KR20010071027A - Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use - Google Patents

Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use Download PDF

Info

Publication number
KR20010071027A
KR20010071027A KR1020017001078A KR20017001078A KR20010071027A KR 20010071027 A KR20010071027 A KR 20010071027A KR 1020017001078 A KR1020017001078 A KR 1020017001078A KR 20017001078 A KR20017001078 A KR 20017001078A KR 20010071027 A KR20010071027 A KR 20010071027A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
benzyl ether
dihydrodiconiferyl
alcohol benzyl
ether reductase
protein
Prior art date
Application number
KR1020017001078A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
루이스노르만지.
가사하라히로유키
강데이비드알.
다빈로렌스비.
Original Assignee
시몬스메어 래리 엠.
워싱톤 스테이트 유니버시티 리서치 파운데이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 시몬스메어 래리 엠., 워싱톤 스테이트 유니버시티 리서치 파운데이션 filed Critical 시몬스메어 래리 엠.
Publication of KR20010071027A publication Critical patent/KR20010071027A/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N9/00Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
    • C12N9/0004Oxidoreductases (1.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/63Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
    • C12N15/79Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
    • C12N15/82Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for plant cells, e.g. plant artificial chromosomes (PACs)
    • C12N15/8241Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology
    • C12N15/8242Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits
    • C12N15/8243Phenotypically and genetically modified plants via recombinant DNA technology with non-agronomic quality (output) traits, e.g. for industrial processing; Value added, non-agronomic traits involving biosynthetic or metabolic pathways, i.e. metabolic engineering, e.g. nicotine, caffeine

Abstract

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 발현을 코드하는 분리된 DNA 서열을 제공한다. 다른 측면에서, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 또는 그와 함께 혼성화할 수 있는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 DNA또는 RNA의 적어도 한 부분에 충분히 상보적인 염기 서열을 코드하는 복제가능한 재조합 클론닝 운반체를 제공한다. 게다가 발명의 다른 측면은, 재조합 클론닝 운반체 및/또는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 DNA 서열과 함께 형질 전환되었고, 트랜스펙션되었고 감염 및/또는 주입된 변형된 숙주 세포를 제공한다. 따라서, 본 방법은 식물 세포와 같은 숙주 세포에서 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 재조합체 발현을 제공한다.An isolated DNA sequence is provided that encodes the expression of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. In another aspect, a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase or a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase that can hybridize with it is a replicable that encodes a base sequence that is sufficiently complementary to at least a portion of DNA or RNA Provide a recombinant cloned vehicle. In addition, another aspect of the invention provides a modified host cell that has been transformed, transfected, infected and / or injected with a DNA sequence encoding a recombinant cloning carrier and / or a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. to provide. Thus, the method provides recombinant expression of dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase in host cells such as plant cells.

Description

재조합 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 및 이의 사용방법{Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use}Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use}

디히드로디코니페릴 알콜(DDC) 은 8,5'가 결합된 리그난 및 목질화에서 제공된 것과 같은 퍼옥시다제 및 라카아제에 의해 촉진되는 시험관내에서 E-코니페릴 알콜의 라디칼 결합에 의한 세 개의 주요 생산물의 하나이다. (Freudenberg, K.Bull.Soc.Chim.France,1748-1753(1959); Freudenberg, k & Neish, A.C.Constitution and Biosynthesis of Lignin 1-123 (Springer-Verlag ,New York, NY, (1968)) DDC는 로버리 파인(Pinus taeda)(Nose, M, et al.Phytochemisry 39;71-79(1995) 및 타바코(Nicotiana tabacum) (Binns,A,N,Chen,R,H,Wood,H,N &Lynn,D, F.Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:980-984(1987))처럼 다양하게 식물에서 발견되는것으로 식물계에 편재한다. 로버리 파인의 현탁액 배양 세포는 DDC 및 이의 7'8'-(알릭 결합)환원된 유도체, 디히드로디히드로디코페닐 알콜(DDDC)를 포함하는 것을 또한 보여준다. (Nose, M.,et al.Phytochemistry 39:71-79(1995)) 그러나,이의 형성에 관여하는 효소 및 후속 물질대사는 이전에 기술되지 않았다.Dihydrodiconiferyl alcohol (DDC) is the three major compounds by radical bonding of E-coniperyl alcohol in vitro, promoted by peroxidases and laccases such as those provided by lignans and 8 and 5 'bound lignans and woodlation. One of the products. (Freudenberg, K. Bull. Soc. Chim. France, 1748-1753 (1959); Freudenberg, k & Neish, AC Constitution and Biosynthesis of Lignin 1-123 (Springer-Verlag, New York, NY, (1968)) DDC Pinus taeda (Nose, M, et al. Phytochemisry 39; 71-79 (1995) and Tobacco tabacum (Binns, A, N, Chen, R, H, Wood, H, N & Lynn) , D, F. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 980-984 (1987)), which are found in plants and are ubiquitous in the plant kingdom. It is also shown to include a '-(alky bond) reduced derivative, dihydrodihydrodicophenyl alcohol (DDDC) (Nose, M., et al. Phytochemistry 39: 71-79 (1995)), however, its formation Enzymes involved in and subsequent metabolism have not been described previously.

발명의 개요Summary of the Invention

전술한 바에 따라, Pinus teada 및 Cryptomeria japonica로부터 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 cDNA 가 분리 및 서열화되었고, 상응하는 아미노산 서열이 추론되었다. 따라서, 본 발명은 Pinus taeda로부터 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제(SEQ ID NO:2)를 암호화하는 SEQ ID NO:1으로 명명된 서열 및 Cryptomeria japonica 로부터 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제(각각, SEQ ID NO:4 및 SEQ ID NO:6)를 암호화하는 SEQ ID NO:3 및 SEQ ID NO:5 로 명명된 서열과 같은 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 발현을 코드하는 분리된 DNA 서열에 관한 것이다. 다른 측면에서, 본 발명은 예를 들어, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 또는 그와 함께 혼성화 할 수 있는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 DNA또는 RNA의 적어도 한 부분에 충분히 상보적인 염기 서열(예를 들어,전술한 리덕타제 또는 관련된 유전자의 어느 것에 대한 프로브처럼 폴리머아제 사슬 반응 플라이머로서 이용가능한 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 DNA 또는 DNA 분자의 부분에 상보적인 안티센스 RNA 또는 DNA 단편)을 코드하는 DNA 서열과 같은 핵산 서열을 포함하는 복제가능한 재조합 클론닝 운반체를 나타낸다. 게다가 발명의 다른 측면은,재조합 클론닝 운반체 및/또는 본 발명의 DNA 서열과 함께 형질 전환되었고, 트랜스펙션되었고, 감염 및/또는 주입된 변형된 숙주 세포를 제공한다. 따라서, 본 발명은 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 재조합체의 발현을 제공하고 발명적인 개념은 후속의 사용을 위한 재조합 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제(또는 이의 일차 효소 생산물)의 상당한 양의 생산, 분리 및 정제를 촉진시키는데 사용될 수 있고,식물,미생물 또는 동물에서의 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 발현 또는 증가된 발현을 얻기 위해서 사용될 수 있거나, 다르게는, 리덕타제 또는 이의 효소 생산물 또는 이의 유도체의 생산을 위해 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 조절 또는 발현을 원하는 환경에서 사용될 수 있다.As described above, cDNA encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase from Pinus teada and Cryptomeria japonica was isolated and sequenced and the corresponding amino acid sequence was inferred. Thus, the present invention provides a sequence designated SEQ ID NO: 1 encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase (SEQ ID NO: 2) from Pinus taeda and dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reduct from Cryptomeria japonica. Codes for the expression of a dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase such as the sequences named SEQ ID NO: 3 and SEQ ID NO: 5, which encodes the enzymes (SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6, respectively) To an isolated DNA sequence. In another aspect, the invention relates to at least one portion of a DNA or RNA encoding, for example, a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase or a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase that can hybridize with it. DNA or DNA molecules encoding sufficiently complementary base sequences (e.g., dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase available as polymerase chain reaction primers, such as probes for any of the aforementioned reductases or related genes). A replicable recombinant cloned carrier comprising a nucleic acid sequence, such as a DNA sequence encoding a complementary antisense RNA or DNA fragment). Moreover, another aspect of the invention provides a modified host cell that has been transformed, transfected, infected and / or injected with a recombinant cloned carrier and / or a DNA sequence of the invention. Accordingly, the present invention provides for the expression of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase recombinants and the inventive concept provides for the use of recombinant dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase (or primary enzyme products thereof) for subsequent use. It can be used to promote significant amounts of production, separation and purification, and can be used to obtain expression or increased expression of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase in plants, microorganisms or animals, or alternatively, reductase Or in the environment in which control or expression of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase is desired for the production of enzyme products thereof or derivatives thereof.

