KR102575348B1 - 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법 - Google Patents

지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102575348B1
KR102575348B1 KR1020210064915A KR20210064915A KR102575348B1 KR 102575348 B1 KR102575348 B1 KR 102575348B1 KR 1020210064915 A KR1020210064915 A KR 1020210064915A KR 20210064915 A KR20210064915 A KR 20210064915A KR 102575348 B1 KR102575348 B1 KR 102575348B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
microorganism
gene
fatty acid
nucleotide sequence
acid desaturase
Prior art date
Application number
KR1020210064915A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220157166A (ko
Inventor
최종일
Original Assignee
전남대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 전남대학교산학협력단 filed Critical 전남대학교산학협력단
Priority to KR1020210064915A priority Critical patent/KR102575348B1/ko
Publication of KR20220157166A publication Critical patent/KR20220157166A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102575348B1 publication Critical patent/KR102575348B1/ko

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/405Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from algae
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/64Fats; Fatty oils; Ester-type waxes; Higher fatty acids, i.e. having at least seven carbon atoms in an unbroken chain bound to a carboxyl group; Oxidised oils or fats
    • C12P7/6436Fatty acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12YENZYMES
    • C12Y114/00Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14)
    • C12Y114/19Oxidoreductases acting on paired donors, with incorporation or reduction of molecular oxygen (1.14) with oxidation of a pair of donors resulting in the reduction of molecular oxygen to two molecules of water (1.14.19)
    • C12Y114/19001Stearoyl-CoA 9-desaturase (1.14.19.1), i.e. DELTA9-desaturase
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Gastroenterology & Hepatology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

본 발명은 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자를 암호화하는 단리된 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii) 및 이를 이용한 지질 생산 방법에 관한 것으로서, 이에 따라 제조된 클라미도모나스 라인하드티는 지질, 전분 등과 같은 대사 물질을 대량 생산하는데 활용될 것으로 기대된다.

Description

지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법{Method for preparing microorganism with improved lipid productivity into which fatty acid desaturase presumed gene is introduced, and method for manufacturing lipids using the same}
본 발명은 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 유래한 지방산 불포화 효소 유사 유전자를 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)에 도입하여 지질을 생산하는 방법에 관한 것이다.
최근 전세계적으로 화석에너지의 고갈과 지구온난화에 직면하여, 미국을 포함하는 선진국을 중심으로 환경 친화적인 바이오, 수소, 태양 등의 신 재생에너지 활용 및 확산을 위한 정책 입안과 함께 이들 신 재생에너지의 공급과 사용을 촉진하고 있다. 국내에서도 신 재생에너지 개발에 많은 노력을 하고 있지만, 현재 연구 단계에 머물고 있는 실정이다. 바이오 에너지는 재생가능하며, 이산화탄소를 고정함으로서 지구온난화 가속현상을 감소시킬 수 있는 장점이 있는데, 현재로서는 바이오 에탄올, 바이오 부탄올, 바이오 디젤 등에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
상기 바이오 에너지 중에서도, 가장 활발하게 연구가 진행되고 있는 것은 바이오 디젤이다. 바이오 디젤은 바이오 매스에 포함된 지방산(fatty acid)의 트랜스에스테르화(transesterification) 과정에 의해 메틸 에스터 또는 에틸 에스터 형태로 전환되어 생성되는데, 150℃의 인화점을 가지고 있어 인화점이 64℃인 경유에 비해 불이 잘 붙지 않고, 낮은 온도에서 휘발성이 높은 휘발유(45℃보다 안정적이기 때문에 비가연성 액체로 분류되며, 고온에서 불이 붙기 때문에 안정성이 더 높다고 할 수 있다. 또한, 경유와 달리 바이오 디젤은 연소될 때 발암물질 및 돌연변이를 일으키는 유해 가스 방출량이 적으며 기타 배출물이 현저하게 낮은 비독성 에너지로 알려져 있다.
