in a 250 mL flask contained therein at 30° C. The stirring speed was maintained at 250 rpm.

회분식 배양 시에는 광학밀도(OD600)가 0.8에 도달한 시점에서 IPTG(isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) 및 락토오스를 최종 농도가 각각 1.0 mM 및 10 g/L가 되도록 첨가하였다.During batch culture, when the optical density (OD 600 ) reached 0.8, isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside (IPTG) and lactose were added so that the final concentrations were 1.0 mM and 10 g/L, respectively.

2-2: 2'-FL 회분식 생산 결과2-2: 2'-FL batch production results

2'-푸코실락토오스, 락토오스, 락테이트, 글루코오스 및 아세트산의 농도는 상기 실시예 1의 방법으로 결정하였다. Concentrations of 2'-fucosyllactose, lactose, lactate, glucose and acetic acid were determined by the method of Example 1.

본 발명의 재조합 벡터에 대한 발현 균주로 코리네박테리움 글루타미쿰을 사용하였을 때의 회분식 배양 결과는 아래 표 5 및 도 3a 내지 도 3c에 나타내었고, 발현 균주로 코리네박테리움 암모니아게네스를 사용하였을 때의 회분식 배양 결과는 아래 표 6 및 도 4a 내지 도 4c에 나타내었다.The batch culture results when using Corynebacterium glutamicum as the expression strain for the recombinant vector of the present invention are shown in Table 5 and FIGS. 3a to 3c below, and Corynebacterium ammoniagenes as the expression strain. The batch culture results when used are shown in Table 6 and FIGS. 4a to 4c below.

2-2-1: 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 사용한 경우2-2-1: When Corynebacterium glutamicum is used as an expression strain

아래 표 5에 나타낸 바와 같이, NDK가 과발현되지 않은 대조 균주([pEGWTT(CO)+pBVCL])의 최대 2'-FL 생산량 579 mg/L과 비교하면(도 3a 참조), 코리네박테리움 암모니아게네스의 NDK 유전자를 과발현한 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)])의 최대 2'-FL 생산량은 819 mg/L으로 41.5% 향상되었으며(도 3b 참조), 코리네박테리움 글루타미쿰의 NDK 유전자를 과발현한 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])의 최대 2'-FL 생산량은 843 mg/L로 45.6% 향상되었다(도 3c 참조).As shown in Table 5 below, when compared with the maximum 2'-FL production of 579 mg/L of the control strain ([pEGWTT(CO)+pBVCL]) in which NDK is not overexpressed (see FIG. 3a ), Corynebacterium ammonia The maximum 2'-FL production of the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)]) overexpressing the NDK gene of Genes was improved by 41.5% to 819 mg/L (see FIG. 3b ), and The maximum 2'-FL production of the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]) overexpressing the NDK gene of Nebacterium glutamicum was improved by 45.6% to 843 mg/L (Fig. 3c). Reference).

발현 균주로 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰에서 NDK를 이용한 플라스크 회분식 배양결과Results of flask batch culture using NDK in recombinant Corynebacterium glutamicum as an expression strain 사용된 벡터vector used 최종 OD (600 nm)Final OD (600 nm) 최대 2'-FL 농도 (mg/L)Maximum 2'-FL concentration (mg/L) 생산성 (mg/L/h)Productivity (mg/L/h) pEGWTT(CO)+pVBCLpEGWTT(CO)+pVBCL 39.939.9 579579 8.58.5 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA) 39.739.7 819819 12.112.1 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG) 41.941.9 843843 12.412.4

2-2-2: 코리네박테리움 암모니아게네스를 발현 균주로 사용한 경우2-2-2: When Corynebacterium ammoniagenes was used as an expression strain

아래 표 6에서 나타낸 바와 같이, NDK가 과발현되지 않은 대조 균주([pEGWTT(CO)+pBVCL])의 최대 2'-FL 생산량 425 mg/L과 비교하면(도 4a 참조), 코리네박테리움 암모니아게네스의 NDK 유전자를 과발현한 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)])의 최대 2'-FL 생산량은 427 mg/L로 0.5% 향상되었으며(도 4b 참조), 코리네박테리움 글루타미쿰의 NDK 유전자를 과발현한 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])의 최대 2'-FL 생산량은 450 mg/L로 5.9% 향상되었다(도 4c 참조). As shown in Table 6 below, when compared with the maximum 2'-FL production 425 mg/L of the control strain ([pEGWTT(CO)+pBVCL]) in which NDK is not overexpressed (see FIG. 4a ), Corynebacterium ammonia The maximum 2'-FL production of the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)]) overexpressing the NDK gene of Genes was improved by 0.5% to 427 mg/L (see FIG. 4b), and The maximum 2'-FL production of the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]) overexpressing the NDK gene of Nebacterium glutamicum was improved by 5.9% to 450 mg/L (Fig. 4c). Reference).

발현 균주로 재조합 코리네박테리움 암모니아게네스에서 NDK를 이용한 플라스크 회분식 배양결과Results of flask batch culture using NDK in recombinant Corynebacterium ammoniagenes as an expression strain 사용된 벡터vector used 최종 OD (600 nm)Final OD (600 nm) 최대 2'-FL 농도 (mg/L)Maximum 2'-FL concentration (mg/L) 생산성 (mg/L/h)Productivity (mg/L/h) pEGWTT(CO)+pVBCLpEGWTT(CO)+pVBCL 33.233.2 425425 6.166.16 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA) 36.636.6 427427 6.196.19 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG) 35.335.3 450450 6.526.52

2-2-3: 소결2-2-3: sintering

본 발명의 두 재조합 균주(코리네박테리움 암모니아게네스 및 코리네박테리움 글루타미쿰) 모두 NDK를 과발현하였을 때 과발현하지 않은 균주보다 생산량이 높게 측정되었다. 특히, 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 사용하였을 때 더 높은 생산량을 보였다. 또한, 두 재조합 균주 모두 코리네박테리움 글루타미쿰에서 유래한 NDK를 과발현시켰을 때 가장 높은 2'-FL 생산 농도를 보였다. When both recombinant strains of the present invention (Corynebacterium ammoniagenes and Corynebacterium glutamicum) overexpressed NDK, the production was measured to be higher than that of the strain not overexpressed. In particular, when Corynebacterium glutamicum was used as an expression strain, higher production was shown. In addition, both recombinant strains showed the highest 2'-FL production concentration when overexpressing NDK derived from Corynebacterium glutamicum.