또다른 측면에서, 본 발명은 식물 세포와 같은 적당한 숙주 세포에서 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 발현을 증가시키거나, 다르게는 발현을 변형시키는 방법에 관한 것이다.In another aspect, the invention relates to a method of increasing or otherwise modifying expression of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase in a suitable host cell, such as a plant cell.

관련된 출원Related applications

본 이용발명은 1998년 7월 24일 접수된 미국 가특허출원 일련 번호 60/094,012 로부터 우선권의 이익을 주장한다.This invention claims the benefit of priority from US Provisional Patent Application Serial No. 60 / 094,012, filed on July 24, 1998.

기술분야Technical Field

본 발명은 분리된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 코드하는 핵산 서열, 및 그 서열을 포함하는 벡터,그 서열을 포함하는 숙주 세포 및 재조합 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질 및 이의 돌연변이체를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides an isolated dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein, a nucleic acid sequence encoding a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein, and a vector comprising the sequence, a host cell comprising the sequence, and A method for producing a recombinant dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein and mutants thereof.

본 발명의 전술한 면 및 많은 부수적인 잇점이 더욱 빠르게 평가될 것이고 수반된 도면과의 결합과 함께 취해질 때 하기의 상세한 설명에 대한 참고에 의해더욱 잘 이해될 것이다.The foregoing and many additional advantages of the present invention will be more readily appreciated and will be better understood by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

도 1a는 하기 표준의 HPLC 분리를 보여준다: 피크 1:테트라히드로디히드로디코니페릴 알콜 (TDDC), 피크 2: 이소디히드로디히드로디코니페릴 알콜(IDDDC), 피크 3: 디히드로디히드로디코니페릴 알콜(DDDC), 피크 4:디히드로디코니페릴 알콜(DDC).FIG. 1A shows HPLC separations of the following standard: peak 1: tetrahydrodihydrodiconiferyl alcohol (TDDC), peak 2: isodihydrodihydrodiconiperyl alcohol (IDDDC), peak 3: dihydrodihydrodi Coniferyl Alcohol (DDDC), Peak 4: Dihydrodiconiferyl Alcohol (DDC).

도 1b는 DDC가 IDDDC로 환원되는 HPLC 크로마토그램을 보여준다.1B shows an HPLC chromatogram in which DDC is reduced to IDDDC.

도 1c는 벤질 에테르 리덕타제(SEQ ID NO:2)에 의한 DDDC의 TDDC로의 환원되는 HPLC 크로마토그램을 보여준다.1C shows reduced HPLC chromatogram of DDDC to TDDC by benzyl ether reductase (SEQ ID NO: 2).

도 1d는 DDC (기질)의 질량 스펙트럼을 보여준다.1d shows the mass spectrum of the DDC (substrate).

도 1e는 IDDDC(벤질 에테를 환원제에 의한 DDC 환원의 생산물(SEQ ID NO:2))의 질량 스펙트럼을 보여준다.FIG. 1E shows the mass spectrum of IDDDC (product of DDC reduction with benzyl ether reducing agent (SEQ ID NO: 2)).

도 1F는 TDDC(벤질 에테르 환원제에 의한 DDDC 환원의 생산물(SEQ ID NO:2))의 질량 스펙트럼을 보여준다.1F shows the mass spectrum of TDDC (Product of DDDC Reduction with Benzyl Ether Reducing Agent (SEQ ID NO: 2)).

바람직한 구체예의 상세한 설명Detailed Description of the Preferred Embodiments

여기에 사용된대로, 용어 "아미노 산"은 모든 자연 발생하는 L-α-아미노산 또는 이의 잔기를 의미한다. 아미노산은 단일-문자 또는 삼-문자 명명에 의해 확인된다.As used herein, the term “amino acid” refers to any naturally occurring L-α-amino acid or residue thereof. Amino acids are identified by single-letter or three-letter naming.

Asp D 아스파르트산 Ile I 이소루신Asp D Aspartic Acid Ile I Isoleucine

Thr T 트레오닌 Leu L 루신Thr T threonine Leu L Leucine

Ser S 세린 Tyr Y 티로신Ser S Serine Tyr Y Tyrosine

Glu G 글루탐산 Phe F 페닐알라닌Glu G Glutamic Acid Phe F Phenylalanine

Pro P 프로린 His H 히스티딘Pro P Proline His H Histidine

Gly G 글리신 Lys K 리신Gly G Glycine Lys K Lysine

Ala A 알라닌 Arg R 아르기닌Ala A Alanine Arg R Arginine

Cys C 시스테인 Trp W 트립토판Cys C Cysteine Trp W Tryptophan

Val V 발린 Gln Q 글루타민Val V valine Gln Q glutamine

Met M 메티오닌 Asn N 아스파라긴Met M Methionine Asn N Asparagine

여기에 사용된 대로, 용어 "뉴클레오티드"는 DNA 또는 당 부분(5탄당), 인 및 질소를 함유하는 헤테로사이클릭 염기를 포함하는 RNA의 단량체 유니트를 의미한다. 염기는 글리코시드 탄소( 5탄당의 1'탄소)에 의해 당 부분에 결합되고 염기 및 당의 조합을 뉴클레오시드라고 부른다. 염기는 아데닌("A"),구아닌("G"),시토신("C")및 티민("T")인 DNA의 네가지 염기에 의해 뉴클레오티드를 특징지운다. 이노신("I")은 네가지, 자연 발생 염기 (A,C,G또는 T)의 어느 것이라도 치환하는데 사용할 수 있는 합성 염기이다. 네가지 RNA염기는 A,G,C 및 우라실("U")이다. 명세서에 기술된 뉴클레오티드 서열은 인접한 5탄당의 3' 와 5' 탄소 사이의 포스포디에스테르 결합에 의해 연결된 선 배열을 포함한다.As used herein, the term “nucleotide” refers to a monomer unit of RNA comprising a heterocyclic base containing DNA or a sugar moiety (pentose sugar), phosphorus and nitrogen. The base is bound to the sugar moiety by glycoside carbon (1 'carbon of pentose sugar) and the combination of base and sugar is called nucleoside. Bases are characterized by four bases of DNA: adenine ("A"), guanine ("G"), cytosine ("C") and thymine ("T"). Inosine ("I") is a synthetic base that can be used to substitute any of the four naturally occurring bases (A, C, G or T). The four RNA bases are A, G, C and uracil ("U"). Nucleotide sequences described herein include a line array connected by phosphodiester bonds between the 3 'and 5' carbons of adjacent pentose sugars.