이러한 바이오 디젤은 미세조류를 이용하여 생물학적으로 생산할 수 있다고 알려져 있다. 미세조류는 사료 또는 비료의 용도로 사용되고 있으며, 특히 녹조류에 속하는 스피룰리나(Spirulina sp.), 클로렐라(Chlorella sp.), 두날리엘라(Dunaliella sp.), 노스톡(Nostoc sp.) 등은 건강식품으로도 이용되고 있다. 이러한 미세조류는 태양에너지의 이용효율이 식물에 비하여 약 25배 높기 때문에, 지질의 함량이 우수한 미세조류는 바이오 디젤의 생산을 위한 바이오매스로 사용할 수 있다.
이처럼 지질의 함량이 우수한 미세조류로는 보트리오코코스(Botryococcus sp.)와 키오키트리움(Schiochytrium sp.)이 알려져 있는데, 상기 미세조류는 정상적인 생활환경에서는 지질의 함량이 높지 않지만, 영양공급이 중단된 상태에서 일정 시간이 경과하면, 세포 내에 지질을 축적하는 특성을 나타낸다.
이러한 특성을 이용하여 상기 미세조류를 바이오 디젤의 생산을 위한 바이오 매스로 사용할 수 있으나, 상기 미세조류의 지질함량을 증가시키기 위해서는 상기 미세조류를 배양하여 증식하는 제1 공정과, 상기 증식된 미세조류에 영양공급을 중단하고 일정시간 동안 배양하여 세포 내 지질함량을 증대시키는 제2 공정이 수행되어야 한다. 상기 2 단계 공정에는 과다한 시간이 요구되기 때문에 아직까지는 바이오 디젤의 산업적 생산에 사용되지 못하고 있으므로, 바이오 디젤의 생산을 위한 지질함량이 우수한 미세조류의 개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
특히 바이오 디젤 생산을 위해 사용되고 있는 미세조류의 경우 세포 내의 대사 특성에 관한 연구가 부족하여 지질 생산성 증대를 위한 타겟 유전자 선별이 필요한 실정이다. 즉, 지질 함량이 증가된 재조합 균주를 개발하기 위하여 어떠한 유전자를 증폭해야 하는지에 관한 선행 연구가 부족하다.
이에 본 발명자들은 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 유래한 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자를 과다발현시킬 경우, 과다발현된 재조합 조류(algae)에서 지질 함량이 증가한다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.
이에, 본 발명의 목적은 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 미생물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계를 포함하는 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 다음을 포함하는 지질 생산 방법을 제공하는 것이다:
미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계; 및
상기 미생물을 배양하는 배양 단계.
본 발명의 또 다른 목적은 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 미생물의 지질 생산 용도에 관한 것이다.
본 발명은 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)는 지질 생산성의 증진을 나타낸다.
본 발명자들은 환경에 따른 방사무늬김(Pyropia yezoensis) 유전자의 발현 변화로부터 특이적으로 높게 발현하는 유전자들 중에서 지방산 불포화 효소 유사 유전자를 발견하고 이 유전자를 미세조류 클라미도모나스 라인하드티에 형질전환하여 지질 함량을 평가하였다.
그 결과 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 발현된 재조합 미세조류 클라미도모나스 라인하드티가 지질 생산을 위한 배양 환경에서 야생형에 비하여 더 우수한 성장을 보일 뿐만 아니라 높은 함량의 지질을 합성한다는 것을 확인하였으므로, 이를 이용하여 지질, 전분 등과 같은 대사 물질을 대량 생산하는데 활용될 것으로 기대된다.
이하 본 발명을 더욱 자세히 설명하고자 한다.
본 발명의 일 양태는 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드이다.
상기 서열번호 3으로 표시되는 염기서열은 방사무늬김에서 유래한 지방산 불포화 효소 유사 유전자인 것일 수 있다.
본 발명의 다른 양태는 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터이다.