실시예 3: 세포 내 및 세포 외 2'-FL 생산량Example 3: Intracellular and extracellular 2'-FL production

본 발명자들은 상기 실시예 2로부터, 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 사용한 경우 2'-FL 생산 농도가 높아 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰이 2'-FL의 대량생산에 특히 적합한 균주임을 확인하였다. The present inventors from Example 2, when using Corynebacterium glutamicum as an expression strain, 2'-FL production concentration is high, recombinant Corynebacterium glutamicum is a strain particularly suitable for mass production of 2'-FL It was confirmed that

이에, 실시예 3에서는 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 사용하여 세포 내 및 세포 외의 2'-FL 생산량을 조사하여, NDK를 과발현하지 않는 대조 균주 대비 본 발명의 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰이 세포 내외에서 증대된 2'-FL 생산량을 나타내는지 여부를 조사하였다.Therefore, in Example 3, intracellular and extracellular 2'-FL production was investigated using Corynebacterium glutamicum as an expression strain, and the recombinant Corynebacterium glue of the present invention compared to a control strain that does not overexpress NDK. It was investigated whether Tamicum exhibits increased 2'-FL production inside and outside the cell.

3-1: 세포 내 2'-FL 생산량3-1: 2'-FL production in cells

발현 균주로 코리네박테리움 글루타미쿰를 사용하였을 때, 대조 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL])와 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 또는 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])를 상기 실시예 2와 같은 방법으로 회분식 배양하여, 68시간에서 세포 내(intracellular)의 2'-푸코실락토오스 생산량(g/L)을 측정하였다. 2'-푸코실락토오스의 농도는 상기 실시예 1의 방법으로 결정하였다. 결과는 도 5a에 나타내었다.When Corynebacterium glutamicum was used as the expression strain, the control strain ([pEGWTT(CO)+pVBCL]) and the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] or [pEGWTT(CO) +pVBCLN(CG)]) was batch cultured in the same manner as in Example 2, and intracellular 2'-fucosyllactose production (g/L) was measured at 68 hours. The concentration of 2'-fucosyllactose was determined by the method of Example 1. The results are shown in Figure 5a.

도 5a에 나타낸 바와 같이, 대조 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL]) 대비 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 또는 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])에서 모두 2'-푸코실락토오스의 세포 내 생산량이 증가하였음을 확인할 수 있었다. As shown in Figure 5a, the control strain ([pEGWTT(CO)+pVBCL]) versus the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] or [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]) In all, it was confirmed that the intracellular production of 2'-foucault room lactose was increased.

3-2: 세포 외 2'-FL 생산량3-2: extracellular 2'-FL production

발현 균주로 코리네박테리움 글루타미쿰를 사용하였을 때, 대조 균주 ([pEGWTT(CO)+pVBCL])와 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 또는 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])를 상기 실시예 2와 같은 방법으로 회분식 배양하여, 68시간에서 세포 외(extracellular)로 분비된 2'-푸코실락토오스 생산량(g/L)을 측정하였다. 2'-푸코실락토오스의 농도는 상기 실시예 1의 방법으로 결정하였다. 결과는 도 5b에 나타내었다.When Corynebacterium glutamicum was used as the expression strain, the control strain ([pEGWTT(CO)+pVBCL]) and the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] or [pEGWTT(CO) +pVBCLN(CG)]) was batch cultured in the same manner as in Example 2, and 2'-fucosyllactose production (g/L) secreted to the extracellular was measured at 68 hours. The concentration of 2'-fucosyllactose was determined by the method of Example 1. The results are shown in Figure 5b.

도 5b에 나타낸 바와 같이, 대조 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL]) 대비 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] 또는 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)])에서 모두 2'-푸코실락토오스의 세포 외 생산량이 증가하였음을 확인할 수 있었다.As shown in Figure 5b, the control strain ([pEGWTT(CO)+pVBCL]) versus the recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CA)] or [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]) In all, it was confirmed that the extracellular production of 2'-foucault room lactose was increased.

상기 결과로부터 본 발명자들은 NDK 유전자를 추가로 과발현함으로써, NDK 유전자를 과발현하지 않은 대조 균주 대비 본 발명의 재조합 코네리박테리움 글루타미쿰이 세포 내 및 세포 외 모두에서 증대된 2'-푸코실락토오스를 생산량을 나타내므로, 이를 2'-푸코실락토오스의 산업적 대량생산에 유용하게 사용할 수 있음을 확인하였다.From the above results, the present inventors further overexpressed the NDK gene, so that the recombinant Coneribacterium glutamicum of the present invention compared to the control strain that did not overexpress the NDK gene 2'-Fucosyllactose increased both intracellularly and extracellularly. Since it represents the production, it was confirmed that it can be usefully used for industrial mass production of 2'-fucosyllactose.

실시예 4: 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 이용한 2'-FL 유가식 생산Example 4: 2'-FL fed-batch production using recombinant Corynebacterium of the present invention

본 발명자들은 상기 실시예 2 로부터, 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 한 경우 더 높은 2'-FL 생산량과 생산성을 얻을 수 있음을 확인하였다. 또한, 동일 발현 균주에서 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK를 과발현시킨 경우 더 높은 2'-FL 생산량을 얻을 수 있음을 확인하였다. 따라서, 유가식 배양에서는 코리네박테리움 글루타미쿰으로 발현 균주를 선택하고, 상기 발현 균주에 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 도입하였다. The present inventors confirmed that, from Example 2, higher 2'-FL production and productivity could be obtained when Corynebacterium glutamicum was used as the expression strain. In addition, it was confirmed that higher 2'-FL production can be obtained when the NDK derived from Corynebacterium glutamicum is overexpressed in the same expression strain. Therefore, in fed-batch culture, an expression strain was selected as Corynebacterium glutamicum, and a recombinant vector containing a Corynebacterium glutamicum-derived NDK gene was introduced into the expression strain.

4-1: 유가식 배양 방법4-1: Fed-batch culture method

유가식 배양을 위한 배지의 조성은 상술한 실시예 2의 회분식 배양을 위한 최소 배지와 동일하게 사용하였으나, 유가식 배양에서는 HPLC를 이용하여 글루코오스 40 g/L가 모두 소비되는 시점에서 IPTG 및 락토오스를 최종 농도가 각각 1.0 mM 및 10 g/L가 되도록 추가로 첨가하였다.The composition of the medium for the fed-batch culture was the same as the minimum medium for the batch culture of Example 2 described above, but in the fed-batch culture, IPTG and lactose were used at the time when 40 g/L of glucose was all consumed using HPLC. Additional additions were made so that final concentrations were 1.0 mM and 10 g/L, respectively.