"올리고뉴클레오티드"는 포스포디에스테르 결합에 의해 연결된 디옥시리보뉴클레오티드의 짧은 길이의 단일 또는 이중 가닥 서열을 의미한다. 올리고뉴클레오티드는 알려진 방법에 의해 화학적으로 합성되고 예를 들어, 폴리아크릴아미드 겔상에서 정제된다."Oligonucleotide" means a short or single stranded sequence of deoxyribonucleotides linked by phosphodiester bonds. Oligonucleotides are chemically synthesized by known methods and purified, for example, on polyacrylamide gels.

여기에 사용된 용어, "디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제"는 실험예 3에 기술된 분석에서 결정된대로 디히드로코니페릴 알콜을 7-O-4'-이소디히드로디코니페릴 알콜로 변환시킬 수 있는 효소를 의미한다.As used herein, the term "dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase" refers to dihydroconiferyl alcohol as 7-O-4'-isodihydrodiconiperyl alcohol as determined in the assay described in Experiment 3. Means an enzyme that can be converted.

용어 "변환", "아미노산 서열 변환", "변이체" 및 "아미노 산 서열 변이체"는 상응하는 자연 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제와 비교하여 아미노산 서열이 약간 상이한 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 분자를 의미한다. 통상적으로, 변이체는 상응하는 자연 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제와 적어도 약 70% 상동성, 바람직하게는 상응하는 자연 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제와 적어도 약 80% 상동성을 가질것이다. 본 발명의 범위내에 있는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 아미노산 서열 변이체는 어떤 위치에서의 치환,결실, 및/또는 삽입을 포함한다. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 변이체의 서열은 원하는 개선되거나 감소된 효소 활성, 변형된 레지오화학 또는 입체화학, 또는 변환된 기질 이용 또는 생산물 분배를 이루는데 사용될 수 있다.The terms "conversion", "amino acid sequence conversion", "variant" and "amino acid sequence variant" refer to dihydrodiconiferyl alcohol benzyl, which differs slightly in amino acid sequence compared to the corresponding natural dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. Ether reductase molecule. Typically, the variant has at least about 70% homology with the corresponding natural dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase, preferably at least about 80% homology with the corresponding natural dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. I will have Amino acid sequence variants of the dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase within the scope of the present invention include substitutions, deletions, and / or insertions at certain positions. The sequence of variants of dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase can be used to achieve the desired improved or reduced enzymatic activity, modified regiochemistry or stereochemistry, or converted substrate utilization or product distribution.

치환 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 변이체는 같은 위치에서 이에 삽입된 다른 아미노산 및 상응하는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 서열내에 적어도 하나의 아미노산 잔기를 가지는 것이다. 치환은 분자내에서 단지 하나의 아미노산이 치환된 것이거나 또는 같은 분자내에서 둘 또는 그 이상의 아미노산이 치환된 다수일 수 있다. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르리덕타제 분자 활성의 상당한 변화는 자연 아미노산의 차지 및/또는 구조와 눈에 띄게 다른 측쇄를 가진 아미노산 치환에 의해 얻을 수 있다. 이러한 형태의 치환은 폴리펩티드 골격의 구조 및/또는 치환 부근에서의 분자의 차지 또는 소수성에 영향을 줄것으로 기대될 수 있다.Substituted dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase variants are those having at least one amino acid residue in the corresponding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase sequence inserted at the same position. Substitutions may be those in which only one amino acid is substituted in the molecule, or a plurality in which two or more amino acids are substituted in the same molecule. Significant changes in the dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase molecular activity can be obtained by amino acid substitutions with side chains that are noticeably different from the structure and / or charge of natural amino acids. This type of substitution can be expected to affect the structure of the polypeptide backbone and / or the charge or hydrophobicity of the molecule in the vicinity of the substitution.

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 분자의 활성의 적당한 변화는 자연 분자의 차지 및/또는 구조와 유사한 측 사슬을 가진 아미노산 치환에 의해 기대된다. 보존적인 치환으로 의미되는 이러한 형태의 치환은 폴리펩티드 골격의 구조 또는 치환 부근의 분자의 차지 또는 소수성을 상당히 변환시킬 것으로 기대되지는 않는다.Suitable changes in the activity of the dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase molecule are expected by amino acid substitutions having side chains similar to the charge and / or structure of the natural molecule. This type of substitution, which means conservative substitutions, is not expected to significantly alter the structure or structure of the polypeptide backbone or the charge or hydrophobicity of molecules near the substitution.

삽입 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 변이체는 자연 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 분자내의 특정 위치의 아미노산에 가장 가까이에 삽입된 하나 또는 그 이상의 아미노산을 가진 것이다. 아미노산에 가장 가까운 것은 아미노산의 α-카르복시 또는 α-아미노 기능기에 결합된 것을 의미한다. 삽입은 하나 또는 그 이상일 수 있다. 통상적으로, 삽입은 하나 또는 두개의 보존적인 아미노산으로 구성될 것이다.삽입 위치에 가까운 아미노산과 차지 및/또는 구조가 유사한 아미노산이 보존적인 것으로 정의된다. 대안으로는, 본 발명은 삽입 위치에 가까운 아미노산과 상당히 다른 차지 및/또는 구조를 가진 아미노산의 삽입을 포함한다.Insertion dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase variants are those having one or more amino acids inserted closest to an amino acid at a specific position in the natural dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase molecule. Closest to an amino acid means bound to the α-carboxy or α-amino functional group of the amino acid. Insertion may be one or more. Typically, the insertion will consist of one or two conservative amino acids. An amino acid that is similar in charge and / or structure to an amino acid close to the insertion position is defined as conservative. Alternatively, the present invention encompasses the insertion of amino acids having charges and / or structures that differ significantly from amino acids close to the insertion site.

결실 변이체는 자연 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 하나 또는 그 이상의 아미노산이 제거된 것이다. 통상적으로, 결실 변이체는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 분자의 특정 지역에서 결실된 하나 또는 두개의 아미노산을 가질 것이다.Deletion variants are those in which one or more amino acids of natural dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase are removed. Typically, the deletion variant will have one or two amino acids deleted in certain regions of the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase molecule.

용어 "안티센스" 또는 "안티센스 RNA"또는 "안티센스 핵산"은 여기에서 메신저 RNA 분자의 전체 또는 부분에 상보적인 핵산 분자를 의미한다. 안티센스 핵산 분자는 전형적으로, 생체내에서 상보적인 발현된 메신저 RNA 분자의 발현을 억제하는데 사용된다.The term “antisense” or “antisense RNA” or “antisense nucleic acid” means herein a nucleic acid molecule that is complementary to all or part of a messenger RNA molecule. Antisense nucleic acid molecules are typically used to inhibit the expression of complementary expressed messenger RNA molecules in vivo.

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 아미노산 서열 변이체는 예를 들어, 변형된 반응 키네틱스, 기질 이용, 생산 분배 또는 레지오화학 및 입체화학과 같은 다른 특징을 포함하는 원하는 변형된 생물학적 활성을 가질 수 있다.Amino acid sequence variants of the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase may have the desired modified biological activity, including, for example, modified reaction kinetics, substrate utilization, production distribution or other features such as regiochemistry and stereochemistry. have.