상기 서열번호 3으로 표시되는 염기서열은 방사무늬김에서 유래한 지방산 불포화 효소 유사 유전자인 것일 수 있다.
본 명세서상의 용어 "벡터(vector)"는 숙주 세포에서 목적 유전자를 발현시키기 위한 수단을 의미한다. 예를 들어, 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터 및 박테리오파아지 벡터, 아데노바이러스 벡터, 레트로바이러스 벡터 및 아데노연관 바이러스 벡터와 같은 바이러스 벡터를 포함한다.
상기 재조합 벡터로 사용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사용되는 플라스미드(예를 들면, pSC101, pGV1106, pACYC177, ColE1, pKT230, pME290, pBR322, pUC8/9, pUC6, pBD9, pHC79, pIJ61, pLAFR1, pHV14, pGEX 시리즈, pET 시리즈 및 pUC19 등), 파지(예를 들면, λgt4λB, λ-Charon, λΔz1 및 M13 등) 또는 바이러스 (예를 들면, SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
상기 방사무늬김에서 유래한 지질 생산성을 증가시키는 지방산 불포화 효소 유사 유전자를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 서열은, 서열번호 4의 아미노산 서열을 포함하는 펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드 서열일 수 있으며, 예를 들어, 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오타이드일 수 있다.
또는, 상기 폴리뉴클레오타이드는 상기 서열번호 3의 염기서열에 대하여 실질적 동일성을 갖는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 것일 수 있다.
상기의 실질적인 동일성은 각각의 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 뉴클레오타이드 서열을 최대한 대응되도록 정렬하고, 그 서열을 분석하여, 상기 임의의 다른 뉴클레오타이드 서열이 각각의 뉴클레오타이드 서열과 70% 이상, 90% 이상, 또는 98% 이상의 서열 상동성을 갖는 것을 의미한다.
본 발명의 또 다른 양태는 상기 재조합 벡터로 형질전환된 숙주 세포에 관한 것이다.
본 발명의 일 예에서, 목적 단백질이 삽입된 발현벡터를 숙주 세포에 삽입함 으로써 지방 생산능력이 향상된 형질전환체를 만들 수 있으며, 상기 형질전환체는 상기 재조합 벡터를 적절한 숙주 세포에 도입시킴으로써 얻어진 것일 수 있다. 상기 숙주세포는 상기 발현벡터를 안정되면서 연속적으로 클로닝 또는 발현시킬 수 있는 세포로서 당업계에 공지된 어떠한 숙주 세포도 이용할 수 있다.
상기 방사무늬김에서 유래한 지방산 불포화 효소 유사 유전자 또는 이를 포함하는 재조합 벡터의 숙주 세포 내로의 운반(도입)은, 당업계에 널리 알려진 운반 방법을 사용할 수 있다. 상기 운반 방법은 예를 들어, 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법 또는 전기 천공 방법 등을 사용할 수 있고, 숙주 세포가 진핵 세포인 경우에는, 미세 주입법, 칼슘 포스페이트 침전법, 전기 천공법, 리포좀매개 형질감염법 및 유전자 밤바드먼트 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.
상기 형질전환된 숙주 세포를 선별하는 방법은 선택 표지에 의해 발현되는 표현형을 이용하여, 당업계에 널리 알려진 방법에 따라 용이하게 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기 선택 표지가 특정 항생제 내성 유전자인 경우에는, 상기 항생제가 함유된 배지에서 형질전환체를 배양함으로써 형질전환체를 용이하게 선별할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 미생물이다.
본 발명에 있어서 상기 미생물은 조류(algae)인 것일 수 있고, 예를 들어, 클라미도모나스 라인하드티인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김에서 유래한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계를 포함하는 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법이다.
본 발명에 있어서 상기 미생물은 조류인 것일 수 있고, 예를 들어, 클라미도모나스 라인하드티인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김에서 유래한 것일 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 다음을 포함하는 지질 생산 방법이다:
미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계; 및
상기 미생물을 배양하는 배양 단계.