구체적으로, 고농도 세포배양을 위한 유가식 배양은 40 g/L의 글루코오스와 카나마이신 25 μg/mL 및 테트라사이클린 5 μg/mL를 포함하는 1.0 L의 최소 배지를 포함하는 2.5 L 규모의 생물반응기(bioreactor, Kobiotech, Incheon, Korea)에서 실시하였다. 초기에 첨가한 글루코오스가 완전히 고갈된 후, 800 g/L의 글루코오스를 포함하는 유입용액(feeding solution)을 5.7 g/L/h의 속도로 연속식(continuous feeding) 방법으로 공급하였다. 이와 동시에, tac 프로모터-매개 유전자 발현을 유도하여 2'-푸코실락토오스를 생산하기 위해 IPTG 및 락토오스를 최종 농도가 각각 1.0 mM 및 10 g/L가 되도록 첨가하였다. Specifically, fed-batch culture for high-concentration cell culture is a 2.5 L-scale bioreactor containing 40 g/L of glucose and 1.0 L of minimal medium containing 25 μg/mL of kanamycin and 5 μg/mL of tetracycline. , Kobiotech, Incheon, Korea). After the initially added glucose was completely depleted, a feeding solution containing 800 g/L of glucose was supplied by a continuous feeding method at a rate of 5.7 g/L/h. At the same time, IPTG and lactose were added to a final concentration of 1.0 mM and 10 g/L, respectively, to induce tac promoter-mediated gene expression to produce 2'-fucosyllactose.

발효 도중 배지의 pH가 설정포인트(set-point) 보다 더 낮아지면 자동으로 28% NH4OH가 공급되고, 높아지면 2N HCl이 첨가되어 pH가 일정 범위 내(pH 6.98 내지 pH 7.02)에서 유지되도록 하였다. 배지의 pH는 pH 전극(Mettler Toledo, USA)을 사용하여 실시간으로 측정되었다. 교반 속도 및 통기 속도는 산소 결핍을 방지하기 위하여 각각 1,000 rpm 및 2 vvm으로 유지하였다. 유가식 배양 결과는 아래 표 7, 도 6a 및 도 6b에 나타내었다.During fermentation, when the pH of the medium is lower than the set-point, 28% NH 4 OH is automatically supplied, and when it becomes high, 2N HCl is added so that the pH is maintained within a certain range (pH 6.98 to pH 7.02). did. The pH of the medium was measured in real time using a pH electrode (Mettler Toledo, USA). The stirring speed and the aeration speed were maintained at 1,000 rpm and 2 vvm, respectively, to prevent oxygen starvation. The fed-batch culture results are shown in Table 7 below, FIGS. 6a and 6b.

4-2: 유가식 배양 결과4-2: fed-batch culture results

아래 표 7에 나타낸 바와 같이, 발현 균주로 코리네박테리움 글루타미쿰을 사용하였을 때 NDK를 과발현 하지 않는 대조 균주([pEGWTT(CO)+pVCBCL])의 2'-FL 생산 농도 3.66 g/L(도 6a 참조)에 비해 코리네박테리움 글루타미쿰 유래의 NDK가 과발현된 본 발명의 재조합 균주([pEGWTT(CO)+pVCBCLN(CG)])는 2'-FL 생산 농도를 6.56 g/L 증가시켜(도 6b 참조) 최대 10.22 g/L의 2'-FL 생산 농도를 얻었고, 이를 통해 2'-FL의 생산성이 2.8배 개선되었음을 확인하였다.As shown in Table 7 below, when Corynebacterium glutamicum is used as the expression strain, the 2'-FL production concentration of the control strain ([pEGWTT(CO)+pVCBCL]) that does not overexpress NDK is 3.66 g/L The recombinant strain of the present invention ([pEGWTT(CO)+pVCBCLN(CG)]) in which the NDK derived from Corynebacterium glutamicum is overexpressed compared to (see FIG. 6a ) has a 2'-FL production concentration of 6.56 g/L By increasing (see FIG. 6b ), a 2'-FL production concentration of up to 10.22 g/L was obtained, and it was confirmed that the productivity of 2'-FL was improved by 2.8 times.

발현 균주로 코리네박테리움 글루타미쿰에서 NDK를 이용한 유가식 배양결과Results of fed-batch culture using NDK in Corynebacterium glutamicum as an expression strain 사용된 벡터vector used 최종 OD (600nm)Final OD (600nm) 최대 2'-FL 농도 (g/L)Maximum 2'-FL concentration (g/L) 생산성 (g/L/h)Productivity (g/L/h) pEGWTT(CO)+pVBCLpEGWTT(CO)+pVBCL 140140 3.663.66 0.0430.043 pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG) 154154 10.2210.22 0.0820.082

실시예 5: 세포 내 NDK의 활성 측정Example 5: Measurement of intracellular NDK activity

본 발명에 따른 제조예 2의 재조합 코리네박테리움은 NDK를 과발현함으로써, 2'-FL의 대량생산을 가능하게 하였다. 과발현된 NDK가 실제로 재조합 코리네박테리움 내에서 효소 활성을 나타내어 GDP를 조효소 GTP로 재생산하는지 여부를 확인하고, 2'-FL 생산 값의 차이가 실질적으로 NDK 활성 값의 차이로부터 기인한 것인지를 확인하기 위해, 다음과 같이 NDK 활성 측정 실험을 진행하였다. The recombinant Corynebacterium of Preparation Example 2 according to the present invention overexpressed NDK, thereby enabling mass production of 2'-FL. It was confirmed whether the overexpressed NDK actually exhibits enzymatic activity in recombinant Corynebacterium to reproduce GDP as coenzyme GTP, and whether the difference in 2'-FL production value is actually due to the difference in NDK activity value In order to do this, the NDK activity measurement experiment was performed as follows.

5-1: 샘플 준비5-1: Sample Preparation

코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK를 과발현하는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주([pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)] 벡터 이용) 및 NDK를 과발현하지 않는 대조 균주인 코리네박테리움 글루타미쿰 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL] 벡터 이용, control 해당)를 사용하였다.Corynebacterium glutamicum strain (using [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)] vector) overexpressing NDK derived from Corynebacterium glutamicum and Corynebacterium glutamicum as a control strain not overexpressing NDK Coomb strain ([pEGWTT(CO)+pVBCL] vector used, corresponding to control) was used.

IPTG(Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) 및 락토오스에 의한 tac 프로모터-매개 유전자 발현 유도(induction) 전/후의, 벡터 [pEGWTT(CO) + pVBCL] 또는 [pEGWTT(CO) + pVBCL(CG)]로 형질전환된 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰 샘플을 준비하였다.Vector [pEGWTT(CO) + pVBCL] or [pEGWTT(CO) + pVBCL(CG)] before/after induction of tac promoter-mediated gene expression by IPTG (Isopropyl β-D-1-thiogalactopyranoside) and lactose A recombinant Corynebacterium glutamicum sample transformed with was prepared.

