KR102611978B1 - A microorganism having enhanced productivity of succinate and a method for producing succinate using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물 및 상기 미생물을 이용한 숙신산 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microorganism of the Escherichia genus containing an FdrA variant or a polynucleotide encoding the variant, and a method for producing succinic acid using the microorganism.

Description

숙신산 생산성이 향상된 미생물 및 이를 이용한 숙신산 생산 방법{A microorganism having enhanced productivity of succinate and a method for producing succinate using the same}Microorganism with enhanced succinic acid productivity and method for producing succinate using the same {A microorganism having enhanced productivity of succinate and a method for producing succinate using the same}

본 발명은 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물 및 상기 미생물을 이용한 숙신산 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microorganism of the Escherichia genus containing an FdrA variant or a polynucleotide encoding the variant, and a method for producing succinic acid using the microorganism.

숙신산은 TCA 회로의 중간 대사 산물로, 가장 단순한 이카르복실 유기산이다. 숙신산을 이용하여 여러가지 폴리에스테르 화합물을 제조할 수 있기 때문에, 숙신산은 식료품, 의류, 의약, 플라스틱 등 산업적인 유도체로 여러 방면에 활용되며 석유화학 기술의 한 축을 담당할 정도로 그 용도가 다양하다 (Willke et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 66:131, 2004). 숙신산의 세계시장은 현재 약 20조 원 규모로 형성되어 있고, 지금까지 생산 플랫폼의 대부분은 화학합성을 통한 생산이었으나, 생물 공정을 통한 숙신산 생산의 비중이 상당히 높아지고 있으며, 이에 생물공학적인 방법을 통하여 숙신산을 대량생산하는 플랫폼은 재생 가능한 에너지 자원의 활용 및 환경오염의 방지 등 여러 가지 이유로 그 중요성이 점점 대두되고 있다.Succinic acid is an intermediate metabolite of the TCA cycle and is the simplest dicarboxylic organic acid. Since succinic acid can be used to produce various polyester compounds, succinic acid is used as an industrial derivative in various fields such as foods, clothing, medicine, and plastics, and its uses are so diverse that it plays an important role in petrochemical technology (Willke et al., Appl. Microbiol. Biotechnol., 66:131, 2004). The global market for succinic acid is currently worth about 20 trillion won, and most of the production platforms so far have been production through chemical synthesis, but the proportion of succinic acid production through biological processes is increasing significantly, and biotechnology methods are being used to produce succinic acid. Platforms for mass production of succinic acid are becoming increasingly important for various reasons, such as utilization of renewable energy resources and prevention of environmental pollution.

숙신산을 생산하기 위한 방법으로는, 배양 배지의 성분을 다르게 함으로써 숙신산을 생산하는 방법으로, 유청을 이용한 숙신산의 생산방법(한국등록특허 10-0301960호)이 있는데, 낙농 산업에서 나오는 폐기물인 유청을 전처리 과정 없이 바로 배양원료로 이용하였기 때문에 배양 효율이 떨어지며, 질소원으로는 값비싼 효모 추출물을 사용한 결과 경제성 배지를 완전히 달성하지 못하는 문제점이 있다.As a method for producing succinic acid, there is a method of producing succinic acid by varying the components of the culture medium, and there is a method of producing succinic acid using whey (Korean Patent No. 10-0301960), which uses whey, a waste product from the dairy industry. Because it was used directly as a culture raw material without pretreatment, the culture efficiency was low, and as a result of using expensive yeast extract as a nitrogen source, there was a problem in that it was not possible to completely achieve an economical medium.

이에, 숙신산의 수요 증가에 따라 효과적인 숙신산 생산능 증가를 위한 연구가 여전히 필요한 실정이다.Accordingly, as the demand for succinic acid increases, research is still needed to increase effective succinic acid production capacity.

KRKR 10-2020-0038377 10-2020-0038377 AA

본 발명의 하나의 목적은 서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 숙신산 생산능을 갖는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물을 제공하는 것이다.One object of the present invention is to produce succinic acid, which includes an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to position 296 of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or a polynucleotide encoding the variant. The goal is to provide microorganisms of the Escherichia genus with productive capacity.

본 발명의 다른 하나의 목적은 서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 숙신산 생산 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to position 296 of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or a polynucleotide encoding the variant. To provide a method for producing succinic acid comprising culturing microorganisms of the Escherichia genus in a medium.

이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 발명에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 발명에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 발명의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 발명의 범주가 제한된다고 볼 수 없다. 또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.This is explained in detail as follows. Meanwhile, each description and embodiment disclosed in the present invention may also be applied to each other description and embodiment. That is, all combinations of the various elements disclosed in the present invention fall within the scope of the present invention. Additionally, the scope of the present invention cannot be considered to be limited by the specific description described below. Additionally, numerous papers and patent documents are referenced and citations are indicated throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety to more clearly explain the content of the present invention and the level of technical field to which the present invention pertains.

본 발명의 하나의 양태는 서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물을 제공한다.One aspect of the present invention is an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to position 296 of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or a polynucleotide encoding the variant, S Provides microorganisms of the Escherichia genus.

본 발명에서 용어, "FdrA(putative acyl-CoA synthetase FdrA 또는 Putative acyl-CoA synthetase with NAD(P)-binding Rossmann-fold domain)"는 기능이 알려지지 않은 효소이다. 구체적으로, ECK0511, G6287, b0518, ylbD와 같은 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 상기 FdrA의 단백질 및 유전자 서열은 공지의 데이터 베이스인 NCBI Genbank 등에서 검색하여 그 정보를 얻을 수 있다. 예를 들어, 상기 FdrA는 서열번호 3의 염기서열로 이루어진 유전자에 의해 코딩되는 FdrA 활성을 갖는 폴리펩티드일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the term "FdrA (putative acyl-CoA synthetase FdrA or Putative acyl-CoA synthetase with NAD(P)-binding Rossmann-fold domain)" is an enzyme whose function is unknown. Specifically, it can be used interchangeably with terms such as ECK0511, G6287, b0518, and ylbD. The protein and gene sequences of FdrA can be obtained by searching in NCBI Genbank, a known database. For example, the FdrA may be a polypeptide having FdrA activity encoded by a gene consisting of the base sequence of SEQ ID NO: 3, but is not limited thereto.

본 발명의 목적상, 본 발명의 FdrA 변이체는 숙신산 생산능을 강화할 수 있는 것이면 어느 것이든 포함될 수 있다. 구체적으로 상기 FdrA 변이체는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물 유래일 수 있고, 보다 구체적으로는 대장균(Escherichia coli)유래일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For the purposes of the present invention, any FdrA variant of the present invention may be included as long as it can enhance the ability to produce succinic acid. Specifically, the FdrA variant may be derived from a microorganism of the Escherichia genus, and more specifically, may be derived from Escherichia coli , but is not limited thereto.

본 발명의 FdrA 변이체는 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열을 가지거나 및/또는 포함하거나, 상기 아미노산 서열로 필수적으로 이루어지거나(essentially consisting of), 구성될 수 있다.The FdrA variant of the present invention may have and/or include, or consist essentially of, the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

또한, 본 발명의 FdrA 변이체는 상기 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열에서 서열번호 2의 아미노산 서열을 기준으로 296번 위치에 상응하는 아미노산은 티로신이고, 상기 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열과 적어도 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.7% 또는 99.9% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 상동성 또는 동일성을 가지며 본 발명의 FdrA 변이체에 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환, 보존적 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 FdrA 변이체도 본 발명의 범위 내에 포함됨은 자명하다. In addition, in the FdrA variant of the present invention, the amino acid corresponding to position 296 based on the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 in the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1 is tyrosine, and is at least 70% identical to the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, It may include an amino acid sequence having more than 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.7%, or 99.9% homology or identity. In addition, as long as the amino acid sequence has such homology or identity and shows efficacy corresponding to the FdrA variant of the present invention, the FdrA variant having an amino acid sequence in which some sequences are deleted, modified, substituted, conservatively substituted, or added is also within the scope of the present invention. It is self-evident that it is included within.

본 발명에서 '특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드 또는 단백질', '특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드 또는 단백질' 또는 '특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드 또는 단백질'라고 기재되어 있더라도, 해당 서열번호의 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드와 동일 혹은 상응하는 활성을 가지는 경우라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환, 보존적 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 단백질도 본 발명에서 사용될 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 상기 아미노산 서열 N-말단 그리고/또는 C-말단에 단백질의 기능을 변경하지 않는 서열 추가, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 이의 잠재성 돌연변이 (silent mutation) 또는 보존적 치환을 가지는 경우이다.In the present invention, it is described as 'polypeptide or protein containing an amino acid sequence described in a specific sequence number', 'polypeptide or protein composed of an amino acid sequence described in a specific sequence number', or 'polypeptide or protein having an amino acid sequence described in a specific sequence number'. Even if it has the same or corresponding activity as a polypeptide consisting of the amino acid sequence of the corresponding sequence number, a protein with an amino acid sequence in which part of the sequence is deleted, modified, substituted, conservatively substituted, or added can also be used in the present invention. is self-explanatory. For example, the amino acid sequence may have a sequence added to the N-terminus and/or C-terminus that does not change the function of the protein, a naturally occurring mutation, a silent mutation, or a conservative substitution. .

예를 들어, 상기 아미노산 서열 N-말단, C-말단 그리고/또는 내부에 본 발명의 FdrA 변이체의 기능을 변경하지 않는 서열 추가 또는 결실, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 잠재성 돌연변이(silent mutation) 또는 보존적 치환을 가지는 경우이다.For example, addition or deletion of sequences, naturally occurring mutations, silent mutations, or This is the case with conservative substitutions.

본 발명에서 용어 "보존적 치환(conservative substitution)"은 한 아미노산을 유사한 구조적 및/또는 화학적 성질을 갖는 또 다른 아미노산으로 치환시키는 것을 의미한다. 이러한 아미노산 치환은 일반적으로 잔기의 극성, 전하, 용해도, 소수성, 친수성 및/또는 양친매성(amphipathic nature)에서의 유사성에 근거하여 발생할 수 있다. 예를 들면, 양으로 하전된 (염기성) 아미노산은 아르기닌, 라이신, 및 히스티딘을 포함하고; 음으로 하전된 (산성) 아미노산은 글루탐산 및 아스파테이트를 포함하고; 방향족 아미노산은 페닐알라닌, 트립토판 및 타이로신을 포함하고, 소수성 아미노산은 알라닌, 발린, 이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 타이로신 및 트립토판을 포함한다. 또한, 아미노산은 전하를 띠는(electrically charged) 곁사슬을 갖는 아미노산과 전하를 띠지 않는(uncharged) 곁사슬을 갖는 아미노산으로 분류할 수 있으며, 전하를 띠는 곁사슬을 갖는 아미노산은 아스르트산, 글루탐산, 라이신, 아르기닌, 히스티딘을 포함하고, 전하를 띠지 않는 곁사슬을 갖는 아미노산은 다시 비극성(nonpolar) 아미노산 또는 극성 아미노산(polar)으로 분류할 수 있으며, 비극성 아미노산은 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신. 메티오닌, 페닐알라닌. 트립토판, 프롤린, 극성 아미노산은 세린, 트레오닌, 시스테인, 타이로신, 아스파라긴, 글루타민을 포함하는 것으로 분류할 수 있다. 통상적으로, 보존성 치환은 생성된 폴리펩티드의 활성에 거의 영향을 미치지 않거나 또는 영향을 미치지 않는다. 통상적으로, 보존적 치환은 단백질 또는 폴리펩티드의 활성에 거의 영향을 미치지 않거나 또는 영향을 미치지 않을 수 있다.As used herein, the term “conservative substitution” refers to replacing one amino acid with another amino acid having similar structural and/or chemical properties. These amino acid substitutions may generally occur based on similarities in the polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and/or amphipathic nature of the residues. For example, positively charged (basic) amino acids include arginine, lysine, and histidine; Negatively charged (acidic) amino acids include glutamic acid and aspartate; Aromatic amino acids include phenylalanine, tryptophan, and tyrosine, and hydrophobic amino acids include alanine, valine, isoleucine, leucine, methionine, phenylalanine, tyrosine, and tryptophan. In addition, amino acids can be classified into amino acids with electrically charged side chains and amino acids with uncharged side chains. Amino acids with electrically charged side chains include astratic acid, glutamic acid, and lysine. , arginine, and histidine, and amino acids with uncharged side chains can be further classified as nonpolar amino acids or polar amino acids. Nonpolar amino acids include glycine, alanine, valine, leucine, and isoleucine. Methionine, phenylalanine. Tryptophan, proline, and polar amino acids can be classified to include serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, and glutamine. Typically, conservative substitutions have little or no effect on the activity of the resulting polypeptide. Typically, conservative substitutions may have little or no effect on the activity of the protein or polypeptide.

본 발명에서 용어, "변이체(variant)"는 하나 이상의 아미노산이 보존적 치환(conservative substitution) 및/또는 변형(modification)되어 상기 변이체의 변이 전 아미노산 서열과 상이하나 기능(functions) 또는 특성(properties)이 유지되는 폴리펩티드를 지칭한다. 이러한 변이체는 일반적으로 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열 중 하나 이상의 아미노산을 변형하고, 상기 변형된 폴리펩티드의 특성을 평가하여 동정(identify)될 수 있다. 즉, 변이체의 능력은 변이 전 폴리펩티드에 비하여 증가되거나, 변하지 않거나, 또는 감소될 수 있다. 또한, 일부 변이체는 N-말단 리더 서열 또는 막전이 도메인(transmembrane domain)과 같은 하나 이상의 부분이 제거된 변이체를 포함할 수 있다. 다른 변이체는 성숙 단백질(mature protein)의 N- 및/또는 C-말단으로부터 일부분이 제거된 변이체를 포함할 수 있다. 상기 용어 "변이체"는 변이형, 변형, 변이형 폴리펩티드, 변이된 단백질, 단백질 변이체, 변이 및 변이체 등의 용어(영문 표현으로는 modification, modified polypeptide, modified protein, mutant, mutein, divergent 등)가 혼용되어 사용될 수 있으며, 변이된 의미로 사용되는 용어라면 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 목적상 상기 변이체는 서열번호 2의 아미노산 서열의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드일 수 있다.In the present invention, the term "variant" means that one or more amino acids are different from the amino acid sequence before the mutation due to conservative substitution and/or modification of the variant, but have functions or properties. This refers to the polypeptide that is maintained. Such variants can generally be identified by modifying one or more amino acids in the amino acid sequence of the polypeptide and evaluating the properties of the modified polypeptide. That is, the ability of the variant may be increased, unchanged, or decreased compared to the polypeptide before the mutation. Additionally, some variants may include variants in which one or more parts, such as the N-terminal leader sequence or transmembrane domain, have been removed. Other variants may include variants with portions removed from the N- and/or C-terminus of the mature protein. The term "variant" is a mixed use of terms such as variant, modified, variant polypeptide, mutated protein, protein variant, mutation and mutant (English expressions include modification, modified polypeptide, modified protein, mutant, mutein, divergent, etc.) It can be used as a term, and is not limited thereto if the term is used in a modified sense. For the purpose of the present invention, the variant may be a polypeptide containing the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to the 296th position of the amino acid sequence in SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine.