본 발명에 있어서 상기 미생물은 조류인 것일 수 있고, 예를 들어, 클라미도모나스 라인하드티인 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김에서 유래한 것일 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 지질 생산 방법은 배양 단계의 수행 후 미생물 및 이의 배양액으로부터 지질을 회수하는 회수 단계를 추가적으로 포함하는 것일 수 있다.
본 발명의 일 구현예에서, 상기 형질전환된 클라미도모나스 라인하드티는 서열번호 3의 염기서열을 포함하는 폴리뉴클레오타이드가 도입되지 않은 야생형 대조군에 비하여 지질의 함량이 높아져 바이오디젤 생산량이 현저히 증가되는 효과를 나타내었고, 이는 향후 바이오 디젤 생산에 활용될 수 있다.
상기 바이오 디젤은 바이오 매스에 포함된 지방산(fatty acid)의 트랜스에스테르화(transesterification) 과정에 의해 메틸 에스터(methyl ester) 또는 에틸 에스터(ethyl ester) 형태로 전환된 것일 수 있고, 예를 들어, 메틸 에스터의 형태인 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자를 암호화하는 단리된 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii) 및 이를 이용한 지질 생산 방법에 관한 것으로서, 이에 따라 제조된 클라미도모나스 라인하드티는 지질, 전분 등과 같은 대사 물질을 대량 생산하는데 활용될 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자가 발현된 재조합 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)의 야생형 대비 지질 함량을 보여주는 그래프이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 특정 물질의 농도를 나타내기 위하여 사용되는 "%"는 별도의 언급이 없는 경우, 고체/고체는 (중량/중량)%, 고체/액체는 (중량/부피)%, 그리고 액체/액체는 (부피/부피)%이다.
실시예 1: 방사무늬김으로부터 RNA 추출 및 cDNA합성
방사무늬김(Pyropia yezoensis)은 국립수산과학원 해조류연구센터로부터 분양 받아 사용하였다. 구체적으로, MGM(Modified Grund Media) 배지를 C10H14O6N2Na22H2O(Na2EDTA) 3.72 g, FeSO47H2O 0.28 g, Na2HPO412H2O 10.74 g, NaNO3 42.5 g, MnCl27H2O 0.019197 g 및 비타민 B12(Cyanocobalamin) 1 mg를 포함한 멸균된 해수 1리터(ℓ)를 사용하여 제조하였다. 그 다음, 방사무늬김을 MGM 배지에 넣고, 식물 배양 접사(Plant culture dish; 100 X 40 mm)에 100 mL의 부피로 첨가한 후, 광도 >20 umol photon m-2s-1, 12:12 명(Light):암(Dark) 사이클, 온도 12℃를 유지하여 1 내지 10주 동안 배양하였다.
방사무늬김 엽상체 100 mg을 액체질소로 냉동시켜 멸균된 막자 사발로 잘게 분쇄하였다. RNA 정제 키트(RNA purification kit, QIAGEN RNeasy®Mini kit)를 사용하여, 가루가 된 조직 100 mg을 1.5 mL 마이크로 센트리퓨즈(micro centrifuge) 튜브에 넣고 450 uL RLT 버퍼를 넣고 교반한 후, QIAshredder 스핀 컬럼(spin column)에 옮겨 2분 동안 15000 rpm으로 원심분리하였다.
그 다음, 분리된 버퍼에 에탄올(ethanol) 200 uL 볼륨을 섞어주고, RNeasy 스핀 컬럼(spin column)에 걸어 15초 >8000 g로 원심분리하였다. 떨어진 버퍼를 제거하고 컬럼에 700 uL RW1 버퍼로 15초 >8000 g로 세척 후, 떨어진 버퍼를 제거하고 500 uL RPE 버퍼로 15초, 2분 >8000 g로 2번 세척하였다. 컬럼을 새로운 1.5 mL 마이크로 센트리퓨즈 튜브에 옮겨 30 내지 50 uL의 RNase 제거수(RNase-free water)를 첨가하고 1분 >8000 g로 원심분리 후 각각의 RNA 시료를 수득하였다.