용어 "DNA 서열 암호화","DNA 암호화" 및 "핵산 암호화"는 데옥시리보핵산의 가닥을 따른 데옥시리보뉴클레오티드의 순서 또는 서열을 의미한다. 이러한 데옥시리보뉴클레오티드의 순서는 번역된 폴리펩티드 사슬의 아미노산 순서를 결정한다.따라서, DNA 서열은 아미노산 서열을 코드한다.The terms "DNA sequence coding", "DNA coding" and "nucleic acid coding" refer to the sequence or sequence of deoxyribonucleotides along the strand of deoxyribonucleic acid. The order of these deoxyribonucleotides determines the amino acid order of the translated polypeptide chains. Thus, the DNA sequence encodes an amino acid sequence.

용어 "벡터","복제 가능한 발현 벡터" 및 "발현 벡터"는 DNA의 조각에 삽입될 수 있는 일반적으로 이중 가닥인 DNA 조각(삽입DNA)을 의미한다. 벡터는 삽입 DNA를 적당한 숙주 세포로 운반하는데 사용된다. 일단 숙주 세포내에서는, 벡터는 숙주 염색체 DNA 와 독립적으로 또는 동시에 복제할 수 있고, 벡터 및 이에 삽입된 DNA의 몇개의 카피가 생성될 수 있다. 추가적으로, 발현 벡터(복제 가능한 발현 벡터를 포함한다.)는 삽입 DNA를 폴리펩티드로 번역하도록 하는 필수 요소를 포함한다. 따라서, 삽입 DNA에 의해 암호화된 많은 폴리펩티드 분자는 빠르게 합성될 수있다.The terms "vector", "replicable expression vector" and "expression vector" refer to a generally double stranded DNA fragment (insertion DNA) that can be inserted into a piece of DNA. The vector is used to carry the insert DNA into a suitable host cell. Once inside the host cell, the vector can replicate independently or simultaneously with the host chromosomal DNA, and several copies of the vector and the DNA inserted therein can be produced. Additionally, expression vectors (including replicable expression vectors) contain the necessary elements to translate the insert DNA into a polypeptide. Thus, many polypeptide molecules encoded by insert DNA can be rapidly synthesized.

용어 "형질전환된 숙주 세포","형질전환된" 및 "형질전환"은 DNA의 세포내로의 도입을 의미한다. 세포는 "숙주 세포"로 언급되고, 그것은 원핵 또는 진핵 세포일 수 있다. 전형적으로 원핵 숙주 세포는 E.coli의 다양한 균주를 포함한다. 전형적인 진핵 숙주 세포는 옥수수 세포 같은 식물 세포, 효모 세포, 곤충 세포 또는 동물 세포이다. 도입된 DNA 는 일반적으로 삽입된 DNA 단편을 포함하는 벡터의 형태이다. 도입된 DNA 서열은 숙주 세포와 같은 종이거나 숙주세포와 다른 종일 수 있거나, 또는 외래 DNA 및 숙주 종으로부터 유도된 어떤 DNA를 포함하는 혼성체 DNA 서열일 수 있다.The terms "transformed host cell", "transformed" and "transformed" mean the introduction of DNA into a cell. The cell is referred to as a "host cell" and it can be a prokaryotic or eukaryotic cell. Prokaryotic host cells typically include various strains of E. coli. Typical eukaryotic host cells are plant cells such as corn cells, yeast cells, insect cells or animal cells. The introduced DNA is generally in the form of a vector containing the inserted DNA fragment. The introduced DNA sequence can be a species such as a host cell or a species other than the host cell, or can be a hybrid DNA sequence comprising foreign DNA and any DNA derived from the host species.

본 발명에 따라, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 cDNA 분자 (SEQ ID NO:1) 는 2,4-D 배지에서 자란 Pinus taeda 세포 현탁액 배양 세포에서 추출된 RNA 에서 만들어진 감마 파지에 기초한 cDNA 라이브러리로부터 분리된다. 이 cDNA 라이브러리를 Forsythia intermedia 에서 피노레지놀-라리시레지놀 리덕타제를 암호화하는 cDNA(PLR-Fi1)로부터 5'말단 단편(SEQ ID NO:7)을 사용하여 선별하였다. 20개의 양성 파지 플라그를 정제하였고 추정상의 리덕타제 클론을 나타내는 cDNA 삽입을 서열화하였다. 이 클론에 의해 암호화된 β-갈락토시다제 퓨전 단백질은 피노레지놀-라리시레지놀 활성이 부족했다.추정상의 리덕타제를 암호화하는 cDNA(SEQ ID NO:1)를 발현 플라스미드 pSBETa로 클론하였고, E.Coli 에서 발현되었고, 결과로서 즉, β-갈락토시다제 도메인이 부족한 자연 단백질 (SEQ ID NO:2)을 미정제 E.coli 추출물로부터 정제하였고 피노레지놀-라리시레지놀 활성 및 디히드로디코니페릴 알콜을 환원시키는 능력을 분석하였다.According to the present invention, a cDNA molecule (SEQ ID NO: 1) encoding dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase is a gamma phage made from RNA extracted from Pinus taeda cell suspension culture cells grown in 2,4-D medium. Is separated from the cDNA library based on. This cDNA library was selected using a 5 ′ terminal fragment (SEQ ID NO: 7) from cDNA (PLR-Fi1), which encodes a pinorezinol-lasiriresinol reductase in Forsythia intermedia. Twenty positive phage plaques were purified and cDNA insertions representing the putative reductase clones were sequenced. The β-galactosidase fusion protein encoded by this clone lacked pinorerenolol-larisirezinol activity. The cDNA (SEQ ID NO: 1) encoding the putative reductase was cloned into the expression plasmid pSBETa. As a result, natural protein (SEQ ID NO: 2) lacking the β-galactosidase domain was purified from crude E.coli extract, resulting in pinorezinol-larishrezinol activity and The ability to reduce dihydrodiconiferyl alcohol was analyzed.

정제된 P.taeda 리덕타제(SEQ ID NO:2)는 디히드로디코니페릴 알콜을 7-O-4' (이소)디히드로디히드로디코니페릴알콜로 변환시키기 위해 디히드로디코니페릴 알콜의 벤질 에테르 결합의 환원을 실행했다.Purified P. taeda reductase (SEQ ID NO: 2) was used to convert dihydrodiconiferyl alcohol to 7-O-4 '(iso) dihydrodihydrodiconiperyl alcohol. Reduction of benzyl ether bonds was carried out.

추가적으로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제을 암호화하는 두 cDNA 분자를 하기의 방법으로 Cryptomeria japonica cDNA 라이브러리로부터 분리하였다. C.japonica cDNA 라이브러리를 5 ng PCR 로 증가된 Pinus taeda 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 cDNA(SEQ ID NO:1)를 사용하여 선별했다. C.japonica 증폭된 cDNA 라이브러리의 대략적으로 300,000 pfu를 선별했고 각각 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제(각각,SEQ ID NO:4 및 SEQ ID NO:6)를 암호화하는 것으로 발견된 두개의 pCj-PCBER1(SEQ ID NO:3) 및 pCj-PCBER2(SEQ ID NO:5)의 20개의 양성 플라크를 수득했다.Additionally, two cDNA molecules encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase were isolated from the Cryptomeria japonica cDNA library in the following manner. C.japonica cDNA libraries were selected using Pinus taeda dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase cDNA (SEQ ID NO: 1) increased by 5 ng PCR. Approximately 300,000 pfu of the C.japonica amplified cDNA library was selected and two pCj found to encode dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase (SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 6, respectively) Twenty positive plaques of -PCBER1 (SEQ ID NO: 3) and pCj-PCBER2 (SEQ ID NO: 5) were obtained.