또한, FdrA 변이체는 폴리펩티드의 특성과 2차 구조에 최소한의 영향을 갖는 아미노산들의 결실 또는 부가를 포함할 수 있다. 예를 들면 폴리펩티드는 번역-동시에(co-translationally) 또는 번역-후에(post-translationally) 단백질의 이전(transfer)에 관여하는 단백질 N-말단의 시그널 (또는 리더)서열과 컨쥬게이트 할 수 있다. 또한 상기 폴리펩티드는 폴리펩티드를 확인, 정제, 또는 합성할 수 있도록 다른 서열 또는 링커와 컨쥬게이트 될 수 있다.Additionally, FdrA variants may contain deletions or additions of amino acids that have minimal effect on the properties and secondary structure of the polypeptide. For example, a polypeptide can be conjugated with a signal (or leader) sequence at the N-terminus of a protein that is involved in protein transfer, co-translationally or post-translationally. The polypeptide may also be conjugated with other sequences or linkers to enable identification, purification, or synthesis of the polypeptide.

본 발명에서 용어, '상동성(homology)' 또는 '동일성(identity)'은 두 개의 주어진 아미노산 서열 또는 염기 서열 상호간 유사한 정도를 의미하며 백분율로 표시될 수 있다. 용어 상동성 및 동일성은 종종 상호교환적으로 이용될 수 있다.In the present invention, the term 'homology' or 'identity' refers to the degree of similarity between two given amino acid sequences or base sequences and can be expressed as a percentage. The terms homology and identity can often be used interchangeably.

보존된(conserved) 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드의 서열 상동성 또는 동일성은 표준 배열 알고리즘에 의해 결정되며, 사용되는 프로그램에 의해 확립된 디폴트 갭 페널티가 함께 이용될 수 있다. 실질적으로, 상동성을 갖거나(homologous) 또는 동일한(identical) 서열은 일반적으로 서열 전체 또는 일부분과 중간 또는 높은 엄격한 조건(stringent conditions)에서 하이브리드할 수 있다. 하이브리드화는 폴리뉴클레오티드에서 일반 코돈 또는 코돈 축퇴성을 고려한 코돈을 함유하는 폴리뉴클레오티드와의 하이브리드화 역시 포함됨이 자명하다.The sequence homology or identity of a conserved polynucleotide or polypeptide is determined by standard alignment algorithms, and may be used with a default gap penalty established by the program used. Substantially homologous or identical sequences are generally capable of hybridizing to all or part of a sequence under moderate or high stringent conditions. It is obvious that hybridization also includes hybridization with a polynucleotide containing a common codon or a codon taking codon degeneracy into account.

임의의 두 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드 서열이 상동성, 유사성 또는 동일성을 갖는지 여부는, 예를 들어, Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: 2444에서와 같은 디폴트 파라미터를 이용하여 "FASTA" 프로그램과 같은 공지의 컴퓨터 알고리즘을 이용하여 결정될 수 있다. 또는, EMBOSS 패키지의 니들만 프로그램(EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277)(버전 5.0.0 또는 이후 버전)에서 수행되는 바와 같은, 니들만-운치(Needleman-Wunsch) 알고리즘(Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453)이 사용되어 결정될 수 있다(GCG 프로그램 패키지(Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387(1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA(Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop, [ED.,] Academic Press, San Diego,1994, 및 [CARILLO ETA/.](1988) SIAM J Applied Math 48: 1073을 포함한다). 예를 들어, 국립 생물공학 정보 데이터베이스 센터의 BLAST, 또는 ClustalW를 이용하여 상동성, 유사성 또는 동일성을 결정할 수 있다.Whether any two polynucleotide or polypeptide sequences have homology, similarity, or identity can be determined, for example, by Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: It can be determined using a known computer algorithm such as the "FASTA" program using default parameters as in 2444. Or, as performed in the Needleman program in the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277) (version 5.0.0 or later), It can be determined using the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453) (GCG program package (Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387 (1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop , [ed.,] Academic Press, San Diego, 1994, and [CARILLO ETA/.] (1988) SIAM J Applied Math 48: 1073. For example, BLAST from the National Center for Biotechnology Information Database, or ClustalW can be used to determine homology, similarity, or identity.

폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드의 상동성, 유사성 또는 동일성은, 예를 들어, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math(1981) 2:482 에 공지된 대로, 예를 들면, Needleman et al.(1970), J Mol Biol. 48:443과 같은 GAP 컴퓨터 프로그램을 이용하여 서열 정보를 비교함으로써 결정될 수 있다. 요약하면, GAP 프로그램은 두 서열 중 더 짧은 것에서의 기호의 전체 수로, 유사한 배열된 기호(즉, 뉴클레오티드 또는 아미노산)의 수를 나눈 값으로 정의할 수 있다. GAP 프로그램을 위한 디폴트 파라미터는 (1) 이진법 비교 매트릭스(동일성을 위해 1 그리고 비-동일성을 위해 0의 값을 함유함) 및 Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation, pp. 353-358(1979)에 의해 개시된 대로, Gribskov et al(1986) Nucl. Acids Res. 14: 6745의 가중된 비교 매트릭스 (또는 EDNAFULL (NCBI NUC4.4의 EMBOSS 버전) 치환 매트릭스); (2) 각 갭을 위한 3.0의 페널티 및 각 갭에서 각 기호를 위한 추가의 0.10 페널티(또는 갭 개방 패널티 10, 갭 연장 패널티 0.5); 및 (3) 말단 갭을 위한 무 페널티를 포함할 수 있다.Homology, similarity or identity of polynucleotides or polypeptides is defined in, for example, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math (1981) 2:482, see, e.g., Needleman et al. (1970), J Mol Biol. This can be determined by comparing sequence information using a GAP computer program such as 48:443. In summary, a GAP program can be defined as the total number of symbols in the shorter of the two sequences divided by the number of similarly aligned symbols (i.e., nucleotides or amino acids). The default parameters for the GAP program are (1) a binary comparison matrix (containing values 1 for identity and 0 for non-identity) and Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation , pp. 353-358 (1979), Gribskov et al (1986) Nucl. Acids Res. 14: Weighted comparison matrix of 6745 (or EDNAFULL (EMBOSS version of NCBI NUC4.4) permutation matrix); (2) a penalty of 3.0 for each gap and an additional 0.10 penalty for each symbol in each gap (or a gap opening penalty of 10 and a gap extension penalty of 0.5); and (3) no penalty for end gaps.

본 발명의 일 예로, 본 발명의 변이체는 FdrA 활성을 가질 수 있다. 또한, 본 발명의 변이체는 FdrA 활성을 갖는 야생형 폴리펩티드에 비해 숙신산 생산능이 증가되도록 하는 활성을 가질 수 있다.As an example of the present invention, the variant of the present invention may have FdrA activity. Additionally, the mutant of the present invention may have an activity that increases the ability to produce succinic acid compared to the wild-type polypeptide having FdrA activity.

본 발명에서, 용어 "상응하는(corresponding to)"은, 폴리펩티드에서 열거되는 위치의 아미노산 잔기이거나, 또는 폴리펩티드에서 열거되는 잔기와 유사하거나 동일하거나 상동한 아미노산 잔기를 지칭한다. 상응하는 위치의 아미노산을 확인하는 것은 특정 서열을 참조하는 서열의 특정 아미노산을 결정하는 것일 수 있다. 본 발명에 사용된 "상응 영역"은 일반적으로 관련 단백질 또는 참조 (reference) 단백질에서의 유사하거나 대응되는 위치를 지칭한다. In the present invention, the term “corresponding to” refers to an amino acid residue at a position listed in a polypeptide, or an amino acid residue that is similar, identical, or homologous to a residue listed in a polypeptide. Identifying the amino acid at the corresponding position may be determining the specific amino acid in the sequence that refers to the specific sequence. As used herein, “corresponding region” generally refers to a similar or corresponding position in a related or reference protein.

예를 들어, 임의의 아미노산 서열을 서열번호 1과 정렬(align)하고, 이를 토대로 상기 아미노산 서열의 각 아미노산 잔기는 서열번호 1의 아미노산 잔기와 상응하는 아미노산 잔기의 숫자 위치를 참조하여 넘버링 할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 기재된 것과 같은 서열 정렬 알고리즘은, 쿼리 시퀀스("참조 서열"이라고도 함)와 비교하여 아미노산의 위치, 또는 치환, 삽입 또는 결실 등의 변형이 발생하는 위치를 확인할 수 있다.For example, an arbitrary amino acid sequence can be aligned with SEQ ID NO: 1, and based on this, each amino acid residue in the amino acid sequence can be numbered with reference to the numerical position of the amino acid residue corresponding to the amino acid residue in SEQ ID NO: 1. . For example, sequence alignment algorithms such as those described herein can identify the positions of amino acids or where modifications such as substitutions, insertions, or deletions occur compared to a query sequence (also referred to as a “reference sequence”).

이러한 정렬에는 예를 들어 Needleman-Wunsch 알고리즘(Needleman 및 Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453), EMBOSS 패키지의 Needleman 프로그램 (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000), Trends Genet. 16: 276-277) 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 당업계에 알려진 서열 정렬 프로그램, 쌍 서열(pairwise sequence) 비교 알고리즘 등을 적절히 사용할 수 있다.Such alignments include, for example, the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453), the Needleman program in the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al. , 2000), Trends Genet. 16: 276-277), etc. may be used, but are not limited thereto, and sequence alignment programs and pairwise sequence comparison algorithms known in the art may be appropriately used.

본 발명에서 용어, "폴리뉴클레오티드"는 뉴클레오티드 단위체(monomer)가 공유결합에 의해 길게 사슬모양으로 이어진 뉴클레오티드의 중합체(polymer)로 일정한 길이 이상의 DNA 또는 RNA 가닥으로서, 보다 구체적으로는 상기 FdrA 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 단편을 의미한다.In the present invention, the term "polynucleotide" refers to a DNA or RNA strand of a certain length or more, which is a polymer of nucleotides in which nucleotide monomers are connected in a long chain by covalent bonds, and more specifically, codes for the FdrA variant. refers to a polynucleotide fragment that

상기 폴리뉴클레오티드는 본 발명의 FdrA 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 또는 본 발명의 FdrA 변이체와 적어도 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% 또는 99% 상동성 또는 동일성을 갖는 폴리펩티드를 암호화는 폴리뉴클레오티드일 수 있다. 본 발명의 FdrA 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함할 수 있다. The polynucleotide is a polynucleotide encoding an FdrA variant of the invention or at least 70%, 75%, 80%, 85%, 86%, 87%, 88%, 89%, 90%, 91% of the FdrA variant of the invention. %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% homology or identity. The polynucleotide encoding the FdrA variant of the present invention may include a base sequence encoding the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1.

본 발명의 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성(degeneracy) 또는 본 발명의 FdrA 변이체를 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 본 발명의 FdrA 변이체의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩 영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있다. The polynucleotide of the present invention has a coding region within the range that does not change the amino acid sequence of the FdrA variant of the present invention, taking into account codon degeneracy or preferred codons in organisms intended to express the FdrA variant of the present invention. Various modifications may be made to .

또한, 본 발명의 폴리뉴클레오티드는 공지의 유전자 서열로부터 제조될 수 있는 프로브, 예를 들면, 본 발명의 폴리뉴클레오티드 서열의 전체 또는 일부에 대한 상보 서열과 엄격한 조건 하에 하이브리드화할 수 있는 서열이라면 제한없이 포함될 수 있다. 상기 "엄격한 조건(stringent condition)"이란 폴리뉴클레오티드 간의 특이적 혼성화를 가능하게 하는 조건을 의미한다. 이러한 조건은 문헌(J. Sambrook et al.,Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor, New York, 1989; F.M. Ausubel et al.,Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York, 9.50-9.51, 11.7-11.8 참조)에 구체적으로 기재되어 있다. 예를 들어, 상동성 또는 동일성이 높은 폴리뉴클레오티드끼리, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상의 상동성 또는 동일성을 갖는 폴리뉴클레오티드끼리 하이브리드화하고, 그보다 상동성 또는 동일성이 낮은 폴리뉴클레오티드끼리 하이브리드화하지 않는 조건, 또는 통상의 써던 하이브리드화(southern hybridization)의 세척 조건인 60℃, 1ХSSC, 0.1% SDS, 구체적으로 60℃, 0.1ХSSC, 0.1% SDS, 보다 구체적으로 68℃, 0.1ХSSC, 0.1% SDS에 상당하는 염 농도 및 온도에서, 1회, 구체적으로 2회 내지 3회 세정하는 조건을 열거할 수 있다.In addition, the polynucleotide of the present invention includes, without limitation, any probe that can be prepared from a known genetic sequence, for example, a sequence that can hybridize under stringent conditions with a complementary sequence to all or part of the polynucleotide sequence of the present invention. You can. The “stringent condition” refers to conditions that enable specific hybridization between polynucleotides. These conditions are described in J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd Edition, Cold Spring Harbor Laboratory press, Cold Spring Harbor, New York, 1989; F.M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York, 9.50-9.51, 11.7-11.8). For example, among polynucleotides with high homology or identity, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, Or, conditions in which polynucleotides with 99% or more homology or identity hybridize with each other and polynucleotides with lower homology or identity do not hybridize with each other, or 60°C, which is the washing condition of normal southern hybridization, Washing once, specifically 2 to 3 times, at a salt concentration and temperature equivalent to 1ХSSC, 0.1% SDS, specifically 60°C, 0.1ХSSC, 0.1% SDS, more specifically 68°C, 0.1ХSSC, 0.1% SDS. Conditions can be listed.

혼성화는 비록 혼성화의 엄격도에 따라 염기 간의 미스매치(mismatch)가 가능할지라도, 두 개의 핵산이 상보적 서열을 가질 것을 요구한다. 용어, "상보적"은 서로 혼성화가 가능한 뉴클레오티드 염기 간의 관계를 기술하는데 사용된다. 예를 들면, DNA에 관하여, 아데닌은 티민에 상보적이며 시토신은 구아닌에 상보적이다. 따라서, 본 발명의 폴리뉴클레오티드는 또한 실질적으로 유사한 핵산 서열뿐만 아니라 전체 서열에 상보적인 단리된 핵산 단편을 포함할 수 있다.Hybridization requires that two nucleic acids have complementary sequences, although mismatches between bases may be possible depending on the stringency of hybridization. The term “complementary” is used to describe the relationship between nucleotide bases that are capable of hybridizing to each other. For example, with respect to DNA, adenine is complementary to thymine and cytosine is complementary to guanine. Accordingly, polynucleotides of the invention may also include substantially similar nucleic acid sequences as well as isolated nucleic acid fragments that are complementary to the entire sequence.