Biodrop(Biochrom, Germany)을 흡광도 230 nm와 흡광도 280 nm의 파장 범위로 설정하고 RNase 제거수 2 uL를 스팟에 넣고 베이스(base)를 잡았다. 상기 RNA 시료 2 uL를 스팟에 넣고 흡광도 260 nm를 통해 RNA 정량 값을 확인하였다.
상기 정량한 2 uL RNA 시료를 키트(Transcriptor Fiest Strand cDNA Synthesis Kit, Roche, Germany)를 사용하여 cDNA를 합성하였다. 구체적으로, 정량된 각각의 2 uL RNA 시료에 올리고-dT 1 uL와 DEPC-water를 이용하여 총 13 uL로 맞춰 65℃에서 10분 동안 인큐베이션(incubation)하였다. 처리 후 RT reaction(5x) 4 uL, 역전사효소(Reverse transcriptase) 1 uL, RNase 억제제(inhibitor) 0.5 uL, DNTP 2 uL를 첨가하여 50℃에서 60분, 85℃에서 5분 동안 인큐베이션(incubation)하여 각각의 cDNA를 합성하였다.
이후 합성된 cDNA에서 지방산 불포화 효소(fatty acid desaturase) 유사 유전자를 하기 표 1의 프라이머를 사용하여 PCR 증폭하였다. 얻어진 지방산 불포화 효소 유사 유전자의 염기서열 및 아미노산 서열은 하기 표 1과 같다.
서열번호 명칭 서열 (5'->3')
1 forward primer ATGCCTCAGCCAGCAGAGT
2 reverse primer CGATCTGCCCATTAGTGCGCCC
3 fatty acid desaturase 유사 유전자 코딩 염기서열 ATGCCTCAGCCAGCAGAGTTAACTACACGAGCACCAGAAGCGCCGCTGCTACATGCTTTTGCAATGGTTATTGGCTTGTTTTTGCCGTTTCTTGGGTTGGTTGTCGCGATGTGGCTTGCATGGCAGTACGGTTGGTTTGATAGAACGCAGTTTTTAATTTTAGCGATTGGCTATCTACTAACAGGATTAGGGATTACATTAGGTTACCATCGTATGTTGACACATCGCGCATTTGAAACTTATCCAGTTATTCGTGCTTTCTGGATGATGCTGGGCGCTTTGTCGGTGCAAATGTCACCGCTTGATTGGTGCGCAACCCACCGTAAACATCATGCGCTCAGTGATCGACCTGGCGACCCACATTCGCCTCATGAGTATGCACCTAGTTATCTCAATACAATAAAAGGCTTATGGTATGCACATAGCGGCTGGCTGTTAACCACAGGACATATTATCAAGACGGACCATAATCGATACGTCCCAGATCTGGTGAAAGATCCGATAGCCCAATGGATTCATCGTACTTGGGTGCCTTTGTGGTACCCATTAGCATTTCTGATACCAACAGCTATTTCATGGTTGATTACTGGCACTGGGCAGGGCGCACTAATGGGCAGATCG
4 fatty acid desaturase 유사 단백질 아미노산 서열 MPQPAELTTRAPEAPLLHAFAMVIGLFLPFLGLVVAMWLAWQYGWFDRTQFLILAIGYLLTGLGITLGYHRMLTHRAFETYPVIRAFWMMLGALSVQMSPLDWCATHRKHHALSDRPGDPHSPHEYAPSYLNTIKGLWYAHSGWLLTTGHIIKTDHNRYVPDLVKDPIAQWIHRTWVPLWYPLAFLIPTAISWLITGTGQGALMGRS
실시예 2: 재조합 클라미도모나스의 제조
상기 증폭된 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)에서 지질 생산에 영향을 미치는지를 확인하였다.