상기 샘플을 최종 부피가 1 mL이 되도록 희석한 다음, 셀 다운(cell down)하여 상층액은 버리고, 용기 바닥에 뭉친 세포 펠렛(cell pellet)에 500 μL의 50 mM 포타슘 포스페이트 버퍼(photassium phosphate buffer, pH 7.6)를 첨가하여 뭉쳐있던 세포를 탭핑(tapping)하여 풀어주었다.After diluting the sample to a final volume of 1 mL, cell down (cell down), discard the supernatant, and put 500 μL of 50 mM potassium phosphate buffer (photoassium phosphate buffer, pH 7.6) was added to release the clumped cells by tapping.

그 다음, 상기 세포에 '7초 초음파처리(sonication) 후 10초 정지' 사이클로 총 2분 동안 초음파처리 진행하였고, 45%의 진폭(amplitude, Amp)으로 수행하였다. 초음파처리로 제조한 세포파쇄액을 4℃, 13,000 rpm에서 15분 동안 원심분리한 후 상등액을 취하여 4℃에 보관하였으며, 이를 조효소용액으로 활용하여 아래와 같이 NDK 활성을 측정하였다.Then, the cells were sonicated for a total of 2 minutes in a '7 second sonication followed by a 10 second stop' cycle, and performed with an amplitude (amplitude, Amp) of 45%. The cell lysate prepared by sonication was centrifuged at 4° C. and 13,000 rpm for 15 minutes, and the supernatant was taken and stored at 4° C., which was used as a coenzyme solution to measure NDK activity as follows.

5-2: NDK 활성 측정5-2: NDK activity measurement

시그마-알드리치 사(Sigma Aldrich)에서 제공하는 NDK 활성 측정 방법에 따라 효소 분석(enzymatic assay)을 진행하였다. 방법은 연속적인 분광학적 속도 측정 방법(Continuous Spectrophotometric Rate Determination)을 이용하였다. 배양시작 후 8시간에, IPTG와 락토오스의 최종 농도가 각각 1.0 mM 및 10 g/L가 되도록 첨가하여 Ptac 하위 유전자, 즉 NDK 유전자의 과발현을 유도하였다. 시간 경과에 따른 분석 시점은 배양시작 후 6시간(유도 전 2시간), 및 배양시작 후 24시간 및 48시간(각각, 유도 후 16시간 및 40시간)으로 하였다. NDK의 활성은 분광광도계(Spectrophotometer, Ultrospec 8000, GE healthcare CO. US)를 이용하여 흡광도 340 nm에서 25℃ 및 pH 7.6에서 측정하였다. An enzymatic assay was performed according to the method for measuring NDK activity provided by Sigma-Aldrich. As the method, continuous spectrophotometric rate determination was used. Eight hours after the start of culture, IPTG and lactose were added so that final concentrations of 1.0 mM and 10 g/L, respectively, were added to induce overexpression of the Ptac subgene, that is, the NDK gene. Analysis time points according to time were 6 hours after the start of culture (2 hours before induction), and 24 hours and 48 hours after the start of culture (16 hours and 40 hours after induction, respectively). The activity of NDK was measured using a spectrophotometer (Spectrophotometer, Ultrospec 8000, GE healthcare CO. US) at an absorbance of 340 nm at 25° C. and pH 7.6.

도 7a의 중앙에 나타낸 효소 역가(units/ml enzyme)에 관한 계산식에 그 결과 값을 넣어 최종 값을 계산하였다. 관련 약어 또한 도 7a의 하단에 나타내었다.The final value was calculated by putting the result value into the calculation formula for the enzyme titer (units/ml enzyme) shown in the center of FIG. 7a. Relevant abbreviations are also shown at the bottom of FIG. 7A .

구체적으로, 효소 역가(units/ml enzyme)는 다음과 같이 계산하였다. 재조합 벡터인 [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)]로 형질전환된 본 발명의 재조합 코리네박테리움 글루타미쿰 조효소용액(실험군)을 이용한 시간(분)에 따른 340 nm 흡광도 변화량(ΔA340nm/min Test)에서, 조효소용액 대신 50 mM 포타슘 포스페이트 버퍼(pH 7.6)를 첨가한 시료(대조군)의 시간(분)에 따른 340 nm 흡광도 변화량(ΔA340nm/min Blank)을 뺀 차이 값에 분석 용액의 총 부피(mL)와 희석인자(dilution factor, df)를 곱하고, 340 nm에서 β-NADH의 밀리몰라(millimolar) 흡광계수(extinction coefficient)인 6.22로 나누고, 조효소용액의 부피인 0.05 mL로 나누어, units/mL 단위로 NDK 효소 활성을 계산하고, 도 7b 및 아래 표 8에 나타내었다. 도 7b의 X-축은 배양시간(6시간, 24시간 및 48시간)을 나타내고, Y-축은 NDK 효소 역가를 나타내며, 통계적 유의성은 *** p<0.001으로 나타내었다.Specifically, the enzyme titer (units/ml enzyme) was calculated as follows. Change in absorbance at 340 nm according to time (minutes) using the recombinant Corynebacterium glutamicum coenzyme solution (experimental group) of the present invention transformed with the recombinant vector [pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)] (ΔA 340nm / min Test), the difference in absorbance change at 340 nm (ΔA 340 nm /min Blank) according to the time (min) of the sample (control group) added with 50 mM potassium phosphate buffer (pH 7.6) instead of the coenzyme solution was subtracted from the difference value of the assay solution. Multiply the total volume (mL) by the dilution factor (df), divide by 6.22, the millimolar extinction coefficient of β-NADH at 340 nm, and divide by 0.05 mL, the volume of the coenzyme solution, The NDK enzyme activity was calculated in units/mL, and it is shown in Figure 7b and Table 8 below. 7B, the X-axis represents incubation time (6 hours, 24 hours and 48 hours), the Y-axis represents the NDK enzyme titer, and statistical significance is shown as *** p <0.001.

대조 벡터인 [pEGWTT(CO)+pVBCL]로 형질전환된 코리네박테리움 글루타미쿰 또한 위와 같은 방법으로 배양시작 후 6시간, 24시간 및 48시간(즉, 유도 전 2시간, 유도 후 16시간 및 40시간)에 NDK 효소 역가(units/mL)를 계산하고, 도 7b 및 아래 표 8에 나타내었다.Corynebacterium glutamicum transformed with the control vector [pEGWTT(CO)+pVBCL] was also 6 hours, 24 hours and 48 hours after incubation in the same way as above (ie, 2 hours before induction, 16 hours after induction) and 40 hours), the NDK enzyme titers (units/mL) were calculated, and are shown in Figure 7b and Table 8 below.