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 cDNA 의 분리는 기능적인 효소를 위한 효율적인 발현 시스템의 발전을 가능케하고 리그난 생합성의 발전적인 조절을 조사할 수 있는 유용한 도구를 제공하며 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 분리를 가능케한다. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 cDNA 의 분리는 또한 리그난 생합성을 향상시키거나 변형시키기 위한 넓은 범위의 유기물의 형질전환을 가능케한다.Separation of cDNA encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase enables the development of efficient expression systems for functional enzymes and provides a useful tool for investigating the developmental regulation of lignan biosynthesis and Allows separation of peryl alcohol benzyl ether reductase. Separation of the dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase cDNA also allows the transformation of a wide range of organics to enhance or modify lignan biosynthesis.

제한되지 않은 실시예에 의해, 본 발명의 단백질 및 핵산은 식물 종, 및 유전적으로 변형된 식물로부터 유도된 물질을 포함하는 식품 품목에서 리그난의 수준을 증가시키거나 또는 다르게는 변형시키기 위해 이용될 수 있다. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 핵산 서열, 또는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 핵산 서열의 전체 또는 부분과 상보적인 안티센스 핵산 단편은 적절하게도 하기의 것을 포함하나 이에 한정되지 않고 다양한 목적을 위해 어떤 식물 종에도 도입될 수 있다: 색조의 변경 또는 개선,직물,나무 조직,특히 하트우드 조직의 영구성 및 페스트-저항성;식물 종에서 리그난 및/또는 리그닌의 형성의 감소 또는 변형;펄프 및 종이 제조에서 이용되는 식물 종의 리그난/리그닌 함유량을 감소 또는 변형하여 펄프 및 종이 제조를 쉽고 싸게 만들기;방어적인 리그난 또는 리그닌의 생산을 증가시키는 것에 의해 ,육식동물 및 병원균에 대한 식물의 방어 능력의 개선;리그난 또는 리그닌에 의해 매개되는 다른 생태학적인 상호작용의 변형;디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 또는 이의 생산물 생산의 도입, 증가 또는 억제. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 핵산 서열은 하기의 것을 포함하나 이에 한정되지 않고 다양한 목적을 위해 어떤 유기물에도 도입될 수 있다: 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 생산 도입, 증가 또는 억제 또는 효소적 생산물 또는 이의 유도체의 생산.By way of non-limiting example, the proteins and nucleic acids of the invention can be used to increase or otherwise modify the level of lignans in food items, including plant species, and materials derived from genetically modified plants. have. Antisense nucleic acid fragments complementary to all or part of a nucleic acid sequence encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase, or a nucleic acid sequence encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase, include, but are not limited to, It can be introduced to any plant species for a variety of purposes, including but not limited to: alteration or improvement of color tone, permanence and pest-resistance of fabrics, tree tissues, especially heartwood tissues; of formation of lignans and / or lignin in plant species Reducing or modifying; reducing or modifying the lignan / lignin content of plant species used in pulp and paper making, making pulp and paper production easier and cheaper; by increasing the production of protective lignans or lignin, to carnivores and pathogens. Improvement of the defense ability of plants against; other mediated by lignans or lignin Modification of ecological interactions; introduction, increase or inhibition of the production of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase or product thereof. Nucleic acid sequences encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase can be introduced into any organic material for a variety of purposes, including but not limited to the following: Production Introduction of Dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase , Increasing or inhibiting or producing an enzymatic product or derivative thereof.

당업계에서 잘 알려진 N-말단 운반 서열( 예를 들어, von Heijne , G.et al., Eur .J.Biochem 180:535-545(1989);Stryer, Biochemistry W.H.Freeman and Company, New York,NY, p.769 (1988) 참조)은 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 세포내 또는 세포밖의 다양한 위치로 지정하기 위해 사용될수 있다.N-terminal transport sequences well known in the art (eg, von Heijne, G. et al., Eur. J. Biochem 180: 535-545 (1989); Styer, Biochemistry WH Freeman and Company, New York, NY , p. 769 (1988)) can be used to direct dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein to various locations intracellularly or extracellularly.

결실, 치환, 돌연변이 및/또는 삽입에 의해 생산될 수 있는 야생형 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 클론의 서열 변이체는 종래의 당업계에서 제한된 것을 제외한 발명의 범위내에 있고자 한다. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 아미노산 서열 변이체는 일반적으로 특정 부위 돌연변이유발로 의미되는 기법을 사용하여 야생형 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 DNA 서열을 돌연변이화하는 것에 의해 제조될 수 있다. Clontech 에서의 형질전환제 특정 부위 돌연변이유발 키트와 같은 두개의 플라이머 시스템과 같이 현재 당해 기술분야에서 잘 알려진 다양한 폴리머아제 사슬 반응(PCR) 방법이 이 목적을 위해 사용될 수 있다.Sequence variants of wild-type dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase clones that can be produced by deletions, substitutions, mutations and / or insertions are intended to be within the scope of the invention, except as limited in the prior art. Dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase amino acid sequence variants are prepared by mutagenesis of DNA sequences encoding wild type dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase using techniques commonly referred to as site-directed mutagenesis. Can be. Various polymerase chain reaction (PCR) methods currently well known in the art, such as two primer systems such as the transformant specific site mutagenesis kit at Clontech, can be used for this purpose.