구체적으로, 서열번호 5 및 2의 PCR 프라이머 쌍을 이용하여 지방산 불포화 효소 유사 유전자를 PCR 증폭한 후, 키트(GeneArt® Chlamydomonas TOPO® Engineering Kits (A14264))의 벡터 pChlamy_3/D-TOPO를 이용하여 유전자를 발현시켰다.
서열번호 명칭 서열 (5'->3')
5 forward primer CACCATGCCTCAGCCAGCAGAGT
2 reverse primer CGATCTGCCCATTAGTGCGCCC
벡터 pChlamy_3/D-TOPO가 히그로마이신(hygromycin) 내성유전자를 가지므로, 야생형인 클라미도모나스 라인하드티 C137에 gene pulse(Bio-Rad)를 이용하여 전기천공법으로 형질 전환하였으며 2 내지 3주 동안 배양한 후, 15 mg/L 히그로마이신이 첨가된 배지에서 선별하여 형질전환체를 수득하였다.
실시예 3: 재조합 클라미도모나스에서의 지질 함량 확인
지방산 불포화 효소 유사 유전자가 발현된 재조합 클라미도모나스 라인하드티와 야생형 클라미도모나스 라인하드티를 MBBM(Modified Bold's Basal Medium) 배지에 넣은 다음 광도 20 umol photon m-2s-1, 12:12 명:암 사이클, 온도 20℃를 유지하여 7일 동안 배양하였다.
이후 배양이 끝난 균주들의 지질 함량을 공지된 방법에 따라 FA 메틸 에스터(FA methyl esters; FAMEs)의 형태로 추출하여 분석하였다.
구체적으로, 5 mg의 동결 건조된 균주 세포를 1 mL 2 M NaOH-CH3OH 용액에 현탁하고 실온(room temperature; RT)에서 1시간 동안 흔들며(110 rpm) 75℃에서 15분 동안 배양하였다. 냉각 후, 혼합물에 4 M HCl-CH3OH 1 mL를 첨가하고 HCl을 사용하여 pH를 2.0 미만으로 조정한 다음 75℃에서 15분 동안 인큐베이션하였다. 그 후, FAME을 1 mL 헥산으로 추출하고 손으로 30초 동안 흔들어 준 다음 3,500 g에서 2분 동안 원심분리하였다.
도 1에서 확인할 수 있듯이, 방사무늬김 유래 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 발현된 재조합 클라미도모나스 라인하드티에서는 75.73 mg/L의 지질량이 얻어졌으며, 야생형 클라미도모나스 라인하드티에서 측정된 51.21 mg/L에 비하여 높은 지질량을 갖는 것이 확인되었다.