구체적으로, 본 발명의 폴리뉴클레오티드와 상동성 또는 동일성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 55℃의 Tm 값에서 혼성화 단계를 포함하는 혼성화 조건을 사용하고 상술한 조건을 사용하여 탐지할 수 있다. 또한, 상기 Tm 값은 60℃, 63℃ 또는 65℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 그 목적에 따라 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다.Specifically, polynucleotides having homology or identity with the polynucleotide of the present invention can be detected using hybridization conditions including a hybridization step at a Tm value of 55°C and using the conditions described above. Additionally, the Tm value may be 60°C, 63°C, or 65°C, but is not limited thereto and may be appropriately adjusted by a person skilled in the art depending on the purpose.

상기 폴리뉴클레오티드를 혼성화하는 적절한 엄격도는 폴리뉴클레오티드의 길이 및 상보성 정도에 의존하고 변수는 해당기술분야에 잘 알려져 있다(예컨대, J. Sambrook et al., 상동).The appropriate stringency to hybridize the polynucleotide depends on the length of the polynucleotide and the degree of complementarity, variables that are well known in the art (e.g., J. Sambrook et al., supra).

본 발명에서 용어 "벡터"는 적합한 숙주 내에서 목적 폴리펩티드를 발현시킬 수 있도록 적합한 발현조절영역(또는 발현조절서열)에 작동 가능하게 연결된 상기 목적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 염기서열을 포함하는 DNA 제조물을 포함할 수 있다. 상기 발현조절영역은 전사를 개시할 수 있는 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합부위를 코딩하는 서열, 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 벡터는 적당한 미생물 내로 형질전환된 후, 숙주 게놈과 무관하게 복제되거나 기능할 수 있으며, 게놈 그 자체에 통합될 수 있다.In the present invention, the term "vector" refers to a DNA product containing the base sequence of a polynucleotide encoding the target polypeptide operably linked to a suitable expression control region (or expression control sequence) to enable expression of the target polypeptide in a suitable host. may include. The expression control region may include a promoter capable of initiating transcription, an optional operator sequence for regulating such transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence regulating termination of transcription and translation. After transformation into a suitable microorganism, the vector can replicate or function independently of the host genome and can be integrated into the genome itself.

본 발명에서 사용되는 벡터는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 벡터를 이용할 수 있다. 통상 사용되는 벡터의 예로는 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스 및 박테리오파지를 들 수 있다. 예를 들어, 파지 벡터 또는 코스미드 벡터로서 pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, 및 Charon21A 등을 사용할 수 있으며, 플라스미드 벡터로서 pDZ계, pBR계, pUC계, pBluescriptII계, pGEM계, pTZ계, pCL계 및 pET계 등을 사용할 수 있다. 구체적으로는 pDZ, pDC, pDCM2, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC 벡터 등을 사용할 수 있다.The vector used in the present invention is not particularly limited, and any vector known in the art can be used. Examples of commonly used vectors include plasmids, cosmids, viruses, and bacteriophages in a natural or recombinant state. For example, pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, and Charon21A can be used as phage vectors or cosmid vectors, and pDZ-based, pBR-based, and pUC-based plasmid vectors can be used. , pBluescriptII series, pGEM series, pTZ series, pCL series, and pET series can be used. Specifically, pDZ, pDC, pDCM2, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC vectors, etc. can be used.

일례로 세포 내 염색체 삽입용 벡터를 통해 목적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 염색체 내로 삽입할 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드의 염색체 내로의 삽입은 당업계에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 상동재조합(homologous recombination)에 의하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커(selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별, 즉 목적 핵산 분자의 삽입 여부를 확인하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 폴리펩티드의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하거나 다른 표현 형질을 나타내므로, 형질전환된 세포를 선별할 수 있다.For example, a polynucleotide encoding a target polypeptide can be inserted into a chromosome using a vector for intracellular chromosome insertion. Insertion of the polynucleotide into the chromosome may be accomplished by any method known in the art, for example, homologous recombination, but is not limited thereto. A selection marker may be additionally included to confirm whether the chromosome has been inserted. The selection marker is used to select cells transformed with a vector, that is, to confirm the insertion of the target nucleic acid molecule, and to display selectable phenotypes such as drug resistance, auxotrophy, resistance to cytotoxic agents, or expression of surface polypeptides. Markers that provide may be used. In an environment treated with a selective agent, only cells expressing the selection marker survive or show other expression traits, so transformed cells can be selected.

본 발명에서 용어 "형질전환"은 표적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 미생물 혹은 미생물 내에 도입하여 미생물 내에서 상기 폴리뉴클레오티드가 코딩하는 폴리펩티드가 발현할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 형질전환된 폴리뉴클레오티드는 미생물 내에서 발현될 수 있기만 한다면, 미생물의 염색체 내에 삽입되어 위치하거나 염색체 외에 위치하거나 상관없이 이들 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 목적 폴리펩티드를 코딩하는 DNA 및/또는 RNA를 포함한다. 상기 폴리뉴클레오티드는 미생물 내로 도입되어 발현될 수 있는 것이면, 어떠한 형태로도 도입될 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드는 자체적으로 발현되는데 필요한 모든 요소를 포함하는 유전자 구조체인 발현 카세트(expression cassette)의 형태로 미생물에 도입될 수 있다. 상기 발현 카세트는 통상 상기 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결되어 있는 프로모터(promoter), 전사 종결신호, 리보좀 결합부위 및 번역 종결신호를 포함할 수 있다. 상기 발현 카세트는 자체 복제가 가능한 발현 벡터 형태일 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 그 자체의 형태로 미생물에 도입되어 미생물에서 발현에 필요한 서열과 작동 가능하게 연결되어 있는 것일 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the term “transformation” refers to introducing a vector containing a polynucleotide encoding a target polypeptide into a microorganism or microorganism so that the polypeptide encoded by the polynucleotide can be expressed within the microorganism. As long as the transformed polynucleotide can be expressed in the microorganism, it can include both of these, regardless of whether they are inserted into the chromosome of the microorganism or located outside the chromosome. Additionally, the polynucleotide includes DNA and/or RNA encoding the polypeptide of interest. The polynucleotide may be introduced in any form as long as it can be introduced and expressed into a microorganism. For example, the polynucleotide can be introduced into a microorganism in the form of an expression cassette, which is a genetic structure containing all elements necessary for self-expression. The expression cassette may typically include a promoter, a transcription termination signal, a ribosome binding site, and a translation termination signal that are operably linked to the polynucleotide. The expression cassette may be in the form of an expression vector capable of self-replication. Additionally, the polynucleotide may be introduced into a microorganism in its own form and operably linked to a sequence required for expression in the microorganism, but is not limited thereto.

또한, 상기에서 용어 "작동 가능하게 연결"된 것이란 본 발명의 목적 FdrA 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 개시 및 매개하도록 하는 프로모터 서열과 상기 폴리뉴클레오티드 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미한다.In addition, the term "operably linked" as used herein means that the polynucleotide sequence is functionally linked to a promoter sequence that initiates and mediates transcription of the polynucleotide encoding the FdrA variant of the present invention.

본 발명의 미생물은 본 발명의 FdrA 변이체, 상기 FdrA 변이체를 암호화하는 폴리뉴클레오티드, 또는 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 포함할 수 있다.The microorganism of the present invention may contain an FdrA variant of the present invention, a polynucleotide encoding the FdrA variant, or a vector containing the polynucleotide of the present invention.

본 발명에서 용어, "미생물"은 야생형 미생물이나 자연적 또는 인위적으로 유전적 변형이 일어난 미생물을 모두 포함하며, 외부 유전자가 삽입되거나 내재적 유전자의 활성이 강화되거나 불활성화되는 등의 원인으로 인해서 특정 기작이 약화되거나 강화된 미생물로서, 목적하는 폴리펩티드, 단백질 또는 산물의 생산을 위하여 유전적 변형(modification)을 포함하는 미생물일 수 있다. 본 발명에서 "미생물", "균주", "미생물"은 동일한 의미로서 제한 없이 혼용되어 사용될 수 있다.In the present invention, the term "microorganism" includes both wild-type microorganisms and microorganisms that have undergone natural or artificial genetic modification, and may undergo specific mechanisms due to causes such as insertion of foreign genes or enhanced or inactivated activity of endogenous genes. A weakened or enhanced microorganism may be a microorganism that includes genetic modification for the production of a desired polypeptide, protein, or product. In the present invention, “microorganism,” “strain,” and “microorganism” have the same meaning and can be used interchangeably without limitation.

본 발명의 미생물은 본 발명의 FdrA 변이체, 본 발명의 폴리뉴클레오티드 및 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터 중 어느 하나 이상을 포함하는 균주; 본 발명의 FdrA 변이체 또는 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 발현하도록 변형된 균주; 본 발명의 FdrA 변이체, 또는 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 발현하는 균주(예컨대, 재조합 균주); 또는 본 발명의 FdrA 변이체 활성을 갖는 균주(예컨대, 재조합 균주)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The microorganism of the present invention is a strain containing any one or more of the FdrA variant of the present invention, the polynucleotide of the present invention, and the vector containing the polynucleotide of the present invention; A strain modified to express an FdrA variant of the invention or a polynucleotide of the invention; Strains (e.g., recombinant strains) expressing FdrA variants of the invention, or polynucleotides of the invention; Alternatively, it may be a strain (eg, a recombinant strain) having the activity of the FdrA variant of the present invention, but is not limited thereto.

본 발명의 미생물은 숙신산 생산능을 가진 미생물일 수 있다.The microorganism of the present invention may be a microorganism with the ability to produce succinic acid.

예를 들어, 상기 숙신산 생산능을 가진 미생물은 FdrA 효소 활성이 강화된 미생물일 수 있다.For example, the microorganism with the ability to produce succinic acid may be a microorganism with enhanced FdrA enzyme activity.

본 발명의 균주는 자연적으로 FdrA 또는 숙신산 생산능을 가지고 있는 미생물, 또는 FdrA 또는 숙신산 생산능이 없는 모균주에 본 발명의 변이체 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드(또는 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터)가 도입되거나 및/또는 숙신산 생산능이 부여된 미생물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. The strain of the present invention is a microorganism that naturally has the ability to produce FdrA or succinic acid, or the mutant of the present invention or a polynucleotide encoding the same (or a vector containing the polynucleotide) is introduced into the parent strain without the ability to produce FdrA or succinic acid. and/or may be a microorganism endowed with the ability to produce succinic acid, but is not limited thereto.

일 예로, 본 발명의 균주는 본 발명의 폴리뉴클레오티드 또는 본 발명의 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터로 형질전환되어, 본 발명의 변이체를 발현하는 세포 또는 미생물로서, 본 발명의 목적상 본 발명의 균주는 본 발명의 변이체를 포함하여 숙신산을 생산할 수 있는 미생물을 모두 포함할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 균주는 천연의 야생형 미생물 또는 숙신산을 생산하는 미생물에 본 발명의 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 도입됨으로써 FdrA 변이체가 발현되어, 숙신산 생산능이 증가된 재조합 균주일 수 있다. 상기 숙신산 생산능이 증가된 재조합 균주는, 천연의 야생형 미생물 또는 FDRA 비변형 미생물 (즉, 야생형 FDRA(서열번호 2)을 발현하는 미생물 또는 변이형(서열번호 1) 단백질을 발현하지 않는 미생물)에 비하여 숙신산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 본 발명의 숙신산 생산능이 증가된 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 숙신산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As an example, the strain of the present invention is a cell or microorganism that is transformed with a vector containing a polynucleotide encoding a polynucleotide of the present invention or a variant of the present invention and expresses the variant of the present invention. The strain of the invention may include all microorganisms capable of producing succinic acid, including variants of the invention. For example, the strain of the present invention may be a recombinant strain in which the FdrA variant is expressed by introducing a polynucleotide encoding the variant of the present invention into a natural wild-type microorganism or a microorganism that produces succinic acid, thereby increasing the ability to produce succinic acid. The recombinant strain with increased succinic acid production ability is compared to a natural wild-type microorganism or an FDRA non-modified microorganism (i.e., a microorganism that expresses wild-type FDRA (SEQ ID NO: 2) or a microorganism that does not express a mutant (SEQ ID NO: 1) protein. It may be a microorganism with increased succinic acid production ability, but is not limited thereto. As an example, the microorganism with an increased succinic acid production ability of the present invention may be a microorganism with an increased succinic acid production ability compared to an Escherichia genus microorganism containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same, but is not limited thereto.

일 예로, 상기 생산능이 증가된 재조합 균주는 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물의 숙신산 생산능에 비하여 약 1% 이상, 구체적으로는 약 1% 이상, 약 2.5% 이상, 약 5% 이상, 약 10% 이상, 약 15% 이상, 약 20% 이상, 약 25% 이상, 약 30% 이상, 약 35% 이상, 약 40% 이상, 약 45%이상, 약 50% 이상, 약 55% 이상, 약 60% 이상, 약 60.5% 이상, 약 61% 이상 또는 약 61.1% 이상 (상한값은 특별한 제한은 없으며, 예컨대, 약 200% 이하, 약 150% 이하, 약 100% 이하, 약 90% 이하, 약 80% 이하, 약 70% 이하 또는 약 65% 이하 일 수 있음) 증가된 것일 수 있으나, 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물의 생산능에 비해 +값의 증가량을 갖는 한, 이에 제한되지 않는다. 다른 예에서, 상기 생산능이 증가된 재조합 균주는 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물에 비하여, 숙신산 생산능이 약 1.1배 이상, 약 1.2배 이상, 약 1.3배 이상, 1.4배 이상, 1.5배 이상, 1.55배 이상, 1.6배 이상 또는 1.61배 이상 (상한값은 특별한 제한은 없으며, 예컨대, 약 10배 이하, 약 9배 이하, 약 8배 이하, 또는 약 7배 이하일 수 있음) 증가된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 용어 "약(about)"은 ±0.5, ±0.4, ±0.3, ±0.2, ±0.1 등을 모두 포함하는 범위로, 약 이란 용어 뒤에 나오는 수치와 동등하거나 유사한 범위의 수치를 모두 포함하나, 이에 제한되지 않는다.As an example, the recombinant strain with increased production ability is about 1% or more, specifically about 1% or more, about 2.5% or more, about 5% or more, and about 10% compared to the succinic acid production ability of the parent strain or unmodified microorganism before mutation. or more, about 15% or more, about 20% or more, about 25% or more, about 30% or more, about 35% or more, about 40% or more, about 45% or more, about 50% or more, about 55% or more, about 60% or more or more, about 60.5% or more, about 61% or more, or about 61.1% or more (the upper limit is not particularly limited, for example, about 200% or less, about 150% or less, about 100% or less, about 90% or less, about 80% or less , may be about 70% or less or about 65% or less), but is not limited thereto as long as it has a + value increase compared to the production capacity of the parent strain or unmodified microorganism before mutation. In another example, the recombinant strain with increased production capacity has a succinic acid production capacity of about 1.1 times or more, about 1.2 times or more, about 1.3 times or more, 1.4 times or more, 1.5 times or more, and 1.55 times more than the parent strain or unmodified microorganism before mutation. It may be increased by more than two times, more than 1.6 times, or more than 1.61 times (the upper limit is not particularly limited, and may be, for example, about 10 times less, about 9 times less, about 8 times less, or about 7 times less). Not limited. The term "about" is a range that includes ±0.5, ±0.4, ±0.3, ±0.2, ±0.1, etc., and includes all values in a range that are equivalent or similar to the value that appears after the term "about." Not limited.