스시템에서 표적 플라스미드의 변성에 이어서, 두개의 플라이머가 플라스미드에 동시에 어닐된다; 플라이머 중의 하나는 원하는 특정 부위 돌연변이를 포함한다. 또 다른 하나는 플라스미드내의 또다른 지점에서 돌연변이를 포함하여 결과적으로 제한 위치를 제거한다. 그 때, 두 돌연변이가 강하게 결합되어 두번째 가닥 합성이 이루어지고, 결과에 따른 플라스미드는 E.coli의 mutS 균주로 형질변환된다. 플라스미드 DNA 는 형질변환된 세균으로부터 분리되고 관련 제한 효소로 제한되며(이에의해 비돌연변이 플라스미드를 선형화한다), 그때 E.coli를 재형질변환시킨다. 이 시스템은 아클론 또는 단일 가닥 파지미드의 생성을 필요로 하지 않고 발현 플라스미드내에서 직접적인 돌연변이의 발생을 가능케한다. 두 돌연변이의 타이트 결합과 비돌연변이 플라스미드의 후속 선형화는 높은 돌연변이 효율성를 보이고최소한의 선별을 허용한다. 최초의 제한 위치 플라이머의 합성에 이어서, 이 방법은 돌연변이 위치마다 단지 하나의 새로운 플라이머 형태의 사용을 요구한다. 각 위치마다 별도로 돌연변이제를 준비하는 것보다 일련의 "설계된 축중된(degenerate)" 올리고뉴클레오티드 플라이머가 수용 위치에 동시에 원하는 돌연변이의 모두를 도입하기 위해 합성될 수 있다. 형질 변환체는 돌연변이 클론의 확인 및 분류를 위하여 돌연변이화된 전 부위에 대한 플리스미드 DNA 의 서열화에 의해 선별될 수 있다. 그 때 각 돌연변이 DNA는 제한될 수 있고 서열내에 어떤 변환도 발생하지 않았다(비돌연변이화된 대조표준에 비한 밴드 이동에 의함)는 것을 확실히 하기 위해 Mutation Detection Enhancement 겔(J.T.Baker)상에서 전기영동에 의해 분석될 수 있다.Following denaturation of the target plasmid in the system, two primers are annealed simultaneously to the plasmid; One of the primers contains the desired site mutation. Another includes mutations at another point in the plasmid, resulting in the removal of restriction sites. At that time, the two mutations are strongly bound to produce a second strand synthesis, and the resulting plasmid is transformed into a mutS strain of E. coli. Plasmid DNA is isolated from the transformed bacteria and limited to the relevant restriction enzymes (which thereby linearize the non-mutant plasmid), which then retransforms E. coli. This system enables the generation of direct mutations in expression plasmids without the need for the production of aclones or single stranded phagemids. Tight binding of both mutations and subsequent linearization of nonmutant plasmids show high mutation efficiency and allow minimal selection. Following the synthesis of the first restriction site primer, this method requires the use of only one new primer type per mutation site. Rather than preparing a mutant separately at each position, a series of "designed degenerate" oligonucleotide primers can be synthesized to introduce all of the desired mutations at the same time at the receiving site. Transformants may be selected by sequencing of plasmid DNA over the entire site mutated for identification and classification of mutant clones. At that time, each mutant DNA could be restricted and by electrophoresis on a Mutation Detection Enhancement gel (JTBaker) to ensure that no transformation occurred within the sequence (by band shift relative to the non-mutated control). Can be analyzed.

확증된 돌연변이 이중체는 복제가능한 발현 벡터에 이미 클론되지 않았다면, 이러한 형태의 벡터에 클론될 수 있고, 결과에 따른 발현 제조는 돌연변이체 단백질의 높은 수준의 생산 및 이의 후속 정제를 위해서 E.coli BL21(DE3)pLysS 균주와 같은 E.coli 를 형질전환시키는데 사용될 수 있다. FAB-MS 지도작성의 방법이 돌연변이 발현의 충실성을 빠르게 체크하느데 사용될 수 있다. 이 기법은 전체 단백질 모두에 대한 서열화 절편을 제공하고 서열 지정에서 필요한 확신을 제공한다. 이러한 형태의 지도작성 실험에서,단백질은 프로테아제에 의해 분해된다.(절편이 가장 중요하고 남은 지도는 돌연변이화 되지 않은 단백질의 지도와 동일하기 때문에 선택은 변형될 특정 부위에 의존한다.) 일련의 절단 단편은 각 단편에서 몇개의 펩티다제를 제공하기 위해서 마이크로보어 HPLC(다시, 변형될 특정 지역에 의존하는 거꾸로한 파지 또는 이온 교환) 에 의해 분류되고, 펩티다제의 분자량은 FAB-MS 에 의해 결정된다. 그 때, 질량은 예견된 서열의 분해로부터 기대되는 펩티드의 분자량과 비교되고 서열의 교정이 빠르게 확인된다. 단백질 변형에 가까운 돌연변이화가 지시되기 때문에, 변환된 펩티드의 서열화는 MS 가 예견과 일치하지 않다면 필요하지 않을 수 있다. 변화된 잔기를 확증하는 것이 필요하다면, CAD-탠덤 MS/MS 는 당해 혼합물의 펩티드, 또는 감하는 Edman 분해나 변형 위치에 따른 카르복시펩티다제 Y 분해를 위해 정제된 표적 펩티드를 서열화하는데 사용될 수 있다.Confirmed mutant duplexes can be cloned into this form of vector if they have not already been cloned into a replicable expression vector, and the resulting expression preparation can be used for the production of high levels of mutant protein and subsequent purification thereof. It can be used to transform E. coli such as (DE3) pLysS strain. The method of FAB-MS mapping can be used to quickly check the fidelity of mutation expression. This technique provides sequencing fragments for all of the proteins and provides the confidence needed for sequencing. In this type of mapping experiment, the protein is degraded by the protease (the choice depends on the specific site to be modified, since the fragment is the most important and the remaining map is the same as the map of the unmutated protein). Fragments are sorted by microbore HPLC (again, inverted phage or ion exchange depending on the particular region to be modified) to provide several peptidase in each fragment and the molecular weight of the peptidase is determined by FAB-MS. Is determined. At that time, the mass is compared with the molecular weight of the peptide expected from the degradation of the predicted sequence and the calibration of the sequence is quickly confirmed. Because mutations close to protein modifications are indicated, sequencing of the converted peptides may not be necessary if the MS does not agree with the prediction. If it is necessary to confirm the changed residues, CAD-tandem MS / MS can be used to sequence the peptides of the mixture or purified target peptides for carboxypeptidase Y degradation depending on the subtracted Edman degradation or modification site.

특정한 부위 특이적 돌연변이의 설계에서, 일반적으로는 첫번째로 비보존적 치환(예를 들어, Cys, His 또는 Glu 에 대해 Ala으로 치환)을 하고 결과적으로 활성이 크게 감소하는 지를 결정하는 것이 바람직하다. 결합 및/또는 촉매작용에서의 변화가 그 자체로 자연 효소와 비교하여 추론될 수 있는 돌연변이화된 단백질의 특성은 변형된 기능에 민감한 지표로서 반응 속도적 변수인 Km 및 kcat 에 대한 특별한 주의에 의해 조사된다. 이 수단에 의해서 만약 잔기가 활성 손상, 또는 녹아웃에 의해 중요하다는 것을 나타낸다면, 그 때 예를 들어, 측쇄 길이를 변환시키기 위해서 Glu 을 Asp 으로, Cys 를 Ser으로, 또는 His 를 Arg 으로 치환시키는 것과 같은 보존적인 치환을 만들 수 있다. 또한 알킬 측쇄를 방향족으로 치환할 수 있지만 소수성 절편이 변환될 수 있는 대부분의 크기이다. 일반적인 생성물 분배에서의 변화는 반응 순서의 어느 단계가 돌연변이에 의해 변형되었는지를 나타낼 수 있다.In the design of specific site specific mutations, it is generally desirable to first make non-conservative substitutions (eg, to Ala for Cys, His or Glu) and determine whether the activity is significantly reduced. The nature of a mutated protein whose changes in binding and / or catalysis can be deduced in comparison with natural enzymes on its own is an indicator sensitive to modified function, with special attention to the kinetics of km and kcat as reaction rate variables. Is investigated. If this means that the residues are important by activity impairment or knockout, then, for example, to substitute Glu for Asp, Cys for Ser, or His for Arg to change the side chain length, The same conservative substitution can be made. Alkyl side chains can also be substituted with aromatics, but most of the size hydrophobic segments can be converted. Changes in general product distribution can indicate which steps in the reaction sequence have been modified by mutations.