<110> INDUSTRY FOUNDATION OF CHONNAM NATIONAL UNIVERSITY <120> Method for preparing microorganism with improved lipid productivity into which fatty acid desaturase presumed gene is introduced, and method for manufacturing lipids using the same <130> PN210206 <160> 5 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer <400> 1 atgcctcagc cagcagagt 19 <210> 2 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> reverse primer <400> 2 cgatctgccc attagtgcgc cc 22 <210> 3 <211> 621 <212> DNA <213> Unknown <220> <223> Pyropia yezoensis <400> 3 atgcctcagc cagcagagtt aactacacga gcaccagaag cgccgctgct acatgctttt 60 gcaatggtta ttggcttgtt tttgccgttt cttgggttgg ttgtcgcgat gtggcttgca 120 tggcagtacg gttggtttga tagaacgcag tttttaattt tagcgattgg ctatctacta 180 acaggattag ggattacatt aggttaccat cgtatgttga cacatcgcgc atttgaaact 240 tatccagtta ttcgtgcttt ctggatgatg ctgggcgctt tgtcggtgca aatgtcaccg 300 cttgattggt gcgcaaccca ccgtaaacat catgcgctca gtgatcgacc tggcgaccca 360 cattcgcctc atgagtatgc acctagttat ctcaatacaa taaaaggctt atggtatgca 420 catagcggct ggctgttaac cacaggacat attatcaaga cggaccataa tcgatacgtc 480 ccagatctgg tgaaagatcc gatagcccaa tggattcatc gtacttgggt gcctttgtgg 540 tacccattag catttctgat accaacagct atttcatggt tgattactgg cactgggcag 600 ggcgcactaa tgggcagatc g 621 <210> 4 <211> 207 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> Pyropia yezoensis <400> 4 Met Pro Gln Pro Ala Glu Leu Thr Thr Arg Ala Pro Glu Ala Pro Leu 1 5 10 15 Leu His Ala Phe Ala Met Val Ile Gly Leu Phe Leu Pro Phe Leu Gly 20 25 30 Leu Val Val Ala Met Trp Leu Ala Trp Gln Tyr Gly Trp Phe Asp Arg 35 40 45 Thr Gln Phe Leu Ile Leu Ala Ile Gly Tyr Leu Leu Thr Gly Leu Gly 50 55 60 Ile Thr Leu Gly Tyr His Arg Met Leu Thr His Arg Ala Phe Glu Thr 65 70 75 80 Tyr Pro Val Ile Arg Ala Phe Trp Met Met Leu Gly Ala Leu Ser Val 85 90 95 Gln Met Ser Pro Leu Asp Trp Cys Ala Thr His Arg Lys His His Ala 100 105 110 Leu Ser Asp Arg Pro Gly Asp Pro His Ser Pro His Glu Tyr Ala Pro 115 120 125 Ser Tyr Leu Asn Thr Ile Lys Gly Leu Trp Tyr Ala His Ser Gly Trp 130 135 140 Leu Leu Thr Thr Gly His Ile Ile Lys Thr Asp His Asn Arg Tyr Val 145 150 155 160 Pro Asp Leu Val Lys Asp Pro Ile Ala Gln Trp Ile His Arg Thr Trp 165 170 175 Val Pro Leu Trp Tyr Pro Leu Ala Phe Leu Ile Pro Thr Ala Ile Ser 180 185 190 Trp Leu Ile Thr Gly Thr Gly Gln Gly Ala Leu Met Gly Arg Ser 195 200 205 <210> 5 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> forward primer <400> 5 caccatgcct cagccagcag agt 23

Claims (11)

  1. 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드.
  2. 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터.
  3. 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 지질 생산성이 증진된 미생물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 미생물은 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)인 것인, 지질 생산성이 증진된 미생물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 유래한 것인, 지질 생산성이 증진된 미생물.
  6. 미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계를 포함하는 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 미생물은 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)인 것인, 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 유래한 것인, 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법.
  9. 다음을 포함하는 지질 생산 방법:
    미생물을 서열번호 3으로 표시되는 염기서열로 이루어진 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환하는 형질전환 단계; 및
    상기 미생물을 배양하는 배양 단계.
  10. 제9항에 있어서, 상기 미생물은 클라미도모나스 라인하드티(Chlamydomonas reinhardtii)인 것인, 지질 생산 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 폴리뉴클레오타이드는 방사무늬김(Pyropia yezoensis)에서 유래한 것인, 지질 생산 방법.