본 발명에서 용어, "비변형 미생물"은 미생물에 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이를 포함하는 균주를 제외하는 것이 아니며, 야생형 균주 또는 천연형 균주 자체이거나, 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화되기 전 균주를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 비변형 미생물은 본 명세서에 기재된 FDRA 변이체가 도입되지 않거나 도입되기 전의 균주를 의미할 수 있다. 상기 "비변형 미생물"은 "변형 전 균주", "변형 전 미생물", "비변이 균주", "비변형 균주", "비변이 미생물" 또는 "기준 미생물"과 혼용될 수 있다.In the present invention, the term "non-modified microorganism" does not exclude strains containing mutations that may occur naturally in microorganisms, and is either a wild-type strain or a natural strain itself, or a strain that has a genetic mutation due to natural or artificial factors. It may refer to the strain before change. For example, the unmodified microorganism may mean a strain in which the FDRA variant described herein is not introduced or before it is introduced. The “non-modified microorganism” may be used interchangeably with “pre-transformed strain”, “pre-transformed microorganism”, “non-mutated strain”, “non-modified strain”, “non-mutated microorganism” or “reference microorganism”.

본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명의 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 옥사메이트 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example of the present invention, the microorganism of the present invention may be a microorganism with an increased oxamate production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same, but is limited thereto. no.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 본 발명자들은 fdrA이 알란토인(옥살루레이트)을 옥사메이트로 분해하는 역할을 하는 효소를 암호화할 수 있음을 최초로 발견하였다. 이에 따라 본 발명의 FdrA(D296Y) 변이체는 알란토인의 옥사메이트로의 전환을 가속화하여 숙신산 생산을 향상시킴을 확인하였다(실시예 2).Specifically, in one embodiment of the present invention, the present inventors discovered for the first time that fdrA can encode an enzyme that decomposes allantoin (oxalurate) into oxamate. Accordingly, it was confirmed that the FdrA (D296Y) variant of the present invention improves succinic acid production by accelerating the conversion of allantoin to oxamate (Example 2).

더욱 구체적으로, 상기 변이체는 LDH(lactate dehydrogenase)의 효과적인 억제제인 옥사메이트 생성을 가속화하여 글리옥실레이트에서 옥살레이트 생성을 방지한다. 결과적으로 더 많은 글리옥실레이트가 말레이트 합성효소 G에 노출되므로 숙신산 생산능이 증가한다(도 2).More specifically, the variant prevents oxalate production from glyoxylate by accelerating the production of oxamate, an effective inhibitor of lactate dehydrogenase (LDH). As a result, more glyoxylate is exposed to malate synthase G, thereby increasing the succinic acid production capacity (Figure 2).

본 발명자들은 fdrA이 알란토인(옥살루레이트)을 옥사메이트로 분해하는 역할을 하는 효소를 암호화함을 최초로 발견하였다. 이에 따라 본 발명의 FdrA(D296Y) 변이체는 알란토인의 옥사메이트로의 전환을 가속화하여 숙신산 생산을 향상시킴을 확인하였으며, 그 경로는 도 2에 나타내었다.The present inventors first discovered that fdrA encodes an enzyme that decomposes allantoin (oxalurate) into oxamate. Accordingly, it was confirmed that the FdrA (D296Y) variant of the present invention improves succinic acid production by accelerating the conversion of allantoin to oxamate, and the pathway is shown in Figure 2.

본 발명의 또 다른 일 예로, 상기 숙신산은 글리세롤 발효에 의해 글리세롤을 소모하여 생산되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로, 상기 숙신산은 PEP를 대사경로를 거쳐 생산되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example of the present invention, the succinic acid may be produced by consuming glycerol through glycerol fermentation, but is not limited thereto. Specifically, the succinic acid may be produced through the metabolic pathway of PEP, but is not limited thereto.

야생형 대장균(Escherichia coli)은 혐기성 조건에서 발효 복합산물을 생산한다. 이러한 발효 복합산물은 초산, 젖산, 포름산, 숙신산, 알코올이 포함되어 있는 혼합산 발효형태(mixed acid-fermentation type)이다. 그러나 혐기성 조건에서 야생형 대장균의 글리세롤 발효는 잘 일어나지 않는다. Wild-type Escherichia coli produces complex fermentation products under anaerobic conditions. This fermentation complex product is a mixed acid-fermentation type containing acetic acid, lactic acid, formic acid, succinic acid, and alcohol. However, glycerol fermentation in wild-type E. coli does not occur well under anaerobic conditions.

상기 글리세롤은 순수 글리세롤 또는 바이오디젤 생산 공정으로부터 발생한 폐글리세롤일 수 있다. 상기 폐글리세롤은 두유, 폐식용유 등을 사용한 바이오디젤 생산 공정(알칼리 촉매와 메탄올 또는 에탄올 사용)에서 발생한 것일 수 있다. 또한, 상기 폐글리세롤은 정제 과정 없이 멸균하여 배양액에 적정 글리세롤 농도로 묽혀 사용할 수 있다. 또는, 폐글리세롤에 HCl과 같은 산을 첨가하여 생성되는 검은 불순물 층을 제거한 전처리된 폐글리세롤일 수 있다.The glycerol may be pure glycerol or waste glycerol generated from the biodiesel production process. The waste glycerol may be generated during the biodiesel production process (using an alkaline catalyst and methanol or ethanol) using soy milk, waste cooking oil, etc. Additionally, the waste glycerol can be sterilized without purification and diluted to an appropriate glycerol concentration in the culture medium. Alternatively, it may be pretreated waste glycerol in which the black impurity layer generated by adding an acid such as HCl to waste glycerol has been removed.

본 발명의 또 다른 일 예로, 상기 미생물은 에스케리치아 속 미생물, 구체적으로 대장균(Escherichia coli)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example of the present invention, the microorganism may be a microorganism of the genus Escherichia, specifically Escherichia coli , but is not limited thereto.

본 발명에서 용어, 폴리펩티드 활성의 "강화"는, 폴리펩티드의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가되는 것을 의미한다. 상기 강화는 활성화(activation), 상향조절(up-regulation), 과발현(overexpression), 증가(increase) 등의 용어와 혼용될 수 있다. 여기서 활성화, 강화, 상향조절, 과발현, 증가는 본래 가지고 있지 않았던 활성을 나타내게 되는 것, 또는 내재적 활성 또는 변형 전 활성에 비하여 향상된 활성을 나타내게 되는 것을 모두 포함할 수 있다. 상기 "내재적 활성"은 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화하는 경우, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩티드의 활성을 의미한다. 이는 "변형 전 활성"과 혼용되어 사용될 수 있다. 폴리펩티드의 활성이 내재적 활성에 비하여 "강화", "상향조절", "과발현" 또는 "증가"한다는 것은, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩티드의 활성 및/또는 농도(발현량)에 비하여 향상된 것을 의미한다. In the present invention, the term “enhancement” of polypeptide activity means that the activity of the polypeptide is increased compared to the intrinsic activity. The enhancement may be used interchangeably with terms such as activation, up-regulation, overexpression, and increase. Here, activation, enhancement, upregulation, overexpression, and increase may include showing an activity that it did not originally have, or showing improved activity compared to the intrinsic activity or activity before modification. The “intrinsic activity” refers to the activity of a specific polypeptide originally possessed by the parent strain or unmodified microorganism before the change in trait when the trait changes due to genetic mutation due to natural or artificial factors. This may be used interchangeably with “activity before modification.” “Enhanced,” “upregulated,” “overexpressed,” or “increased” in the activity of a polypeptide compared to its intrinsic activity means the activity and/or concentration (expression) of a specific polypeptide originally possessed by the parent strain or unmodified microorganism before the transformation. It means an improvement compared to the amount).

상기 강화는 외래의 폴리펩티드를 도입하거나, 내재적인 폴리펩티드의 활성 강화 및/또는 농도(발현량)를 통해 달성할 수 있다. 상기 폴리펩티드의 활성의 강화 여부는 해당 폴리펩티드의 활성 정도, 발현량 또는 해당 폴리펩티드로부터 배출되는 산물의 양의 증가로부터 확인할 수 있다.The enhancement can be achieved by introducing an exogenous polypeptide or enhancing the activity and/or concentration (expression amount) of the endogenous polypeptide. Whether the activity of the polypeptide is enhanced can be confirmed by increasing the activity level of the polypeptide, the expression level, or the amount of product released from the polypeptide.

상기 폴리펩티드의 활성의 강화는 당해 분야에 잘 알려진 다양한 방법의 적용이 가능하며, 목적 폴리펩티드의 활성을 변형전 미생물보다 강화시킬 수 있는 한, 제한되지 않는다. 구체적으로, 분자생물학의 일상적 방법인 당업계의 통상의 기술자에게 잘 알려진 유전자 공학 및/또는 단백질 공학을 이용한 것일 수 있으나, 이로 제한되지 않는다(예컨대, Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology. 2010, Vol. 2. 1-16, Sambrook et al. Molecular Cloning 2012 등).Enhancement of the activity of the polypeptide can be done by applying various methods well known in the art, and is not limited as long as the activity of the target polypeptide can be enhanced compared to that of the microorganism before modification. Specifically, genetic engineering and/or protein engineering well known to those skilled in the art, which are routine methods of molecular biology, may be used, but are not limited thereto (e.g., Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology. 2010, Vol. 2. 1-16, Sambrook et al. Molecular Cloning 2012, etc.).

구체적으로, 본 발명의 폴리펩티드 활성의 강화는Specifically, the enhancement of the polypeptide activity of the present invention is

1) 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가; 1) Increased intracellular copy number of the polynucleotide encoding the polypeptide;

2) 폴리펩티드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역을 활성이 강력한 서열로 교체; 2) Replacement of the gene expression control region on the chromosome encoding the polypeptide with a highly active sequence;

3) 폴리펩티드를 코딩하는 유전자 전사체의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역을 코딩하는 염기서열의 변형; 3) Modification of the base sequence encoding the start codon or 5'-UTR region of the gene transcript encoding the polypeptide;

4) 폴리펩티드 활성이 강화되도록 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열의 변형;4) modifying the amino acid sequence of the polypeptide to enhance its activity;

5) 폴리펩티드 활성이 강화도록 상기 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형 (예를 들어, 폴리펩티드의 활성이 강화되도록 변형된 폴리펩티드를 코딩하도록 상기 폴리펩티드 유전자의 폴리뉴클레오티드 서열의 변형);5) modification of the polynucleotide sequence encoding the polypeptide to enhance the activity of the polypeptide (e.g., modification of the polynucleotide sequence of the polypeptide gene to encode a polypeptide modified to enhance the activity of the polypeptide);

6) 폴리펩티드의 활성을 나타내는 외래 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입; 6) Introduction of a foreign polypeptide exhibiting the activity of the polypeptide or a foreign polynucleotide encoding the same;

7) 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화; 7) Codon optimization of the polynucleotide encoding the polypeptide;

8) 폴리펩티드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식; 또는8) Analyzing the tertiary structure of the polypeptide, select exposed sites and modify or chemically modify them; or

9) 상기 1) 내지 8) 중 선택된 2 이상의 조합일 수 있으나, 이에, 특별히 제한되는 것은 아니다.9) It may be a combination of two or more selected from 1) to 8) above, but is not particularly limited.

보다 구체적으로,More specifically,

상기 1) 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가는, 해당 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결된, 숙주와 무관하게 복제되고 기능할 수 있는 벡터의 숙주세포 내로의 도입에 의해 달성되는 것일 수 있다. 또는, 해당 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내의 염색체 내에 1 카피 또는 2 카피 이상 도입에 의해 달성되는 것일 수 있다. 상기 염색체 내에 도입은 숙주세포 내의 염색체 내로 상기 폴리뉴클레오티드를 삽입시킬 수 있는 벡터가 숙주세포 내에 도입됨으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 벡터는 전술한 바와 같다.Above 1) the increase in the intracellular copy number of the polynucleotide encoding the polypeptide is achieved by the introduction into the host cell of a vector capable of replicating and functioning independently of the host to which the polynucleotide encoding the polypeptide is operably linked. It may be possible. Alternatively, this may be achieved by introducing one or two or more copies of the polynucleotide encoding the polypeptide into the chromosome of the host cell. The introduction into the chromosome may be performed by introducing a vector capable of inserting the polynucleotide into the chromosome of the host cell into the host cell, but is not limited to this. The vector is the same as described above.

상기 2) 폴리펩티드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역(또는 발현조절서열)을 활성이 강력한 서열로 교체는, 예를 들면, 상기 발현조절영역의 활성을 더욱 강화하도록 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 가지는 서열로의 교체일 수 있다. 상기 발현조절영역은, 특별히 이에 제한되지 않으나 프로모터, 오퍼레이터 서열, 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열, 그리고 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 본래의 프로모터를 강력한 프로모터로 교체시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.2) Replacement of the gene expression control region (or expression control sequence) on the chromosome encoding the polypeptide with a highly active sequence, for example, by deletion, insertion, non-conservative or Sequence variation may occur due to conservative substitution or a combination thereof, or replacement may occur with a sequence with stronger activity. The expression control region is not particularly limited thereto, but may include a promoter, an operator sequence, a sequence encoding a ribosome binding site, and a sequence that regulates the termination of transcription and translation. As an example, the original promoter may be replaced with a strong promoter, but the method is not limited thereto.