다른 부위 특이적 돌연변이유발 기법이 또한 본 발명의 뉴클레오티드 서열에 사용될 수 있다. 예를 들어, DNA 의 제한 엔도뉴클레아제 분해에 이은 리게이션은Sambrook et al.의 단락 15.3(Molecular Cloning:A Laboratory Manual, 2nd Ed, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York,NY(1989))에서 기술된 대로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 결실 변이체를 생성하는 데 사용될 수 있다. 비슷한 전략이 Sambrook et al.,supra 의 단락 15.3에 기술된 바와 같이 삽입 변이체를 설계하는데 사용될 수 있다.Other site specific mutagenesis techniques can also be used for the nucleotide sequences of the present invention. For example, subsequent restriction endonuclease digestion of DNA is described in Sambrook et al., Paragraph 15.3 (Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2nd Ed, Cold Spring Harbor Laboratory Press, New York, NY (1989)). As described, it can be used to generate dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase deletion variants. Similar strategies can be used to design insertional variants as described in Sambrook et al., Supra, paragraph 15.3.

올리고뉴클레오티드 특이적 돌연변이유발은 본 발명의 치환 변이체를 준비하는데 사용될 수 있다. 그것은 또한 본 발명의 결실 및 삽입 변이체를 용이하게 준비하는데 사용될 수 있다. 이 기법은 Adelman et al. (DNA 1:183(1983))에 기술된대로 당업계에서 잘 공지된다. 일반적으로, 적어도 길이면에서 25 뉴클레오티드의 올리고뉴클레오티드가 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 유전자의 둘 이상의 뉴클레오티드를 삽입, 결실 또는 치환하는데 사용된다. 최적의 뉴클레오티드는 돌연변이를 암호화하는 뉴클레오티드의 어느 쪽에도 완벽하게 연결된 12에서 15의 뉴클레오티드를 가질 것이다. 야생형 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 돌연변이화시키기 위해서, 올리고뉴클레오티드는 적당한 혼성 화 조건하에서 단일 가락 DNA 주형 분자에 어닐된다. 일반적으로 E.coli DNA 폴리머아제 Ⅰ의 클루노우 단편과 같은 DNA 중합체 형성 효소가 첨가된다. 이 효소는 돌연변이를 포함하는 DNA가닥의 합성를 완성하기 위한 플라이머로서 올리고뉴클레오티드를 사용한다. 따라서, DNA 의 한 가닥은 벡터에 삽입될 야생형 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암화화하고, DNA의 두번째 가닥은 같은 벡터에 삽입될 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 돌연변이화된 형태를 암화화하는이종이중체 분자가 형성된다. 그때 이종이중체 분자는 적당한 숙주 세포로 형질 변환된다.Oligonucleotide specific mutagenesis can be used to prepare substitutional variants of the invention. It can also be used to readily prepare for deletion and insertion variants of the invention. This technique is described in Adelman et al. It is well known in the art as described in (DNA 1: 183 (1983)). Generally, at least 25 nucleotides of oligonucleotides in length are used to insert, delete or substitute two or more nucleotides of the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase gene. The optimal nucleotide will have 12 to 15 nucleotides perfectly linked to either side of the nucleotide encoding the mutation. To mutate wild type dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase, the oligonucleotides are annealed to single-stranded DNA template molecules under appropriate hybridization conditions. Generally, DNA polymer forming enzymes, such as the clouno fragment of E. coli DNA polymerase I, are added. This enzyme uses oligonucleotides as primers to complete the synthesis of DNA strands containing mutations. Thus, one strand of DNA encodes a wild type dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase to be inserted into the vector, and the second strand of DNA mutagens the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase to be inserted into the same vector. Heterodimeric molecules are formed that darken the isolated form. The heterodimeric molecule is then transformed into the appropriate host cell.

치환된 하나 이상의 아미노산을 가진 돌연변이체는 몇가지 방법에 의해서 생성될 수 있다. 만약 아미노산이 모두 폴리펩티드 사슬에서 가까이 위치한다면, 원하는 아미노산 치환을 암호화하는 하나의 올리고뉴클레오티드를 사용하여 동시에 돌연변이화될 수 있다. 그러나, 아미노산이 서로에 대해 약간의 거리를 두고 위치한다면(예를 들어, 10개의 아미노산이상에 의해 분리된다),원하는 변화 모두를 암호화하는 단일 올리고뉴클레오티드를 생성하는 것은 훨씬 어렵다. 대신에 두가지 대안적인 방법 중의 하나가 사용될 수 있다.Mutants with one or more amino acids substituted can be generated by several methods. If the amino acids are all located close to the polypeptide chain, they can be mutated simultaneously using one oligonucleotide encoding the desired amino acid substitution. However, if the amino acids are located some distance from each other (eg separated by more than 10 amino acids), it is much more difficult to produce a single oligonucleotide that encodes all of the desired changes. Instead, one of two alternative methods can be used.

첫번째 방법에서는, 치환되어야 할 각 아미노산에 대하여 별개의 올리고뉴클레오티드가 생성된다. 올리고뉴클레오티드는 그다음 단일-가닥 주형 DNA에 동시에 어닐되고, 주형으로부터 합성된 DNA 두번째 가닥은 원하는 아미노산 치환 모두를 암호화할 것이다.In the first method, a separate oligonucleotide is generated for each amino acid to be substituted. The oligonucleotides are then annealed simultaneously to the single-stranded template DNA and the second strand of DNA synthesized from the template will encode all of the desired amino acid substitutions.

대안적 방법은 원하는 돌연변이를 생성하기 위하여 두차례 이상의 돌연변이 유발을 포함한다. 1회째 순환은, 단일 돌연변이에 대하여 기술한 대로: 야생형 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 DNA가 주형으로 사용되고, 첫번째 원하는 아미노산 치환을 암호화하는 올리고뉴클레오티드가 이 주형에 어닐되고, 그리고 헤테로 이중체 DNA 분자가 그후 생성된다. 돌연변이의 2회째는 돌연변이 유발 1회째에서 주형으로 사용한, 돌연변이된 DNA를 이용한다. 그러므로, 본 주형은 이미 하나 이상의 돌연변이를 포함한다. 추가의 원하는 아미노산 치환을 암호화하는올리고뉴클레오티드는 그 다음 본 주형에 어닐되고, 그리고 결과적 DNA 가닥은 이제 돌연변이 유발 1회째 및 2회째 모두로부터의 돌연변이를 암호화한다. 이 결과 DNA는 3회째 돌연변이 유발의 주형으로 사용될 수 있고, 이같은 방법으로 계속 될 수 있다.Alternative methods include two or more mutagenesis to produce the desired mutation. The first cycle, as described for a single mutation: wild-type dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase DNA is used as a template, an oligonucleotide encoding the first desired amino acid substitution is annealed to this template, and a hetero duplex DNA molecules are then generated. The second time of mutation uses the mutated DNA, which was used as a template in the first mutagenesis. Therefore, this template already contains one or more mutations. Oligonucleotides encoding additional desired amino acid substitutions are then annealed to this template, and the resulting DNA strands now encode mutations from both the first and second mutagenesis. As a result, the DNA can be used as a template for the third mutagenesis and continued in this way.