KR1020210064915A 2021-05-20 2021-05-20 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법 KR102575348B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210064915A KR102575348B1 (ko) 2021-05-20 2021-05-20 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020210064915A KR102575348B1 (ko) 2021-05-20 2021-05-20 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220157166A KR20220157166A (ko) 2022-11-29
KR102575348B1 true KR102575348B1 (ko) 2023-09-06

Family

ID=84235473

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020210064915A KR102575348B1 (ko) 2021-05-20 2021-05-20 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102575348B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101894192B1 (ko) 2017-07-31 2018-08-31 전남대학교산학협력단 방사무늬김 유래의 열 충격 단백질 70을 발현하는 재조합 조류 및 이를 이용한 지질 생산방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102020109B1 (ko) * 2017-07-31 2019-09-10 전남대학교산학협력단 방사무늬김 유래의 망가니즈 슈퍼옥사이드 디스뮤타제를 발현하는 재조합 조류 및 이를 이용한 지질 생산방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101894192B1 (ko) 2017-07-31 2018-08-31 전남대학교산학협력단 방사무늬김 유래의 열 충격 단백질 70을 발현하는 재조합 조류 및 이를 이용한 지질 생산방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20220157166A (ko) 2022-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2723620C2 (ru) Система, способы и композиции для биопереработки
CN103906845B (zh) 在重组微生物细胞中制备奇数链脂肪酸衍生物
KR102072048B1 (ko) 개선된 에스테르 신타아제 특성을 갖는 효소 변이체
AU2015277857A1 (en) Method for producing lipid
WO2014091718A1 (ja) 微細藻類の培養方法及び培養システム
Zhu et al. Efficient utilization of carbon to produce aromatic valencene in Saccharomyces cerevisiae using mannitol as the substrate
CN101748069A (zh) 一种重组蓝藻
KR101525319B1 (ko) 신규한 마이크래티니엄 이너멈 nlp-f014 균주 및 이의 용도
KR102575348B1 (ko) 지방산 불포화 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법
US20120178134A1 (en) Enhancement of biomass production by disruption of light energy dissipation pathways
KR102575346B1 (ko) 파시클린 도메인 함유 단백질 유전자가 도입된 지질 생산성이 증진된 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법
CN106604990A (zh) 具有改进的特性的ω‑羟化酶相关的融合多肽
KR102575345B1 (ko) 2-아미노-3-카르복시뮤코네이트-6-세미알데히드 탈카르복실라제 추정 유전자가 도입된 질소원 고갈 스트레스 저항성 미생물의 제조방법 및 이를 이용한 지질 생산 방법
KR101894192B1 (ko) 방사무늬김 유래의 열 충격 단백질 70을 발현하는 재조합 조류 및 이를 이용한 지질 생산방법
KR102020109B1 (ko) 방사무늬김 유래의 망가니즈 슈퍼옥사이드 디스뮤타제를 발현하는 재조합 조류 및 이를 이용한 지질 생산방법
KR101857260B1 (ko) 산화적 스트레스에 대한 저항성을 증가시키는 김 유래 돌연변이 아스코베이트 페록시다제 폴리뉴클레오타이드가 도입된 균주 및 이를 이용한 지질 생산 방법
KR20230151687A (ko) 타이로신 3-모노옥시제네이즈 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 향상된 미생물 및 이를 이용한 지질 생산 방법
KR20230151310A (ko) 글루타티온 과산화효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 향상된 미생물 및 이를 이용한 지질 생산 방법
KR20230150147A (ko) 아미도기 가수분해 효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 향상된 미생물 및 이를 이용한 지질 생산 방법
KR20230151313A (ko) 마이오-이노시톨-1-포스페이트 합성효소 유사 유전자가 도입된 지질 생산성이 향상된 미생물 및 이를 이용한 지질 생산 방법
CN107400673B (zh) 一种集胞藻pcc6803的突变株及其应用
CN109486835B (zh) 一种源于蓝藻的产烷烃关键基因突变子及其应用
KR20240055933A (ko) Adp/atp 캐리어 단백질-유사 단백질을 코딩하는 지질 함량이 증가된 미생물
KR20240055934A (ko) 아르기니노숙시네이트 리아제-유사 단백질을 코딩하는 지질 함량이 증가된 미생물
CN105924512A (zh) 一种与油脂含量相关的GhLPAAT5-like蛋白及其编码基因与应用

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right