공지된 강력한 프로모터의 예에는 CJ1 내지 CJ7 프로모터(미국등록특허 US 7662943 B2), lac 프로모터, trp 프로모터, trc 프로모터, tac 프로모터, 람다 파아지 PR 프로모터, PL 프로모터, tet 프로모터, gapA 프로모터, SPL7 프로모터, SPL13(sm3) 프로모터(미국등록특허 US 10584338 B2), O2 프로모터(미국등록특허 US 10273491 B2), tkt 프로모터, yccA 프로모터 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.Examples of known strong promoters include CJ1 to CJ7 promoters (US Patent US 7662943 B2), lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, lambda phage PR promoter, PL promoter, tet promoter, gapA promoter, SPL7 promoter, SPL13. (sm3) promoter (US Patent US 10584338 B2), O2 promoter (US Patent US 10273491 B2), tkt promoter, yccA promoter, etc., but is not limited thereto.

상기 3) 폴리펩티드를 코딩하는 유전자 전사체의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역을 코딩하는 염기서열 변형은, 예를 들면, 내재적 개시코돈에 비해 폴리펩티드 발현율이 더 높은 다른 개시코돈을 코딩하는 염기 서열로 치환하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.3) The base sequence modification encoding the start codon or 5'-UTR region of the gene transcript encoding the polypeptide is, for example, a base sequence encoding another start codon with a higher polypeptide expression rate than the internal start codon. It may be a substitution, but is not limited thereto.

상기 4) 및 5)의 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형은, 폴리펩티드의 활성을 강화하도록 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열 또는 상기 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 갖도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열 또는 활성이 증가하도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열로의 교체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 교체는 구체적으로 상동재조합에 의하여 폴리뉴클레오티드를 염색체내로 삽입함으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때 사용되는 벡터는 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커 (selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 전술한 바와 같다.The modification of the amino acid sequence or polynucleotide sequence of 4) and 5) includes deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution of the amino acid sequence of the polypeptide or the polynucleotide sequence encoding the polypeptide to enhance the activity of the polypeptide. The combination of these may result in a mutation in the sequence, or a replacement with an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to have stronger activity, or an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to increase activity, but is not limited thereto. The replacement may be specifically performed by inserting a polynucleotide into a chromosome by homologous recombination, but is not limited thereto. The vector used at this time may additionally include a selection marker to check whether chromosome insertion has occurred. The selection marker is as described above.

상기 6) 폴리펩티드의 활성을 나타내는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입은, 상기 폴리펩티드와 동일/유사한 활성을 나타내는 폴리펩티드를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 숙주세포 내 도입일 수 있다. 상기 외래 폴리뉴클레오티드는 상기 폴리펩티드와 동일/유사한 활성을 나타내는 한 그 유래나 서열에 제한이 없다. 상기 도입에 이용되는 방법은 공지된 형질전환 방법을 당업자가 적절히 선택하여 수행될 수 있으며, 숙주 세포 내에서 상기 도입된 폴리뉴클레오티드가 발현됨으로써 폴리펩티드가 생성되어 그 활성이 증가될 수 있다.6) Introduction of a foreign polynucleotide showing the activity of the polypeptide may be introduction into the host cell of a foreign polynucleotide encoding a polypeptide showing the same/similar activity as the polypeptide. There are no restrictions on the origin or sequence of the foreign polynucleotide as long as it exhibits the same/similar activity as the polypeptide. The method used for the introduction can be performed by appropriately selecting a known transformation method by a person skilled in the art, and by expressing the introduced polynucleotide in the host cell, a polypeptide can be produced and its activity can be increased.

상기 7) 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화는, 내재 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 전사 또는 번역이 증가하도록 코돈 최적화한 것이거나, 또는 외래 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 최적화된 전사, 번역이 이루어지도록 이의 코돈을 최적화한 것일 수 있다.7) Codon optimization of the polynucleotide encoding the polypeptide is codon optimization of the native polynucleotide to increase transcription or translation within the host cell, or optimized transcription and translation of the foreign polynucleotide within the host cell. It may be that the codons have been optimized to allow this.

상기 8) 폴리펩티드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식하는 것은, 예를 들어 분석하고자 하는 폴리펩티드의 서열정보를 기지 단백질들의 서열정보가 저장된 데이터베이스와 비교함으로써 서열의 유사성 정도에 따라 주형 단백질 후보를 결정하고 이를 토대로 구조를 확인하여, 변형하거나 화학적으로 수식할 노출 부위를 선택하여 변형 또는 수식하는 것일 수 있다.Above 8) Analyzing the tertiary structure of a polypeptide and selecting exposed sites to modify or chemically modify the sequence information, for example, by comparing the sequence information of the polypeptide to be analyzed with a database storing the sequence information of known proteins to determine the degree of sequence similarity. Accordingly, a template protein candidate may be determined, the structure confirmed based on this, and an exposed site to be modified or chemically modified may be selected and modified or modified.

이와 같은 폴리펩티드 활성의 강화는, 상응하는 폴리펩티드의 활성 또는 농도 발현량이 야생형이나 변형 전 미생물 균주에서 발현된 폴리펩티드의 활성 또는 농도를 기준으로 하여 증가되거나, 해당 폴리펩티드로부터 생산되는 산물의 양의 증가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Such enhancement of polypeptide activity means that the activity or concentration of the corresponding polypeptide is increased based on the activity or concentration of the polypeptide expressed in the wild type or unmodified microbial strain, or the amount of the product produced from the polypeptide is increased. However, it is not limited to this.

본 발명의 미생물에서 폴리뉴클레오티드의 일부 또는 전체의 변형은 (a) 미생물 내 염색체 삽입용 벡터를 이용한 상동 재조합 또는 유전자가위 (engineered nuclease, e.g., CRISPR-Cas9)을 이용한 유전체 교정 및/또는 (b) 자외선 및 방사선 등과 같은 빛 및/또는 화학물질 처리에 의해 유도될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 유전자 일부 또는 전체의 변형 방법에는 DNA 재조합 기술에 의한 방법이 포함될 수 있다. 예를 들면, 목적 유전자와 상동성이 있는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 뉴클레오티드 서열 또는 벡터를 상기 미생물에 주입하여 상동 재조합(homologous recombination)이 일어나게 함으로써 유전자 일부 또는 전체의 결손이 이루어질 수 있다. 상기 주입되는 뉴클레오티드 서열 또는 벡터는 우성 선별 마커를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Modification of part or all of the polynucleotide in the microorganism of the present invention is (a) homologous recombination using a vector for chromosome insertion into the microorganism or genome editing using engineered nuclease (e.g., CRISPR-Cas9) and/or (b) It may be induced by, but is not limited to, light and/or chemical treatment, such as ultraviolet rays and radiation. The method of modifying part or all of the gene may include a method using DNA recombination technology. For example, a nucleotide sequence or vector containing a nucleotide sequence homologous to the gene of interest is injected into the microorganism to cause homologous recombination, thereby causing deletion of part or all of the gene. The injected nucleotide sequence or vector may include, but is not limited to, a dominant selection marker.

본 발명의 다른 하나의 양태는 서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 숙신산 생산 방법을 제공한다. Another aspect of the present invention is an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to position 296 of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or an S comprising a polynucleotide encoding the variant. A method for producing succinic acid is provided, comprising culturing microorganisms of the Escherichia genus in a medium.

본 발명의 생산 방법에서, FdrA 변이체, 폴리뉴클레오티드, 미생물 및 숙신산 등은 상기 다른 양태에서 기재한 바와 같다.In the production method of the present invention, the FdrA variant, polynucleotide, microorganism, succinic acid, etc. are as described in the other embodiments above.

본 발명의 숙신산 생산방법은 본 발명의 변이체 또는 본 발명의 폴리뉴클레오티드 또는 본 발명의 벡터를 포함하는 에스케리치아 속 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The method for producing succinic acid of the present invention may include, but is not limited to, the step of culturing Escherichia microorganisms containing the variant of the present invention or the polynucleotide of the present invention or the vector of the present invention in a medium.

본 발명의 일 예로, 본 발명의 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 숙신산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As an example of the present invention, the microorganism of the present invention may be a microorganism with an increased succinic acid production ability compared to an Escherichia microorganism containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same, but is not limited thereto.

본 발명의 또 다른 일 예로, 본 발명의 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 옥사메이트 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example of the present invention, the microorganism of the present invention may be a microorganism with an increased oxamate production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same, but is limited thereto. no.

본 발명에서, 용어 "배양"은 본 발명의 미생물을 적당히 조절된 환경 조건에서 생육시키는 것을 의미한다. 본 발명의 배양과정은 당업계에 알려진 적당한 배지와 배양조건에 따라 이루어질 수 있다. 이러한 배양 과정은 선택되는 균주에 따라 당업자가 용이하게 조정하여 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 배양은 회분식, 연속식 및/또는 유가식일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present invention, the term “culture” means growing the microorganism of the present invention under appropriately controlled environmental conditions. The culture process of the present invention can be carried out according to appropriate media and culture conditions known in the art. This culture process can be easily adjusted and used by a person skilled in the art depending on the strain selected. Specifically, the culture may be batch, continuous, and/or fed-batch, but is not limited thereto.

본 발명에서 용어, "배지"는 본 발명의 미생물을 배양하기 위해 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 혼합한 물질을 의미하며, 생존 및 발육에 불가결한 물을 비롯하여 영양물질 및 발육인자 등을 공급한다. 구체적으로, 본 발명의 미생물의 배양에 사용되는 배지 및 기타 배양 조건은 통상의 미생물의 배양에 사용되는 배지라면 특별한 제한 없이 어느 것이나 사용할 수 있으나, 본 발명의 미생물을 적당한 탄소원, 질소원, 인원, 무기화합물, 아미노산 및/또는 비타민 등을 함유한 통상의 배지 내에서 호기성 조건 하에서 온도, pH 등을 조절하면서 배양할 수 있다. In the present invention, the term "medium" refers to a material that is mainly mixed with nutrients necessary for cultivating the microorganisms of the present invention, and supplies nutrients and growth factors, including water, which are essential for survival and growth. . Specifically, the medium and other culture conditions used for cultivating the microorganism of the present invention can be any medium used for cultivating ordinary microorganisms without particular limitation, but the microorganism of the present invention can be grown with an appropriate carbon source, nitrogen source, personnel, and inorganic substances. It can be cultured under aerobic conditions in a typical medium containing compounds, amino acids, and/or vitamins, while controlling temperature, pH, etc.

본 발명에서 상기 탄소원으로는 글루코오스, 사카로오스, 락토오스, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스 등과 같은 탄수화물; 만니톨, 소르비톨 등과 같은 당 알코올, 피루브산, 락트산, 시트르산 등과 같은 유기산; 글루탐산, 메티오닌, 리신 등과 같은 아미노산 등이 포함될 수 있다. 또한, 전분 가수분해물, 당밀, 블랙스트랩 당밀, 쌀겨울, 카사버, 사탕수수 찌꺼기 및 옥수수 침지액 같은 천연의 유기 영양원을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 글루코오스 및 살균된 전처리 당밀(즉, 환원당으로 전환된 당밀) 등과 같은 탄수화물이 사용될 수 있으며, 그 외의 적정량의 탄소원을 제한 없이 다양하게 이용할 수 있다. 이들 탄소원은 단독으로 사용되거나 2 종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present invention, the carbon source includes carbohydrates such as glucose, saccharose, lactose, fructose, sucrose, maltose, etc.; Sugar alcohols such as mannitol, sorbitol, etc., organic acids such as pyruvic acid, lactic acid, citric acid, etc.; Amino acids such as glutamic acid, methionine, lysine, etc. may be included. Additionally, natural organic nutrient sources such as starch hydrolyzate, molasses, blackstrap molasses, rice bran, cassava, bagasse and corn steep liquor can be used, specifically glucose and sterilized pre-treated molasses (i.e. converted to reducing sugars). Carbohydrates such as molasses) can be used, and various other carbon sources in an appropriate amount can be used without limitation. These carbon sources may be used alone or in combination of two or more types, but are not limited thereto.

상기 질소원으로는 암모니아, 황산암모늄, 염화암모늄, 초산암모늄, 인산암모늄, 탄산안모늄, 질산암모늄 등과 같은 무기질소원; 글루탐산, 메티오닌, 글루타민 등과 같은 아미노산, 펩톤, NZ-아민, 육류 추출물, 효모 추출물, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 카세인 가수분해물, 어류 또는 그의 분해생성물, 탈지 대두 케이크 또는 그의 분해 생성물 등과 같은 유기 질소원이 사용될 수 있다. 이들 질소원은 단독으로 사용되거나 2 종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The nitrogen source includes inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium phosphate, anmonium carbonate, and ammonium nitrate; Organic nitrogen sources such as amino acids such as glutamic acid, methionine, and glutamine, peptone, NZ-amine, meat extract, yeast extract, malt extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, fish or its decomposition products, defatted soybean cake or its decomposition products, etc. can be used These nitrogen sources may be used individually or in combination of two or more types, but are not limited thereto.

상기 인원으로는 인산 제1칼륨, 인산 제2칼륨, 또는 이에 대응되는 소디움-함유 염 등이 포함될 수 있다. 무기화합물로는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화철, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있으며, 그 외에 아미노산, 비타민 및/또는 적절한 전구체 등이 포함될 수 있다. 이들 구성성분 또는 전구체는 배지에 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.The agent may include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, or a corresponding sodium-containing salt. Inorganic compounds may include sodium chloride, calcium chloride, iron chloride, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, and calcium carbonate, and may also include amino acids, vitamins, and/or appropriate precursors. These components or precursors can be added to the medium batchwise or continuously. However, it is not limited to this.

또한, 본 발명의 미생물의 배양 중에 수산화암모늄, 수산화칼륨, 암모니아, 인산, 황산 등과 같은 화합물을 배지에 적절한 방식으로 첨가하여, 배지의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에는 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 또한, 배지의 호기 상태를 유지하기 위하여, 배지 내로 산소 또는 산소 함유 기체를 주입하거나 혐기 및 미호기 상태를 유지하기 위해 기체의 주입 없이 혹은 질소, 수소 또는 이산화탄소 가스를 주입할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.Additionally, during cultivation of the microorganism of the present invention, compounds such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, etc. can be added to the medium in an appropriate manner to adjust the pH of the medium. Additionally, during culturing, foam generation can be suppressed by using an antifoaming agent such as fatty acid polyglycol ester. In addition, to maintain the aerobic state of the medium, oxygen or oxygen-containing gas can be injected into the medium, or to maintain the anaerobic and microaerobic state, nitrogen, hydrogen, or carbon dioxide gas can be injected without gas injection, and is limited thereto. That is not the case.

본 발명의 배양에서 배양온도는 20 내지 45℃ 구체적으로는 25 내지 40℃ 를 유지할 수 있고, 약 10 내지 160 시간 동안 배양할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the culture of the present invention, the culture temperature can be maintained at 20 to 45°C, specifically 25 to 40°C, and culture can be performed for about 10 to 160 hours, but is not limited thereto.