5-3: 통계 분석5-3: Statistical Analysis

상기 NDK의 효소 활성 분석 결과를 다음과 같이 통계 처리하였다. 상기 계산 값은 쉬페(Scheffe)의 분석과 커플링된 일원 분산분석(singl-factor ANOVA)을 사후검정(post hoc test)으로 사용하여, 다중의 데이터세트를 비교하였다(* p<0.05, ** p<0.01 및 *** p<0.001). NDK가 과발현되지 않은 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL] 벡터 이용, control 해당)와 NDK가 과발현된 균주([pEGWTT(CO)+pVBCL(CG)] 벡터 이용)를 일원 분산분석을 이용해 통계적 차이를 비교하였다. 그 결과는 도 7b에 나타내었다.The results of the enzyme activity analysis of the NDK were statistically processed as follows. The calculated values were compared with multiple datasets using single-factor ANOVA coupled with Scheffe's analysis as a post hoc test ( * p <0.05, ** p < 0.01 and *** p < 0.001). Statistical difference between the strain without NDK overexpression (using the [pEGWTT(CO)+pVBCL] vector, control) and the strain overexpressing NDK (using the [pEGWTT(CO)+pVBCL(CG)] vector) using one-way ANOVA were compared. The results are shown in Figure 7b.

5-4: 결과 5-4: Result

아래 표 8 및 도 7b에 나타낸 바와 같이, NDK 유전자 과발현 이전인 배양 후 6시간(즉, 유도 전 2시간)에서 두 균주를 비교하였을 때는 p 값이 0.1 이상으로 유의한 통계적 차이가 없었으나, 즉 두 균주의 NDK 활성이 거의 비슷하였다.As shown in Table 8 and Figure 7b below, when the two strains were compared at 6 hours after incubation (ie, 2 hours before induction) before NDK gene overexpression, the p value was 0.1 or more, there was no significant statistical difference, that is, The NDK activity of the two strains was almost similar.

그러나, 배양시작 후 24시간 및 48시간, 즉 유도 후 16시간 및 40시간이 되는 시점에서 두 균주를 비교하였을 때는 p 값이 0.001 이하로 통계적으로 유의한 차이를 확인할 수 있었다. 두 시점 모두에서 NDK가 과발현되지 않은 대조 균주 대비 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK가 과발현된 재조합 코리네박테리움 균주에서 NDK 활성이 유의하게 높았다.However, when the two strains were compared at 24 hours and 48 hours after initiation of culture, that is, 16 hours and 40 hours after induction, a statistically significant difference was confirmed with a p value of 0.001 or less. At both time points, the NDK activity was significantly higher in the recombinant Corynebacterium strain overexpressing NDK derived from Corynebacterium glutamicum compared to the control strain in which the NDK was not overexpressed.

더하여, 각 균주 내에서 시점 간 비교, 즉 배양시작 후 6시간, 24시간 및 48시간에서의 NDK 활성을 비교하였을 때, 배양시작 후 6시간 대비 24시간 및 48시간에서 p 값이 0.05 이하로 유의한 통계적 차이가 있었다.In addition, when comparing the NDK activity at 6 hours, 24 hours and 48 hours after the start of culture, that is, the p value at 24 hours and 48 hours compared to 6 hours after the start of culture is 0.05 or less in each strain. There was one statistical difference.

상기 결과로부터, NDK가 과발현되지 않은 경우와 비교하여, 유도 후 NDK 과발현에 의한 NDK 효소 역가가 배양시작 후 24시간(유도 후 16시간)에 약 6.86배 유의하게 증대되었고, 배양시작 후 48시간(유도 후 40시간)에는 82.31배 유의하게 증대된 것을 확인할 수 있었다(아래 표 8 참조).From the above results, compared to the case in which NDK was not overexpressed, the NDK enzyme titer by NDK overexpression after induction was significantly increased by about 6.86 times at 24 hours after induction (16 hours after induction), and 48 hours after induction ( 40 hours after induction), it was confirmed that there was a significant increase of 82.31 times (see Table 8 below).

이러한 결과는 본 발명의 재조합 코리네박테리움이 NDK 유전자를 과발현할 뿐만 아니라, 과발현된 NDK 효소의 세포 내 활성 또한 실질적으로 증가하여, 2'-FL 대량생산을 가능하게 하였음을 시사한다.These results suggest that the recombinant Corynebacterium of the present invention not only overexpressed the NDK gene, but also substantially increased the intracellular activity of the overexpressed NDK enzyme, enabling mass production of 2'-FL.

2'-FL 생산용 코리네박테리움 균주에서 발현된 NDK 효소 역가NDK enzyme titer expressed in Corynebacterium strain for 2'-FL production 배양시간incubation time NDK 효소 역가 (units/ml)NDK enzyme titer (units/ml) pEGWTT(CO)+pVBCL(control)pEGWTT(CO)+pVBCL(control) pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG)pEGWTT(CO)+pVBCLN(CG) 평균값medium 표준편차Standard Deviation 평균값medium 표준편차Standard Deviation 6 hr6 hours 0.0350.035 0.0050.005 0.55 0.0130.013 24 hr24 hours 0.370.37 0.170.17 2.542.54 0.0340.034 48 hr48 hours 0.130.13 0.0670.067 10.710.7 0.700.70

결론conclusion

본 발명에서는 2'-푸코실락토오스를 생산하는 숙주세포로서 코리네박테리움 균주를 선정하였는데, 특히 코리네박테리움 글루타미쿰 균주는 종래에 사용하던 대장균과는 달리 GRAS로 인정된 균주일 뿐만 아니라, 엔도톡신을 생산하지 않으며, 식품첨가물인 아미노산 및 핵산의 산업적 생산에 널리 이용되고 있는 균주이다. 따라서, 코리네박테리움 글루타미쿰은 식품 및 의약품 소재의 생산을 위해 적합한 균주라 할 수 있고, 안전성 측면에 대한 소비자에 대한 우려를 불식시킬 수 있는 장점이 있다.In the present invention, a Corynebacterium strain was selected as a host cell for producing 2'-fucosyllactose. In particular, the Corynebacterium glutamicum strain is not only a strain recognized as GRAS, unlike the conventionally used E. coli. , it does not produce endotoxin, and is a strain widely used in the industrial production of amino acids and nucleic acids, which are food additives. Therefore, Corynebacterium glutamicum can be said to be a suitable strain for the production of food and pharmaceutical materials, and has the advantage of dispelling concerns about the safety aspect of consumers.