본 발명의 배양에 의하여 생산된 숙신산은 배지 중으로 분비되거나 세포 내에 잔류할 수 있다.Succinic acid produced by the culture of the present invention may be secreted into the medium or remain within the cells.

본 발명의 또 다른 일 예로, 상기 숙신산은 글리세롤 발효에 의해 글리세롤을 소모하여 생산되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.As another example of the present invention, the succinic acid may be produced by consuming glycerol through glycerol fermentation, but is not limited thereto.

본 발명의 숙신산 생산방법은, 본 발명의 에스케리치아 속 미생물을 준비하는 단계, 상기 균주를 배양하기 위한 배지를 준비하는 단계, 또는 이들의 조합(순서에 무관, in any order)을, 예를 들어, 상기 배양하는 단계 이전에, 추가로 포함할 수 있다. The succinic acid production method of the present invention includes preparing a microorganism of the Escherichia genus of the present invention, preparing a medium for culturing the strain, or a combination thereof (in any order), for example. For example, before the culturing step, it may be additionally included.

본 발명의 숙신산 생산방법은, 상기 배양에 따른 배지(배양이 수행된 배지) 또는 에스케리치아 속 미생물로부터 숙신산을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 회수하는 단계는 상기 배양하는 단계 이후에 추가로 포함될 수 있다.The method for producing succinic acid of the present invention may further include the step of recovering succinic acid from the culture medium (medium in which the culture was performed) or Escherichia genus microorganisms. The recovering step may be additionally included after the culturing step.

상기 회수는 본 발명의 미생물의 배양 방법, 예를 들어 회분식, 연속식 또는 유가식 배양 방법 등에 따라 당해 기술 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 목적하는 숙신산을 수집(collect)하는 것일 수 있다. 예를 들어, 원심분리, 여과, 결정화 단백질 침전제에 의한 처리(염석법), 추출, 초음파 파쇄, 한외여과, 투석법, 분자체 크로마토그래피(겔여과), 흡착크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 친화도 크로마토그래피 등의 각종 크로마토그래피, HPLC 또는 이들의 방법을 조합하여 사용될 수 있으며, 당해 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 배지 또는 미생물로부터 목적하는 숙신산을 회수할 수 있다.The recovery may be to collect the desired succinic acid using a suitable method known in the art according to the method of cultivating the microorganism of the present invention, for example, a batch, continuous or fed-batch culture method. For example, centrifugation, filtration, crystallization, treatment with protein precipitants (salting out), extraction, ultrasonic disruption, ultrafiltration, dialysis, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchange chromatography, affinity. Various chromatographies such as chromatography, HPLC, or a combination of these methods can be used, and the desired succinic acid can be recovered from the medium or microorganism using a suitable method known in the art.

또한, 본 발명의 숙신산 생산방법은, 추가적으로 정제 단계를 포함할 수 있다. 상기 정제는 당해 기술분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여, 수행할 수 있다. 일 예에서, 본 발명의 숙신산 생산방법이 회수 단계와 정제 단계를 모두 포함하는 경우, 상기 회수 단계와 정제 단계는 순서에 상관없이 연속적 또는 비연속적으로 수행되거나, 동시에 또는 하나의 단계로 통합되어 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Additionally, the method for producing succinic acid of the present invention may additionally include a purification step. The purification can be performed using a suitable method known in the art. In one example, when the method for producing succinic acid of the present invention includes both a recovery step and a purification step, the recovery step and the purification step are performed continuously or discontinuously regardless of the order, or are performed simultaneously or integrated into one step. It may be, but is not limited to this.

본 발명의 또 다른 하나의 양태는 본 발명의 변이체, 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드, 상기 폴리뉴클레오타이드를 포함하는 벡터 또는 본 발명의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물; 이를 배양한 배지; 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 숙신산 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect of the present invention is a variant of the present invention, a polynucleotide encoding the variant, a vector containing the polynucleotide, or a microorganism of the genus Escherichia containing the polynucleotide of the present invention; The medium in which it was cultured; Alternatively, a composition for producing succinic acid comprising a combination of two or more of these is provided.

본 발명의 조성물은 아미노산 생산용 조성물에 통상 사용되는 임의의 적합한 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 부형제는, 예를 들어 보존제, 습윤제, 분산제, 현탁화제, 완충제, 안정화제 또는 등장화제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition of the present invention may further comprise any suitable excipients commonly used in compositions for producing amino acids, such excipients may be, for example, preservatives, wetting agents, dispersing agents, suspending agents, buffering agents, stabilizing agents, or tonicity agents. However, it is not limited to this.

본 발명의 조성물에서, 변이체, 폴리뉴클레오티드, 벡터, 균주, 배지 및 숙신산 등은 상기 다른 양태에서 기재한 바와 같다.In the composition of the present invention, variants, polynucleotides, vectors, strains, media, succinic acid, etc. are as described in the other embodiments above.

본 발명의 FdrA의 변이체를 포함하는, 에스케리치아 속 미생물을 배양하는 경우, 기존 비변형 폴리펩티드를 갖는 미생물에 비해 고수율의 숙신산 생산이 가능하다.When cultivating a microorganism of the Escherichia genus containing a variant of FdrA of the present invention, it is possible to produce succinic acid at a higher yield compared to microorganisms with existing unmodified polypeptides.

도 1은 단일염기변이가 도입된 대장균의 상대적 적합도를 나타낸 결과이다.
도 2는 글리세롤 발효 중 글리옥실레이트 경로를 통한 숙신산 생산 경로를 나타낸 것이다.
Figure 1 shows the results showing the relative fitness of E. coli into which a single nucleotide mutation was introduced.
Figure 2 shows the succinic acid production pathway through the glyoxylate pathway during glycerol fermentation.

이하 본 발명을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 바람직한 실시양태에 불과한 것이며 따라서, 본 발명의 권리범위를 이에 한정하는 것으로 의도되지는 않는다. 한편, 본 명세서에 기재되지 않은 기술적인 사항들은 본 발명의 기술 분야 또는 유사 기술 분야에서 숙련된 통상의 기술자이면 충분히 이해하고 용이하게 실시할 수 있다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by examples. However, the following examples are merely preferred embodiments for illustrating the present invention and are therefore not intended to limit the scope of the present invention thereto. Meanwhile, technical matters not described in this specification can be fully understood and easily implemented by anyone skilled in the technical field of the present invention or a similar technical field.

실시예 1. 신규한 FdrA 변이체가 도입된 숙신산 생산 균주의 제작Example 1. Construction of a succinic acid producing strain into which a novel FdrA variant was introduced

실시예 1-1. 숙신산 생산능을 증가시키는 FdrA 변이 확인Example 1-1. Confirmation of FdrA mutation that increases succinic acid production ability

숙신산 생산능이 증가된 미생물을 제작하기 위하여, 메탄생성균과의 공동배양에 의해 적응진화되어, 숙신산 생산능이 향상된 대장균 KCTC 13592BP(KR 10-2128031 B1) 균주의 유전적 변화를 조사하여 Transient Mutator Multiplex Automated Genome Engineering(TM-MAGE)(Lennen RM et al. 2016. Nucleic Acids Res 44:e36.)을 통해 숙신산 생산에 영향을 미치는 7개의 단일염기변이(dnaK (chaperone Hsp70, A586E), ybbP (putative ABC transporter permease, W612R), fdrA (putative NAD(P)-binding acyl-CoA synthetase, D296Y), pgpC (phosphatidylglycero-phosphatase C, R91L), yfjI (uncharacterized protein, I384V), cysN (sulfate adenylyl-transferase subunit 1, D171E), rob (right oriC-binding transcriptional activator, R156S))를 선별하였다.In order to create microorganisms with increased succinic acid production ability, genetic changes in E. coli KCTC 13592BP (KR 10-2128031 B1) strain, which has been adaptively evolved through co-culture with methane-producing bacteria and has improved succinic acid production ability, were investigated and Transient Mutator Multiplex Automated Genome Through Engineering (TM-MAGE) (Lennen RM et al. 2016. Nucleic Acids Res 44:e36.), seven single base mutations (dnaK (chaperone Hsp70, A586E), ybbP (putative ABC transporter permease) affecting succinic acid production were identified. , W612R), fdrA (putative NAD(P)-binding acyl-CoA synthetase, D296Y), pgpC (phosphatidylglycero-phosphatase C, R91L), yfjI (uncharacterized protein, I384V), cysN (sulfate adenylyl-transferase subunit 1, D171E) , rob (right oriC-binding transcriptional activator, R156S)) was selected.

이어서, 공지의 방법(KR 10-2128031 B1)을 참조하여, 야생형 대장균(39th population) 및 상기 7개의 단일염기변이가 각각 도입된 E.coli를 글리세롤을 이용한 숙신산 생산에 적응진화시키기 위해, E.coli 와 M.formicicum를 각 라운드마다 혐기성으로 39라운드까지 공동으로 계대배양하였다.Next, referring to a known method (KR 10-2128031 B1), in order to adapt and evolve wild-type E. coli (39 th population) and E. coli into which each of the above seven single nucleotide mutations were introduced for succinic acid production using glycerol, E .coli and M.formicicum were jointly subcultured anaerobically for each round up to 39 rounds.

대조군(Ancestor)의 경우, E.coli 와 M.formicicum를 혐기성으로 96시간 동안 공동으로 계대배양하였다. 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다. For the control group (Ancestor), E.coli and M.formicicum were co-cultured anaerobically for 96 hours. The results are shown in Table 1 below.

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 상기 7개의 단일염기변이가 대장균의 숙신산 생산능을 증가시킴을 확인하였으며, 특히, FdrA 변이체(D296Y)의 경우, 숙신산 생산능 증가에 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다.As shown in Table 1, it was confirmed that the seven single base mutations increased the succinic acid production ability of E. coli. In particular, the FdrA variant (D296Y) was confirmed to have the greatest effect on increasing the succinic acid production ability. .

또한, 대장균 균주의 상대적 적합성(relative fitness)은 균주와 모균주(Ancestor)를 공배양했을 때 경쟁적 성장을 측정하여 평가하였다. 적합성은 3가지 조건(글리세롤(90mM)에서 대장균과 M. formicicum의 혐기성 공배양, 글리세롤(90mM) 및 DMSO(50mM)에서 대장균의 혐기성 단일 배양, LB 배지에서 대장균의 호기성 단일 배양). 혐기성 배양은 96시간 동안 발효 배지(100ml)에 대해 수행하였다. LB(10 ml)에서의 호기성 배양은 대조군으로 사용하였다.Additionally, the relative fitness of the E. coli strain was evaluated by measuring competitive growth when the strain and the parent strain (Ancestor) were co-cultured. Compatibility was assessed under three conditions (anaerobic coculture of E. coli and M. formicicum in glycerol (90mM), anaerobic monoculture of E. coli in glycerol (90mM) and DMSO (50mM), and aerobic monoculture of E. coli in LB medium). Anaerobic cultivation was performed on fermentation medium (100 ml) for 96 hours. Aerobic culture in LB (10 ml) was used as a control.

배양 후, 박테리아 세포를 X-Gal(5-bromo-4-chloro-3-indolyl-b-D-galactopyranoside) 한천 플레이트에서 50 내지 100개 범위의 콜로니를 형성하도록 희석하였다. 두 개의 경쟁 균주는 흰색/파란색 집락으로 구별되었다. 조상 대장균(DlacZ) 균주는 흰색이었고 경쟁 균주는 파란색이었다. 상대 적합도(W)는 두 균주의 맬서스 매개변수 비율을 사용하여 계산되었다. W = ln(Af/Ai)/ln(Bf/Bi), 여기서 A는 진화 또는 돌연변이 집단의 세포 밀도를 나타내고, B는 세포를 나타낸다. 조상 인구의 밀도 및 아래 첨자 i 및 f는 각각 초기 및 최종 밀도를 나타낸다(1, 30, 31). W 값이 >1.0이면 대장균 개체군의 적합도가 조상에 비해 증가했음을 나타내고, W 값이 <1.0이면 적합도가 감소함을 나타낸다.After culturing, the bacterial cells were diluted to form colonies ranging from 50 to 100 on X-Gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl-bD-galactopyranoside) agar plates. The two competing strains were distinguished by white/blue colonies. The ancestral E. coli (DlacZ) strain was white and the competing strain was blue. Relative fitness (W) was calculated using the ratio of Malthusian parameters of the two strains. W = ln(A f /A i )/ln(B f /B i ), where A represents the cell density of the evolving or mutant population and B represents cells. Density of the ancestral population, and the subscripts i and f denote the initial and final densities, respectively (1, 30, 31). A W value >1.0 indicates that the fitness of the E. coli population has increased compared to its ancestor, and a W value <1.0 indicates a decrease in fitness.

그 결과는 도 1에 나타내었다.The results are shown in Figure 1.

도 1에 나타난 바와 같이, 상기 7개의 단일염기변이가 도입된 대장균은 모균주에 비하여 상대적 적합성에 유의미한 증가가 발견되지 않음을 확인하였다. As shown in Figure 1, it was confirmed that no significant increase in relative fitness was found in E. coli into which the seven single nucleotide mutations were introduced compared to the parent strain.

실시예 1-2. 신규한 FdrA 변이체가 도입된 숙신산 생산 균주의 제작Example 1-2. Construction of a succinic acid producing strain into which a novel FdrA variant was introduced

상시 실시예 1-1에서 가장 높은 숙신산 생산을 나타낸 FdrA 변이체(D296Y)가 도입된 형질전환 대장균을 제작하였다.Transformant E. coli into which the FdrA variant (D296Y), which showed the highest succinic acid production in Example 1-1, was introduced, was prepared.