본 발명에서는 본 발명의 제조예 1에 따른 재조합 벡터를 코리네박테리움에 형질전환하여 NDK를 과발현하는 재조합 코리네박테리움을 제조하였다(제조예 2). 본 발명의 NDK를 과발현하는 재조합 코리네박테리움은 NDK를 과발현하지 않는 대조 균주 대비 2'-푸코실락토오스를 대량 생산하였다. 특히, 코리네박테리움 글루타미쿰을 발현 균주로 하여 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 NDK를 과발현한 경우에 2'-푸코실락토오스의 생산량이 유의하게 증가하였다(실시예 2). 또한, NDK를 과발현하지 않는 대조 균주 대비 본 발명의 재조합 코리네박테리움은 세포 내외에서 증가된 2'-푸코실락토오스 생산을 나타내었고(실시예 3), 유가식 배양에서 또한 2'-푸코실락토오스 생산 농도 및 생산성을 크게 개선하였으며(실시예 4), 유의하게 증가된 세포 내 NDK 활성을 나타내었다(실시예 5).In the present invention, the recombinant vector according to Preparation Example 1 of the present invention was transformed into Corynebacterium to prepare a recombinant Corynebacterium overexpressing NDK (Preparation Example 2). Recombinant Corynebacterium overexpressing NDK of the present invention produced a large amount of 2'-fucosyllactose compared to a control strain that does not overexpress NDK. In particular, when Corynebacterium glutamicum-derived NDK was overexpressed using Corynebacterium glutamicum as an expression strain, the production of 2'-fucosyllactose was significantly increased (Example 2). In addition, compared to the control strain that does not overexpress NDK, the recombinant Corynebacterium of the present invention exhibited increased 2'-fucosyllactose production inside and outside the cell (Example 3), and also 2'-fucosyl in fed-batch culture Lactose production concentration and productivity were greatly improved (Example 4), and showed a significantly increased intracellular NDK activity (Example 5).

상기 결과로부터 본 발명자들은 본 발명의 재조합 코리네박테리움을 이용하면, 조효소 엔지니어링을 통한 2'-푸코실락토오스의 생물학적 대량생산이 실질적으로 가능하여, 산업적 대량생산에 유용하게 사용될 수 있음을 확인하였다.From the above results, the present inventors confirmed that, using the recombinant Corynebacterium of the present invention, biological mass production of 2'-fucosyllactose through coenzyme engineering is substantially possible, and it can be usefully used for industrial mass production. .