구체적으로, 공지의 TM-MAGE(transient mutator multiplex automated genome engineering) 방법(Lennen RM et al. 2016. Nucleic Acids Res 44:e36.)을 이용하여 제작하였다. TM-MAGE용 올리고뉴클레오티드는 MODEST(Bonde MT et al. 2014. Nucleic Acids Res 42:W408-W415.)를 사용하여 설계되었으며 15bp 최소 말단 상동성과 50bp 긴 삽입 말단 상동성을 포함하는 90bp 길이로 설정되었다. 차세대 염기서열분석(NGS)으로 분석한 조상 대장균을 TM-MAGE의 스타터 균주로 사용하였고, 플라스미드 pMA7-SacB(Addgene, USA)를 사용하여 조상 대장균을 형질전환시켰다. pMA7-SacB를 보유하는 E. coli를 100mg/ml 암피실린 및 0.5mM MgSO4를 함유하는 LB(Lennox, Sigma-Aldrich, USA)에서 37℃에서 180rpm으로 진탕하면서 밤새 성장시켰다. 본 배양액에 1% 하룻밤 배양액을 동일한 배지에 접종하고 동일한 조건에서 배양하였다. OD600이 0.4 ~ 0.6이 되면 최종 농도가 0.2%(wt/vol)가 되도록 Larabinose를 첨가하고 10분간 배양을 계속한 후 얼음 위에서 15분간 배양하였다. Combi 514-R 원심분리기(한일, 대한민국)로 4°C에서 5분간 4,000 ㎍에서 균체를 채취하고, 냉각된 증류수(30ml, 1ml, 1ml)로 3회 세척하고 냉각된 증류수 200ml로 최종 재현탁하여 농축하였다. 이어서, 컴피턴트 세포(50ml)와 MAGE 올리고뉴클레오티드(0.5ml, 50pmol)의 혼합물을 MicroPulser(Bio-Rad, USA)를 사용하여 전기천공하였고, 100 mg/ml 암피실린 및 0.5 mM MgSO4를 함유하는 LB(미국 시그마-알드리치 소재의 레녹스)에 재현탁하고, 한천 플레이트에 도말하였다. 개별 콜로니는 다중 대립유전자 특이적 콜로니(MASC) PCR에 의해 선택되었다. 플라스미드 경화를 위해 수크로스 플레이트(10g/리터 트립톤, 5g/리터 효모 추출물, 15g/리터 한천 및 5% [wt/vol] 수크로스)에 양성 콜로니를 줄무늬로 제작하였다. 이어서, DNA 시퀀싱(Cosmogenetech, 대한민국)에 의해 게놈의 성공적인 점 돌연변이를 확인하였다.Specifically, it was produced using the known TM-MAGE (transient mutator multiplex automated genome engineering) method (Lennen RM et al. 2016. Nucleic Acids Res 44:e36.). Oligonucleotides for TM-MAGE were designed using MODEST (Bonde MT et al. 2014. Nucleic Acids Res 42:W408-W415.) and were set to 90 bp in length with 15 bp minimum end homology and 50 bp long insert end homology. . Ancestral E. coli analyzed by next-generation sequencing (NGS) was used as a starter strain for TM-MAGE, and the ancestral E. coli was transformed using plasmid pMA7-SacB (Addgene, USA). E. coli carrying pMA7-SacB was grown overnight in LB (Lennox, Sigma-Aldrich, USA) containing 100 mg/ml ampicillin and 0.5mM MgSO 4 at 37°C with shaking at 180 rpm. 1% overnight culture was inoculated into the same medium and cultured under the same conditions. When the OD600 reached 0.4 to 0.6, Larabinose was added to a final concentration of 0.2% (wt/vol), and the incubation was continued for 10 minutes, followed by incubation on ice for 15 minutes. Cells were collected at 4,000 ㎍ using a Combi 514-R centrifuge (Hanil, Korea) for 5 minutes at 4°C, washed three times with cooled distilled water (30ml, 1ml, 1ml), and finally resuspended in 200ml of cooled distilled water. Concentrated. Then, a mixture of competent cells (50 ml) and MAGE oligonucleotides (0.5 ml, 50 pmol) were electroporated using MicroPulser (Bio-Rad, USA) and incubated in LB containing 100 mg/ml ampicillin and 0.5 mM MgSO4. It was resuspended in Lennox (Sigma-Aldrich, USA) and plated on agar plates. Individual colonies were selected by multiple allele specific colony (MASC) PCR. For plasmid curing, positive colonies were streaked on sucrose plates (10 g/liter tryptone, 5 g/liter yeast extract, 15 g/liter agar, and 5% [wt/vol] sucrose). Successful point mutations in the genome were then confirmed by DNA sequencing (Cosmogenetech, Korea).

상기 FdrA 변이체(D296Y)가 도입된 형질전환 대장균은 Escherichia coli fdrAD296Y로 명명하였으며, 부다페스트 조약 하의 국제기탁기관인 한국생명공학연구원 생물자원센터(KCTC)에 국제 기탁하여, 2021년 11월 30일 자로 기탁번호 KCTC 14806BP 를 부여 받았다.The transformed E. coli into which the FdrA variant (D296Y) was introduced was named Escherichia coli fdrAD296Y, and was internationally deposited at the Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology (KCTC), an international depository under the Budapest Treaty, with the deposit number as of November 30, 2021. Was granted KCTC 14806BP.

실시예 2. 신규한 FdrA 변이체가 도입된 숙신산 생산 균주의 숙신산 생산능 평가Example 2. Evaluation of succinic acid production ability of succinic acid producing strain into which a novel FdrA variant was introduced

상기 실시예 1-2에서 제작된 FdrA 변이체(D296Y)가 도입된 형질전환 대장균을 이용하여 본 발명의 FdrA 변이체(D296Y)의 기능 및 유전적 변이가 숙신산 생산에 미치는 영향을 분석하였다.The effect of the function and genetic mutation of the FdrA variant (D296Y) of the present invention on succinic acid production was analyzed using transformed E. coli into which the FdrA variant (D296Y) prepared in Example 1-2 was introduced.

먼저, fdrA의 프로모터 영역은 lacZ 리포터 유전자와 융합되었고, 가능한 이펙터(유도자)는 β-갈락토시다제 분석에 의해 탐색되었다.First, the promoter region of fdrA was fused with the lacZ reporter gene, and possible effectors (inducers) were searched by β-galactosidase assay.

구체적으로, fdrA 프로모터 영역과 lacZ의 융합은 리포터 유전자 융합 플라스미드 pJL29를 사용하여 구성되었다. fdrA 프로모터 영역은 E. coli MG1655 게놈 DNA로부터 프라이머 fdrA_SalI(59-CGG CAT TGT CGA CAT GTA AA-39) 및 fdrA_HindIII(59-CCT CTT CAA GCT TCT GCA TA-39)를 사용하여 증폭되었다. 상응하는 단편은 fdrA의 완전한 상류 조절 영역을 덮었고 리포터 유전자 융합 플라스미드 pJL29의 상응하는 제한 부위로 클로닝되었다. fdrA-lacZ 유전자 융합을 사용하여 lacZ 결핍 균주인 E. coli MC4100을 형질전환시켰다.Specifically, a fusion of the fdrA promoter region with lacZ was constructed using the reporter gene fusion plasmid pJL29. The fdrA promoter region was amplified from E. coli MG1655 genomic DNA using primers fdrA_SalI (59-CGG CAT TGT CGA CAT GTA AA-39) and fdrA_HindIII (59-CCT CTT CAA GCT TCT GCA TA-39). The corresponding fragment covered the complete upstream regulatory region of fdrA and was cloned into the corresponding restriction site of the reporter gene fusion plasmid pJL29. The fdrA-lacZ gene fusion was used to transform E. coli MC4100, a lacZ-deficient strain.

상기 형질전환 대장균 MC4100은 혐기성 조건에서 글리세롤 (50 mM) 및 DMSO (50 mM)가 포함된 M9 배지에서 성장하였다(Kim OB, Unden G. 2007. J Bacteriol 189:1597-1603.). 배양물은 20 mM 알란토인(allantoin), 옥사메이트(oxamate), NH4Cl 또는 옥사레이트(oxalate|)를 이펙터(effector)로 포함한다. β-갈락토시다제 활성은 공지된 방법(Miller JH. 1992. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor. NY.)으로 측정하였다. empty lacZ fusion plasmid pJL2의 β-갈락토시다제 활성은 각 배양 조건에서 측정되어 빈 값(blank value)으로서 사용되었다. 그 결과는 하기 표 2에 나타내었다.The transformed E. coli MC4100 was grown in M9 medium containing glycerol (50mM) and DMSO (50mM) under anaerobic conditions (Kim OB, Unden G. 2007. J Bacteriol 189:1597-1603.). The culture contains 20mM allantoin, oxamate, NH 4 Cl or oxalate| as effectors. β-Galactosidase activity was measured by a known method (Miller JH. 1992. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor. NY.). The β-galactosidase activity of empty lacZ fusion plasmid pJL2 was measured under each culture condition and used as a blank value. The results are shown in Table 2 below.

상기 표 2에 나타난 바와 같이, 혐기성 조건에서 알란토인은 fdrA의 전사를 크게 증가시켰지만 옥사메이트와 옥살레이트는 유전자 발현에 영향을 미치지 않음을 확인하였다. 따라서 FdrA는 혐기성 알란토인 분해에 역할을 하지만 옥사메이트, 숙신산 및 옥살레이트는 기질이 되지 않음을 확인하였다.As shown in Table 2, it was confirmed that allantoin significantly increased the transcription of fdrA under anaerobic conditions, but oxamate and oxalate had no effect on gene expression. Therefore, it was confirmed that FdrA plays a role in anaerobic allantoin degradation, but oxamate, succinic acid, and oxalate do not serve as substrates.

이어서, FdrA 변이체에서 유전적 변이가 숙신산 생산에 미치는 영향을 분석하였다.Next, the effect of genetic variation on succinic acid production in the FdrA mutant was analyzed.

구체적으로, 각각의 대장균 MG1655(야생형 균주(ancestor), fdrA 결실(△fdrA), fdrA 결실 및 pNTR-SD::fdrA 포함(△fdrApNTR-SD::fdrA), fdrA 변이(fdrAD296Y))은 혐기성 조건에서 글리세롤 (50 mM), DMSO (50 mM) 및 알란토인 (20 mM)이 포함된 M9 배지에서 72시간 동안 성장하였다. 알란토인은 단일 질소원으로 사용되었다. 그 결과는 하기 표 3에 나타내었다.Specifically, each of the E. coli MG1655 (wild-type strain (ancestor), fdrA deletion (ΔfdrA), fdrA deletion and pNTR-SD::fdrA (ΔfdrApNTR-SD::fdrA), and fdrA mutant (fdrA D296Y )) is anaerobic. It was grown for 72 hours in M9 medium containing glycerol (50mM), DMSO (50mM), and allantoin (20mM). Allantoin was used as the sole nitrogen source. The results are shown in Table 3 below.

상기 표 3 및 도 2에 나타난 바와 같이, 야생형 균주에서 대부분의 알란토인은 옥사메이트(~80%)로 분해되고 일부는 옥살레이트(~20%)로 분해되고, △fdrA 균주에서는 옥사메이트가 생성되지 않으며, 옥살산 분획이 증가함을 확인하였다. 또한, fdrA 클로닝된 플라스미드(pNTR-SD::fdrA)는 옥살레이트 생성 감소와 함께 옥사메이트 생성을 보완할 수 있음을 확인하였다. 이는 FdrA가 옥사메이트 생성 단계를 촉매하고 옥살산염이 대사 맥락에서 옥사메이트 생성의 대체 경로와 연결되어 있음을 시사하는 것이다.As shown in Table 3 and Figure 2, most of the allantoin in the wild type strain is decomposed into oxamate (~80%) and some is decomposed into oxalate (~20%), and in the △fdrA strain, oxamate is not produced. It was confirmed that the oxalic acid fraction increased. In addition, it was confirmed that the fdrA cloned plasmid (pNTR-SD::fdrA) can complement oxamate production while reducing oxalate production. This suggests that FdrA catalyzes the oxamate generation step and that oxalate is linked to the alternative pathway of oxamate generation in the metabolic context.

특히, fdrA 변이체(D296Y)에서, 숙신산 생산이 비변이체에 비하여 약 61% 증가하였고, 거의 모든 알란토인이 옥사메이트로 분해되었음을 확인하였다. 이는 D296Y 변이가 효소 활성을 향상시켜 옥사메이트를 생성하거나 기질 친화도를 증가시킨다는 것을 시사하는 것이며, 옥사메이트 생성의 25% 증가는 본 발명의 변이체에서 숙신산 생성능을 증가시키는 직접적인 원인임을 확인하였다.In particular, in the fdrA mutant (D296Y), succinic acid production increased by about 61% compared to the non-mutant, and almost all allantoin was confirmed to be decomposed into oxamate. This suggests that the D296Y mutation improves enzyme activity to produce oxamate or increase substrate affinity, and it was confirmed that the 25% increase in oxamate production is the direct cause of the increased succinic acid production ability in the mutant of the present invention.

요약하면, 본 발명자들은 fdrA이 알란토인(옥살루레이트)을 옥사메이트로 분해하는 역할을 하는 효소를 암호화함을 최초로 발견하였다. 이에 따라 본 발명의 FdrA(D296Y) 변이체는 알란토인의 옥사메이트로의 전환을 가속화하여 숙신산 생산을 향상시킴을 확인하였으며, 그 경로는 도 2에 나타내었다.In summary, the present inventors discovered for the first time that fdrA encodes an enzyme responsible for decomposing allantoin (oxalurate) into oxamate. Accordingly, it was confirmed that the FdrA (D296Y) variant of the present invention improves succinic acid production by accelerating the conversion of allantoin to oxamate, and the pathway is shown in Figure 2.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. In this regard, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as including the meaning and scope of the patent claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the equivalent concept thereof are included in the scope of the present invention.