<110> Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation <120> Biological production method of human milk oligosaccharide by cofactor engineering <130> PN210219 <160> 12 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 411 <212> DNA <213> Corynebacterium glutamicum <400> 1 atgactgaac gtactctcat ccttatcaag ccagacggtg ttaccaacgg acacgtcggc 60 gaaatcatcg cacgtattga gcgcaagggc ctgaagctcg ctgctctgga tctgcgtgtt 120 gcagaccgcg agaccgctga aaagcactac gaagagcacg ctgacaagcc attcttcggt 180 gagctcgttg aattcatcac ctctgcacct ctgatcgcag gcatcgtcga aggcgagcgt 240 gcaatcgatg catggcgtca gcttgctggt ggcaccgacc cagttgctaa ggcaacccca 300 ggcaccatcc gcggcgattt cgcactgact gttggagaga acgttgttca cggttctgat 360 tccccagagt ccgctgagcg cgagatctcc atctggttcc ctaacctgta a 411 <210> 2 <211> 411 <212> DNA <213> Corynebacterium ammoniagenes <400> 2 atgactgaac gtacactcat ccttattaag ccagacggcg ttgcaaacgg ccatgtcggt 60 gacatcatcg cacgcatcga gcgcaagggc ctcaagctcg tcgagttgga cctgcgcacc 120 gcagaccgcg agaccgctga gaagcactac 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oligosaccharide by cofactor engineering <130> PN210219 <160> 12 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 411 <212> DNA <213> Corynebacterium glutamicum <400> 1 atgactgaac gtactctcat ccttatcaag ccagacggtg ttaccaacgg acacgtcggc 60 gaaatcatcg cacgtattga gcgcaagggc ctgaagctcg ctgctctgga tctgcgtgtt 120 gcagaccgcg agaccgctga aaagcactac gaagagcacg ctgacaagcc attcttcggt 180 gagctcgttg aattcatcac ctctgcacct ctgatcgcag gcatcgtcga aggcgagcgt 240 gcaatcgatg catggcgtca gcttgctggt ggcaccgacc cagttgctaa ggcaacccca 300 ggcaccatcc gcggcgattt cgcactgact gttggagaga acgttgttca cggttctgat 360 tccccagagt ccgctgagcg cgagatctcc atctggttcc ctaacctgta a 411 <210> 2 <211> 411 <212> DNA <213> Corynebacterium ammoniagenes <400> 2 atgactgaac gtacactcat ccttattaag ccagacggcg ttgcaaacgg ccatgtcggt 60 gacatcatcg cacgcatcga gcgcaagggc ctcaagctcg tcgagttgga cctgcgcacc 120 gcagaccgcg agaccgctga gaagcactac gaagagcact ccgataagcc attcttcggt 180 gaactcgtag aattcatcac ttctgcacca ctgattgctg gcatcgtcga aggcgagcgc 240 gcaattgacg 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atgttcacca tcaataatca gtttgttttc tggctgggct 1800 ctggctgtgc actcatcctc gccgttttac tctttttcgc caaaacggat gcgccctctt 1860 ctgccacggt tgccaatgcg gtaggtgcca accattcggc atttagcctt aagctggcac 1920 tggaactgtt cagacagcca aaactgtggt ttttgtcact gtatgttatt ggcgtttcct 1980 gcacctacga tgtttttgac caacagtttg ctaatttctt tacttcgttc tttgctaccg 2040 gtgaacaggg tacgcgggta tttggctacg taacgacaat gggcgaatta cttaacgcct 2100 cgattatgtt ctttgcgcca ctgatcatta atcgcatcgg tgggaaaaac gccctgctgc 2160 tggctggcac tattatgtct gtacgtatta ttggctcatc gttcgccacc tcagcgctgg 2220 aagtggttat tctgaaaacg ctgcatatgt ttgaagtacc gttcctgctg gtgggctgct 2280 ttaaatatat taccagccag tttgaagtgc gtttttcagc gacgatttat ctggtctgtt 2340 tctgcttctt taagcaactg gcgatgattt ttatgtctgt actggcgggc aatatgtatg 2400 aaagcatcgg tttccagggc gcttatctgg tgctgggtct ggtggcgctg ggcttcacct 2460 taatttccgt gttcacgctt agcggccccg gcccgctttc cctgctgcgt cgtcaggtga 2520 atgaagtcgc ttaagcaatc aatgtcggat gcggcgcgag cgccttatcc gaccaacata 2580 tcataacgga gtgatcgcat 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tggtgttgtt 60 ggtgtcgata ttgatgctga tttcatttct gagactggcg ctgcctttgg tcggctcatg 120 cgtagtgagg gtgaaaccac cgttgctatt ggccatgaca tgcgtgattc ctcccctgaa 180 ttggccaagg cgtttgccga tggcgtgact gcacagggtt tggatgttgt tcatttggga 240 ctgacttcta ctgatgagct gtactttgcg tccggaacct tgaagtgtgc tggtgcgatg 300 tttactgcgt cgcataaccc cgctgagtac aacggcatca agttgtgtcg tgcgggtgct 360 cgtccggtcg gtcaggattc tggtttggcc aacatcattg atgatctggt tgagggtgtt 420 ccagcgtttg atggtgagtc aggttcggtt tctgagcagg atttgctgag cgcatatgcc 480 gagtacctca atgagcttgt tgatctgaag aacatccgcc cgttgaaggt tgctgtggat 540 gcggcaaacg gcatgggtgg gttcactgtc cctgaggtat tcaagggtct gccacttgat 600 gttgcgccac tgtattttga gcttgacggc aatttcccca accatgaggc caatcctctg 660 gagcctgcca acctggttga tttgcagaag tttaccgtag agaccggatc tgatatcggt 720 ttggcgttcg acggcgatgc ggatcgttgc ttcgtggtcg atgagaaggg ccagccagtc 780 agcccttcgg cgatctgtgc gatcgtagcg gagcgttact tggagaagct tccgggttcc 840 accatcatcc acaacctgat tacctctaag gctgtgcctg aggtgattgc tgaaaacggt 900 ggcactgcgg tgcgtactcg cgtgggtcac tccttcatca aggcgaagat ggcagagacc 960 ggtgcggcct ttggtggcga gcactctgcg cactactact tcactgagtt cttcaatgcg 1020 gactccggca ttttggctgc gatgcacgtg ctggctgcgc tgggaagcca ggaccagcca 1080 ctcagtgaga tgatggctag gtataaccgg tacgttgctt caggcgagtt gaactcccgt 1140 ttggctaatg cagaggcgca gcaagagcgc acccaggctg tgctcgatgc gttcgctgat 1200 cgcaccgagt ccgtggacac ccttgacggc gtgactgtgg aactcaagga cacctccgcg 1260 tggttcaacg tgcgtgcgtc caacaccgag ccgctgcttc gcctcaatgt tgaagctgca 1320 tcgaaggaag aagtcgatgc gttggtagcg gagattctag ggattatccg cgcataa 1377 <210> 7 <211> 1089 <212> DNA <213> Corynebacterium glutamicum <400> 7 atgactttaa ctgacaacag caaaaacgtt gatgctgtca tcttggtcgg tggcaaaggt 60 acccgactgc gccccctgac cgtcaatact ccaaagccaa tgctgccaac tgctggccac 120 ccattcttga cccacctttt ggcccgcatc aaggccgcag gcatcacca cgtcgtgctg 180 ggaacgtcat tcaaagctga agtcttcgag gaatacttcg gagatggctc cgaaatgggc 240 ttggaaattg aatatgtcgt cgaggatcag cctttgggca ctggtggtgg catccgaaac 300 gtctacgaca agctgcgtca cgatactgcg attgtgttca acggcgatgt gctctccggt 360 gcggatctca acagcattct ggacacccac cgcgaaaagg acgcagatct gaccatgcat 420 ctcgtgcgcg tagctaaccc tcgtgcgttt ggttgcgtcc ccaccgatga ggatggtcgc 480 gtcagcgaat tccttgaaaa gaccgaagat ccaccaaccg atcagatcaa cgccggctgc 540 tacgtgttca agaaggaact catcgagcag atcccggcag gccgagcagt ttccgtcgag 600 cgcgaaacct tccctcagct gttggaagaa ggcaagcgag tcttcggcca cgtcgacgct 660 tcctactggc gcgacatggg caccccaagc gacttcgtcc gcggctcggc tgacctggtc 720 cgcggcattg cgtactcccc attgctcgaa ggcaaaacag gagagtcgct tgtcgacgcc 780 tccgccggcg ttcgcgacgg cgtcctgctg ctcggcggaa ccgtagtcgg ccgcggcact 840 gagatcggtg ccggctgccg cgttgacaac actgttattt tcgacggcgt caccattgaa 900 ccaggtgcgg tcattgaaaa ttccatcatt tcctcgggag cacgcatcgg tgctaatgcg 960 cacatctccg gttgcatcat tggcgagggc gcacaggttg gtgctcggtg tgaactcaac 1020 gcagggatgc gcgtcttccc aggcgttgtg atcccagaca gcggaattcg tttttcgtct 1080 gatcagtag 1089 <210> 8 <211> 903 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> COfuT2 <400> 8 atggcgttta aagtggtgca aatttgcgga ggcttgggta accaaatgtt tcagtacgcc 60 ttcgctaaaa gtttgcaaaa gcattccaac acgccggtgc tgctcgatat cactagcttt 120 gattggtctg atcgcaaaat gcaactggaa ctttttccga ttgacttgcc atacgcctcg 180 gcgaaagaga tcgcgatcgc taaaatgcag cacctcccga agctagtccg cgatgcactg 240 aagtgcatgg gcttcgaccg cgtgtctcaa gaaatcgttt tcgaatacga gccgaagctt 300 ctcaagccaa gccgcctcac ttatttcttc ggctacttcc aggacccacg atactttgat 360 gctatctccc ctttaatcaa gcaaaccttc accctgccac ccccccccga aaacaacaag 420 aataataata agaaagagga agagtatcag tgcaagcttt cactcatcct cgccgctaag 480 aatagcgtgt ttgttcacat ccgtcgcggt gactatgtcg gcattggctg tcagctgggt 540 attgattacc agaagaaggc tcttgagtac atggcaaagc gcgtgccaaa catggaactt 600 ttcgtgtttt gcgaagatct ggaattcaca cagaaccttg accttggata ccctttcatg 660 gatatgacca cccgtgacaa ggaggaagaa gcgtactggg acatgctgct catgcagtct 720 tgccagcacg ccattatcgc aaactccacc tattcgtggt gggcagcgta cttgatcgag 780 aacccagaaa agattattat tggccctaaa cactggttgt tcgggcacga aaacatcctg 840 tgtaaagagt gggtgaaaat cgaatcccat ttcgaggtca aatcccagaa gtataacgca 900 taa 903 <210> 9 <211> 65 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F_mabC_RBS_ndk(ca) <400> 9 gcggaattcg tttttcgtct gatcagtaga gaaaggagag gattgatgac tgaacgtaca 60 ctcat 65 <210> 10 <211> 62 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R_ndk(ca)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term) <400> 10 cggccagtga attcgagctc ggtacccggg gatccggact agttacttgt ttgggaacca 60 ga 62 <210> 11 <211> 65 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> F_mabC_RBS_ndk(cg) <400> 11 gcggaattcg tttttcgtct gatcagtaga gaaaggagag gattgatgac tgaacgtact 60 ctcat 65 <210> 12 <211> 62 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> R_ndk(cg)_SpeI_CC_BamHI_Bb(term) <400> 12 cggccagtga attcgagctc ggtacccggg gatccggact agttacaggt tagggaacca 60 ga 62

Claims (14)

서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK) 유전자, α-1,2-푸코오스 전이효소(α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) 유전자, GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) 유전자, GDP-L-푸코오스 신타아제(GDP-L-fucose synthase, WcaG) 유전자, 락토오즈 퍼미아제(lactose permease, LacY) 유전자, 티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(thiogalactoside transacetylase, LacA) 유전자, 포스포만노뮤타아제(Phosphomannomutase, ManB) 유전자 및 GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터에 의해 형질전환된 재조합 코리네박테리움(Corynebacterium)에 있어서,
상기 코리네박테리움은 코리네박테리움 글루타미쿰 또는 코리네박테리움 암모니아게네스인, 재조합 코리네박테리움.
Nucleotide Diphosphate Kinase (NDK) gene, α-1,2-fucosyltransferase (FucT2) gene comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 , GDP-D-mannose-4,6-dehydratase (GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) gene, GDP-L-fucose synthase (GDP-L-fucose synthase, WcaG) ) gene, lactose permease (LacY) gene, thiogalactoside transacetylase (LacA) gene, phosphomannomutase (ManB) gene and GTP-mannose-1- In the recombinant Corynebacterium transformed by one or more recombinant vectors comprising a phosphate guanyltransferase (GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) gene,
The Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum or Corynebacterium ammoniagenes, recombinant Corynebacterium.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제 유전자는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주로부터 유래된 유전자인 것인, 재조합 코리네박테리움.
The recombinant Corynebacterium according to claim 1, wherein the nucleotide diphosphate kinase gene is a gene derived from a Corynebacterium glutamicum strain.
제1항에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제 유전자는 코리네박테리움 암모니아게네스 균주로부터 유래된 유전자인 것인, 재조합 코리네박테리움.
The recombinant Corynebacterium according to claim 1, wherein the nucleotide diphosphate kinase gene is a gene derived from a Corynebacterium ammoniagenes strain.
제1항에 있어서, 상기 α-1,2-푸코오스 전이효소 유전자는 서열번호 3의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 유전자이거나, 또는 서열번호 8의 뉴클레오타이드 서열로 이루어진 코돈 최적화된 유전자인 것인, 재조합 코리네박테리움.
According to claim 1, wherein the α-1,2- fucose transferase gene is a gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3, or a codon-optimized gene consisting of the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 8, recombinant coryne Bacteria.
다음의 단계를 포함하는 재조합 코리네박테리움의 제조방법:
(a) 서열번호 1 또는 서열번호 2로 표시되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제(Nucleotide Diphosphate Kinase, NDK) 유전자, α-1,2-푸코오스 전이효소(α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) 유전자, GDP-D-만노오스-4,6-데하이드라타아제(GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) 유전자, GDP-L-푸코오스 신타아제(GDP-L-fucose synthase, WcaG) 유전자, 락토오즈 퍼미아제(lactose permease, LacY) 유전자, 티오갈락토시드 트랜스아세틸라아제(thiogalactoside transacetylase, LacA) 유전자, 포스포만노뮤타아제(Phosphomannomutase, ManB) 유전자 및 GTP-만노오스-1-포스페이트 구아닐트랜스퍼라아제(GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) 유전자를 포함하는 1개 이상의 재조합 벡터를 제조하는 단계; 및
(b) 단계 (a)의 1개 이상의 재조합 벡터를 코리네박테리움 균주에 형질전환하는 단계,
여기에서 상기 코리네박테리움은 코리네박테리움 글루타미쿰 또는 코리네박테리움 암모니아게네스임.
A method for producing a recombinant Corynebacterium comprising the steps of:
(a) nucleotide diphosphate kinase (NDK) gene comprising the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2, α-1,2-fucosyltransferase (α-1,2-fucosyltransferase, FucT2) gene, GDP-D-mannose-4,6-dehydratase (GDP-D-mannose-4,6-dehydratase, Gmd) gene, GDP-L-fucose synthase (GDP-L-fucose) synthase, WcaG) gene, lactose permease (LacY) gene, thiogalactoside transacetylase (LacA) gene, Phosphomannomutase (ManB) gene and GTP-mannose -1-phosphate guanyltransferase (GTP-mannose-1-phosphate guanylyltransferase, ManC) preparing one or more recombinant vectors containing the gene; and
(b) transforming the one or more recombinant vectors of step (a) into a Corynebacterium strain,
Here, the Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum or Corynebacterium ammoniagenes.
삭제delete 삭제delete 제7항에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제 유전자는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주로부터 유래된 유전자인 것인, 재조합 코리네박테리움의 제조방법.
The method of claim 7, wherein the nucleotide diphosphate kinase gene is a gene derived from a Corynebacterium glutamicum strain.
제7항에 있어서, 상기 뉴클레오타이드 다이포스페이트 키나아제 유전자는 코리네박테리움 암모니아게네스 균주로부터 유래된 유전자인 것인, 재조합 코리네박테리움의 제조방법.
The method of claim 7, wherein the nucleotide diphosphate kinase gene is a gene derived from a Corynebacterium ammoniagenes strain.
제1항 및 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 재조합 코리네박테리움을 락토오스가 첨가된 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 2'-푸코실락토오스(2'-fucosyllactose)의 생산방법.
A method for producing 2'-fucosyllactose, comprising the step of culturing the recombinant Corynebacterium according to any one of claims 1 and 4 to 6 in a lactose-added medium. .
제12항에 있어서, 상기 배지는 글루코오스를 추가로 포함하는 것인, 2 '-푸코실락토오스의 생산방법.
The method of claim 12, wherein the medium further comprises glucose, 2'-fucosyllactose.
제12항에 있어서, 상기 배양은 i) 글루코오스, ii) 락토오스, 또는 iii) 글루코오스 및 락토오스를 추가로 공급하는 유가식 배양인 것인, 2'-푸코실락토오스의 생산방법.
The method of claim 12, wherein the culture is a fed-batch culture in which i) glucose, ii) lactose, or iii) glucose and lactose are additionally supplied.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101731263B1 (en) 2016-04-25 2017-05-02 서울대학교 산학협력단 Recombinant corynebacterium glutamicum for the production of fucosyllactose and method for the production of 2'-fucosyllactose therefrom
KR20200033320A (en) * 2017-08-01 2020-03-27 올리고사이언스 바이오테크놀로지 게엠베하 Microorganisms to produce human breast milk oligosaccharides

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