한국생명공학연구원Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology KCTC14806BPKCTC14806BP 2021113020211130

<110> Ewha University - Industry Collaboration Foundation <120> A microorganism having enhanced productivity of succinate and a method for producing succinate using the same <130> KPA211391-KR <160> 3 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 555 <212> PRT <213> Unknown <220> <223> FdrA variant <400> 1 Met Ile His Ala Phe Ile Lys Lys Gly Cys Phe Gln Asp Ser Val Ser 1 5 10 15 Leu Met Ile Ile Ser Arg Lys Leu Ser Glu Ser Glu Asn Val Asp Asp 20 25 30 Val Ser Val Met Met Gly Thr Pro Ala Asn Lys Ala Leu Leu Asp Thr 35 40 45 Thr Gly Phe Trp His Asp Asp Phe Asn Asn Ala Thr Pro Asn Asp Ile 50 55 60 Cys Val Ala Ile Arg Ser Glu Ala Ala Asp Ala Gly Ile Ala Gln Ala 65 70 75 80 Ile Met Gln Gln Leu Glu Glu Ala Leu Lys Gln Leu Ala Gln Gly Ser 85 90 95 Gly Ser Ser Gln Ala Leu Thr Gln Val Arg Arg Trp Asp Ser Ala Cys 100 105 110 Gln Lys Leu Pro Asp Ala Asn Leu Ala Leu Ile Ser Val Ala Gly Glu 115 120 125 Tyr Ala Ala Glu Leu Ala Asn Gln Ala Leu Asp Arg Asn Leu Asn Val 130 135 140 Met Met Phe Ser Asp Asn Val Thr 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Lys Gly Cys Phe Gln Asp Ser Val Ser 1 5 10 15 Leu Met Ile Ile Ser Arg Lys Leu Ser Glu Ser Glu Asn Val Asp Asp 20 25 30 Val Ser Val Met Met Gly Thr Pro Ala Asn Lys Ala Leu Leu Asp Thr 35 40 45 Thr Gly Phe Trp His Asp Asp Phe Asn Asn Ala Thr Pro Asn Asp Ile 50 55 60 Cys Val Ala Ile Arg Ser Glu Ala Ala Asp Ala Gly Ile Ala Gln Ala 65 70 75 80 Ile Met Gln Gln Leu Glu Glu Ala Leu Lys Gln Leu Ala Gln Gly Ser 85 90 95 Gly Ser Ser Gln Ala Leu Thr Gln Val Arg Arg Trp Asp Ser Ala Cys 100 105 110 Gln Lys Leu Pro Asp Ala Asn Leu Ala Leu Ile Ser Val Ala Gly Glu 115 120 125 Tyr Ala Ala Glu Leu Ala Asn Gln Ala Leu Asp Arg Asn Leu Asn Val 130 135 140 Met Met Phe Ser Asp Asn Val Thr Leu Glu Asp Glu Ile Gln Leu Lys 145 150 155 160 Thr Arg Ala Arg Glu Lys Gly Leu Leu Val Met Gly Pro Asp Cys Gly 165 170 175 Thr Ser Met Ile Ala Gly Thr Pro Leu Ala Phe Ala Asn Val Met Pro 180 185 190 Glu Gly Asn Ile Gly Val Ile Gly Ala Ser Gly Thr Gly Ile Gln Glu 195 200 205 Leu Cys Ser Gln Ile Ala Leu Ala Gly Glu Gly Ile Thr His Ala Ile 210 215 220 Gly Leu Gly Gly Arg Asp Leu Ser Arg Glu Val Gly Gly Ile Ser Ala 225 230 235 240 Leu Thr Ala Leu Glu Met Leu Ser Ala Asp Glu Lys Ser Glu Val Leu 245 250 255 Ala Phe Val Ser Lys Pro Pro Ala Glu Ala Val Arg Leu Lys Ile Val 260 265 270 Asn Ala Met Lys Ala Thr Gly Lys Pro Thr Val Ala Leu Phe Leu Gly 275 280 285 Tyr Thr Pro Ala Val Ala Arg Tyr Glu Asn Val Trp Phe Ala Ser Ser 290 295 300 Leu Asp Glu Ala Ala Arg Leu Ala Cys Leu Leu Ser Arg Val Thr Ala 305 310 315 320 Arg Arg Asn Ala Ile Ala Pro Val Ser Ser Gly Phe Ile Cys Gly Leu 325 330 335 Tyr Thr Gly Gly Thr Leu Ala Ala Glu Ala Ala Gly Leu Leu Ala Gly 340 345 350 His Leu Gly Val Glu Ala Asp Asp Thr His Gln His Gly Met Met Leu 355 360 365 Asp Ala Asp Ser His Gln Ile Ile Asp Leu Gly Asp Asp Phe Tyr Thr 370 375 380 Val Gly Arg Pro His Pro Met Ile Asp Pro Thr Leu Arg Asn Gln Leu 385 390 395 400 Ile Ala Asp Leu Gly Ala Lys Pro Gln Val Arg Val Leu Leu Leu Asp 405 410 415 Val Val Ile Gly Phe Gly Ala Thr Ala Asp Pro Ala Ala Ser Leu Val 420 425 430 Ser Ala Trp Gln Lys Ala Cys Ala Ala Arg Leu Asp Asn Gln Pro Leu 435 440 445 Tyr Ala Ile Ala Thr Val Thr Gly Thr Glu Arg Asp Pro Gln Cys Arg 450 455 460 Ser Gln Gln Ile Ala Thr Leu Glu Asp Ala Gly Ile Ala Val Val Ser 465 470 475 480 Ser Leu Pro Glu Ala Thr Leu Leu Ala Ala Ala Leu Ile His Pro Leu 485 490 495 Ser Pro Ala Ala Gln Gln His Thr Pro Ser Leu Leu Glu Asn Val Ala 500 505 510 Val Ile Asn Ile Gly Leu Arg Ser Phe Ala Leu Glu Leu Gln Ser Ala 515 520 525 Ser Lys Pro Val Val His Tyr Gln Trp Ser Pro Val Ala Gly Gly Asn 530 535 540 Lys Lys Leu Ala Arg Leu Leu Glu Arg Leu Gln 545 550 555 <210> 2 <211> 555 <212> PRT <213> Escherichia coli <400> 2 Met Ile His Ala Phe Ile Lys Lys Gly Cys Phe Gln Asp Ser Val Ser 1 5 10 15 Leu Met Ile Ile Ser Arg Lys Leu Ser Glu Ser Glu Asn Val Asp Asp 20 25 30 Val Ser Val Met Met Gly Thr Pro Ala Asn Lys Ala Leu Leu Asp Thr 35 40 45 Thr Gly Phe Trp His Asp Asp Phe Asn Asn Ala Thr Pro Asn Asp Ile 50 55 60 Cys Val Ala Ile Arg Ser Glu Ala Ala Asp Ala Gly Ile Ala Gln Ala 65 70 75 80 Ile Met Gln Gln Leu Glu Glu Ala Leu Lys Gln Leu Ala Gln Gly Ser 85 90 95 Gly Ser Ser Gln Ala Leu Thr Gln Val Arg Arg Trp Asp Ser Ala Cys 100 105 110 Gln Lys Leu Pro Asp Ala Asn Leu Ala Leu Ile Ser Val Ala Gly Glu 115 120 125 Tyr Ala Ala Glu Leu Ala Asn Gln Ala Leu Asp Arg Asn Leu Asn Val 130 135 140 Met Met Phe Ser Asp Asn Val Thr Leu Glu Asp Glu Ile Gln Leu Lys 145 150 155 160 Thr Arg Ala Arg Glu Lys Gly Leu Leu Val Met Gly Pro Asp Cys Gly 165 170 175 Thr Ser Met Ile Ala Gly Thr Pro Leu Ala Phe Ala Asn Val Met Pro 180 185 190 Glu Gly Asn Ile Gly Val Ile Gly Ala Ser Gly Thr Gly Ile Gln Glu 195 200 205 Leu Cys Ser Gln Ile Ala Leu Ala Gly Glu Gly Ile Thr His Ala Ile 210 215 220 Gly Leu Gly Gly Arg Asp Leu Ser Arg Glu Val Gly Gly Ile Ser Ala 225 230 235 240 Leu Thr Ala Leu Glu Met Leu Ser Ala Asp Glu Lys Ser Glu Val Leu 245 250 255 Ala Phe Val Ser Lys Pro Pro Ala Glu Ala Val Arg Leu Lys Ile Val 260 265 270 Asn Ala Met Lys Ala Thr Gly Lys Pro Thr Val Ala Leu Phe Leu Gly 275 280 285 Tyr Thr Pro Ala Val Ala Arg Asp Glu Asn Val Trp Phe Ala Ser Ser 290 295 300 Leu Asp Glu Ala Ala Arg Leu Ala Cys Leu Leu Ser Arg Val Thr Ala 305 310 315 320 Arg Arg Asn Ala Ile Ala Pro Val Ser Ser Gly Phe Ile Cys Gly Leu 325 330 335 Tyr Thr Gly Gly Thr Leu Ala Ala Glu Ala Ala Gly Leu Leu Ala Gly 340 345 350 His Leu Gly Val Glu Ala Asp Asp Thr His Gln His Gly Met Met Leu 355 360 365 Asp Ala Asp Ser His Gln Ile Ile Asp Leu Gly Asp Asp Phe Tyr Thr 370 375 380 Val Gly Arg Pro His Pro Met Ile Asp Pro Thr Leu Arg Asn Gln Leu 385 390 395 400 Ile Ala Asp Leu Gly Ala Lys Pro Gln Val Arg Val Leu Leu Leu Asp 405 410 415 Val Val Ile Gly Phe Gly Ala Thr Ala Asp Pro Ala Ala Ser Leu Val 420 425 430 Ser Ala Trp Gln Lys Ala Cys Ala Ala Arg Leu Asp Asn Gln Pro Leu 435 440 445 Tyr Ala Ile Ala Thr Val Thr Gly Thr Glu Arg Asp Pro Gln Cys Arg 450 455 460 Ser Gln Gln Ile Ala Thr Leu Glu Asp Ala Gly Ile Ala Val Val Ser 465 470 475 480 Ser Leu Pro Glu Ala Thr Leu Leu Ala Ala Ala Leu Ile His Pro Leu 485 490 495 Ser Pro Ala Ala Gln Gln His Thr Pro Ser Leu Leu Glu Asn Val Ala 500 505 510 Val Ile Asn Ile Gly Leu Arg Ser Phe Ala Leu Glu Leu Gln Ser Ala 515 520 525 Ser Lys Pro Val Val His Tyr Gln Trp Ser Pro Val Ala Gly Gly Asn 530 535 540 Lys Lys Leu Ala Arg Leu Leu Glu Arg Leu Gln 545 550 555 <210> 3 <211> 1668 <212> DNA <213> Escherichia coli <400> 3 atgatccacg cctttattaa aaaagggtgt tttcaggatt cggtcagttt aatgattatt 60 tcacgaaaac tcagcgaatc agaaaatgtt gatgatgttt ccgtaatgat gggtacgccc 120 gccaataaag cgttattaga taccacaggt ttctggcatg acgattttaa taacgccacg 180 ccgaacgata tttgcgtggc aattcgtagc gaagcggcgg atgcggggat cgcgcaggcg 240 attatgcagc agcttgaaga ggcgctaaaa caactggcgc aggggtcagg cagcagccag 300 gcgttgacgc aggtgcgtcg ctgggacagt gcctgtcaga aattacccga tgccaatctg 360 gcgctgattt cagtggctgg cgagtatgcg gcggagctgg caaaccaggc gctggatcgc 420 aacctcaacg tgatgatgtt ctccgataac gtcacgctgg aagatgaaat ccaacttaaa 480 acccgcgcgc gggaaaaagg cttgctggtg atggggccgg actgcggtac gtcgatgatt 540 gccggcacac cgctggcttt tgctaacgtg atgccggaag gcaatattgg cgtcattggc 600 gcttccggta ccgggattca ggagctgtgt tcgcagattg cgctggcagg ggagggaatt 660 actcacgcga ttggccttgg cgggcgcgac ctcagccgtg aagtgggcgg catcagtgcg 720 ctaacagcgc tggaaatgct cagtgcagac gagaaaagcg aagtgctggc atttgtttca 780 aaaccacctg ccgaagctgt gcgtctgaaa attgttaatg ccatgaaagc aaccggcaaa 840 ccgacggtgg cgctgttttt aggttatacc ccggcggtgg cccgcgacga gaatgtctgg 900 tttgcctcct cgctggatga ggccgcacgc ctggcttgcc tgctttcacg cgtcacggcg 960 cgacgtaacg caatagcgcc tgtcagcagc ggatttattt gcggtttgta taccggcggt 1020 acgctggctg ccgaagcggc gggattactt gccggacacc ttggcgtgga agccgacgat 1080 acccatcaac atggcatgat gctggacgcc gatagccacc agattattga cctcggcgat 1140 gatttctaca ccgtcgggcg tccccatccg atgatcgacc caaccttacg caaccagtta 1200 attgccgatc tcggcgctaa accgcaagtg cgcgtgttgc tgcttgatgt cgtgattggc 1260 ttcggtgcga ccgccgatcc tgccgcctcg ctggtgagcg cctggcaaaa agcctgtgcc 1320 gcgcgtttag ataatcaacc actgtatgcc attgccacgg tgacaggcac tgaacgtgac 1380 ccgcaatgcc gctcgcagca aatcgccacg ctggaagatg cggggattgc ggtcgtgagt 1440 tcgctaccgg aagccacctt gctggcggca gcgttaattc atccgctctc gcctgccgca 1500 cagcaacaca caccgtcatt actggaaaac gtcgccgtga ttaacatcgg attacgcagc 1560 tttgcgctgg agctacaaag cgccagcaaa ccggttgtgc attaccaatg gtcgccagtc 1620 gccggtggca ataaaaaaact ggctcgttta ttagaacgtt tgcaataa 1668

Claims (10)

서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는, 숙신산 생산능을 갖는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물.
Escherichia having the ability to produce succinic acid, comprising an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to the 296th position of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or a polynucleotide encoding the variant. ( Escherichia ) genus microorganisms.
제1항에 있어서, 상기 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 숙신산 생산능이 증가된 것인, 미생물.
The microorganism according to claim 1, wherein the microorganism has an increased succinic acid production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same.
제1항에 있어서, 상기 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 옥사메이트 생산능이 증가된 것인, 미생물.
The microorganism according to claim 1, wherein the microorganism has an increased oxamate production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same.
제1항에 있어서, 상기 숙신산은 글리세롤 발효에 의해 글리세롤을 소모하여 생산되는 것인, 미생물.
The microorganism according to claim 1, wherein the succinic acid is produced by consuming glycerol through glycerol fermentation.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물은 대장균(Escherichia coli)인 것인, 미생물.
The microorganism according to any one of claims 1 to 4, wherein the microorganism of the Escherichia genus is Escherichia coli .
서열번호 2의 296번째 위치에 상응하는 아미노산인 아스파르트산이 티로신으로 치환된, 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열로 이루어진 FdrA 변이체 또는 상기 변이체를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아(Escherichia) 속 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 숙신산 생산 방법.
A microorganism of the Escherichia genus containing an FdrA variant consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 1, in which aspartic acid, the amino acid corresponding to the 296th position of SEQ ID NO: 2, is replaced with tyrosine, or a polynucleotide encoding the variant. A method for producing succinic acid comprising culturing in a medium.
제6항에 있어서, 상기 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 숙신산 생산능이 증가된 것인, 숙신산 생산 방법.
The method of claim 6, wherein the microorganism has an increased succinic acid production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same.
제6항에 있어서, 상기 미생물은 서열번호 2의 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 에스케리치아 속 미생물과 비교하여 옥사메이트 생산능이 증가된 것인, 숙신산 생산 방법.
The method of claim 6, wherein the microorganism has an increased oxamate production ability compared to a microorganism of the Escherichia genus containing the polypeptide of SEQ ID NO: 2 or a polynucleotide encoding the same.
제6항에 있어서, 상기 숙신산은 글리세롤 발효에 의해 글리세롤을 소모하여 생산되는 것인, 숙신산 생산 방법.
The method of claim 6, wherein the succinic acid is produced by consuming glycerol through glycerol fermentation.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배양된 미생물 또는 배양물로부터 숙신산을 회수하는 단계를 추가로 포함하는 것인, 숙신산 생산 방법.
The method according to any one of claims 6 to 9, further comprising recovering succinic acid from the cultured microorganism or culture.
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