진핵생물 발현 시스템은, 필수적 어떤 번역후 변형도 수행할 수 있고 효소를 적당한 막내 위치에 수송할 수 있으므로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 생산에 이용될 수 있다. 이런 목적을 위한 대표적 진핵생물 발현 시스템은, 본 발명의 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 발현을 위하여 재조합 베큘로바이러스, 즉 Autographa californica 핵 폴리히드린 바이러스 (AcNPV; M.D. Summers 및 G.E.Smith, A Manual of Methods for Baculovirus (1986); Luckow et al., Bio-technology 6: 47-55 (1987))를 사용한다. (Spodoptera frugiperda 종의 세포와 같은) 곤충세포의 재조합 베큘로바이러스에 의한 감염은 많은 양의 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질 생산을 가능케한다. 또한, 베큘로바이러스 시스템은 재조합 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 생산에 다른 중요한 이점을 가진다. 예를 들어, 베큘로바이러스는 인간에게 감염되지 않고 따라서 많은 양으로도 안전하게 취급될 수 있다. 베큘로바이러스 시스템에서, DNA 구조체는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 DNA 조각 및 벡터를 포함하여 준비된다. 벡터는 베큘로바이러스의 폴리헤드린 유전자 프로모터 영역, 재조합 동안 올바른 교차에 필수적인 베큘로바이러스 양접 서열 (양접 서열은 프로모터에 인접하는 200 내지 300 염기쌍을 포함한다) 및 박테리아 내에서 구조체의 복제를 허용하게 하는, 박테리아 복제 기원을 포함한다. 벡터는, (i) DNA 서열은 폴리헤드린 유전자 프로모터에 인접하여 (또는 조작가능하게 연결된 또는 "하류" 또는"그 조절하에") 위치하고, (ii) 프로모터/디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 조합은 200 내지 300 염기쌍의 베큘로바이러스 DNA (양접 서열)에 의하여 양면상에 양접되도록 제작된다.Eukaryotic expression systems can be used for the production of dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase as they can perform any necessary post-translational modifications and transport the enzymes to the appropriate intramembrane position. Representative eukaryotic expression systems for this purpose include recombinant baculoviruses, ie Autographa californica nuclear polyhydrin virus (AcNPV; MD Summers and GESmith, A) for the expression of the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase of the present invention. Manual of Methods for Baculovirus (1986); Luckow et al., Bio-technology 6: 47-55 (1987)). Infection with recombinant baculovirus of insect cells (such as cells of Spodoptera frugiperda species) enables the production of large amounts of dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. In addition, the baculovirus system has another important advantage in the production of recombinant dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. For example, baculovirus is not infected by humans and therefore can be safely handled in large quantities. In baculovirus systems, DNA constructs are prepared comprising DNA fragments and vectors encoding dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. The vector allows the replication of the construct within the polyhedrin gene promoter region of baculovirus, the baculovirus conformation sequence essential for correct crossover during recombination (the sequence contains 200 to 300 base pairs adjacent to the promoter) and bacteria. Include bacterial replication origins. The vector is (i) the DNA sequence is located adjacent (or operably linked or "downstream" or "under control") of the polyhedrin gene promoter, and (ii) the promoter / dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase The combination is constructed to be abut on both sides by 200-300 base pairs of baculovirus DNA (adaptation sequence).

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 DNA 구조체를 생산하기 위하여, 삭제 없는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 cDNA가, 여기에 기재된 대로의 방법을 사용하여 얻어진다. DNA 구조체는, 재조합이 유발되는 조건하에서, 숙주세포에서 적당한 베큘로바이러스의 베큘로바이러스 DNA (구조체내에서 암호화되는 프로모터와 같은 종의 베큘로바이러스의 DNA)와 접촉한다. 결과적 재조합 베큘로바이러스는 전체 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화한다. 예를 들어, 곤충 숙주세포가 DNA 구조체 및 기능적 베큘로바이러스로 별개로 조형질전환 또는 형질전환될 수 있다. 결과적 재조합 베큘로바이러스는 그 다음 분리되고 그리고 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 생산을 유발하기위하여 세포를 감염하는데 사용할 수 있다. 숙주 곤충세포는, 예를들어 Spodopetra frugiperda 세포를 포함한다. 본 발명의 재조합 베큘로바이러스로 감염된 곤충 숙주 세포는 그 다음, 베큘로바이러스-암호화 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 발현을 허용하는 조건 하에서 배양된다. 이에 따라 생산된 재조합 단백질은 그 다음 당업계에 알려진 방법을 사용하여 세포로부터 추출된다.In order to produce the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase DNA construct, cDNA encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase without deletion is obtained using the method as described herein. The DNA construct contacts the appropriate baculovirus DNA (the DNA of a baculovirus of the same species as the promoter encoded within the construct) in the host cell under conditions in which recombination is induced. The resulting recombinant baculovirus encodes the entire dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase. For example, insect host cells can be transfected or transformed separately into DNA constructs and functional baculoviruses. The resulting recombinant baculovirus can then be isolated and used to infect cells to induce dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase production. Host insect cells include, for example, Spodopetra frugiperda cells. Insect host cells infected with the recombinant baculovirus of the invention are then cultured under conditions that allow for baculovirus-encoded dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase expression. The recombinant protein thus produced is then extracted from the cells using methods known in the art.

효모같은 다른 진핵 미생물 또한 본발명의 실시을 위하여 사용된다. 몇몇 다른 균주들도 이용 가능하나, 빵 효모인 Saccharomyces cerevisiae가 일반적으로 사용되는 효모이다. 플라스미드 YPp7 (Stinchcomb et al., Nature 282:39 (1979); Kingsman et al., Gene 7: 141 (1979); Tschemper et al., Gene 10: 157 (1980))은 Saccharomyces내 발현벡터로 일반적으로 사용된다. 본 플라스미드는, 균주 ATCC No. 44,076 및 PEP4-1 (Jones, Genetics 85: 12 (1977))같은, 트립토판 하에서 성장할 능력을 결여한 효모 돌연변이 균주에 대한 선별 마커를 제공하는 trp1 유전자를 포함한다. 효모 숙주세포의 특질로서 trp1 병변의 존재는, 이제 트립토판 부재 하에서 증식을 통한 형질전환 탐지에 효과적인 환경을 제공한다. 효모 숙주세포는 통상적으로 Hinnen(Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929 (1978))에 의하여 기술된 대로 폴리에틸렌글리콜 방법을 사용하여 형질전환된다. 추가적 효모 형질전환 절차는 Gietz et al., N.A.R. 20(17): 1425 (1992); Reeves et al., FEMS 99:193-197 (1992)에 설명되어 있다.Other eukaryotic microorganisms such as yeast are also used for the practice of the present invention. Several other strains are available, but baker's yeast Saccharomyces cerevisiae is the commonly used yeast. Plasmid YPp7 (Stinchcomb et al., Nature 282: 39 (1979); Kingsman et al., Gene 7: 141 (1979); Tschemper et al., Gene 10: 157 (1980)) is generally an expression vector in Saccharomyces. Used. This plasmid is strain ATCC No. 44,076 and PEP4-1 (Jones, Genetics 85: 12 (1977)), including the trp1 gene, which provides a selection marker for yeast mutant strains lacking the ability to grow under tryptophan. The presence of trp1 lesions as a feature of yeast host cells now provides an effective environment for transform detection through proliferation in the absence of tryptophan. Yeast host cells are typically transformed using the polyethyleneglycol method as described by Hinnen (Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 1929 (1978)). Additional yeast transformation procedures are described in Gietz et al., N.A.R. 20 (17): 1425 (1992); Reeves et al., FEMS 99: 193-197 (1992).

알맞은 효모 벡터내 프로모트 서열은 3-포스포글리세레이트 키나제의 프로모터 (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255:2073 (1980)) 또는 에놀라제, 글리세르알데히드-3-포스페이트 디히드로지나아제, 헥소키나제, 피루베이트 디카르복실라아제, 포스포프락토키나제, 포도당-6-포스페이트 이소머라제, 3-포스포글리세레이트 뮤타제, 피루베이트 키나제, 트리오스-포스페이트 이소머라제, 포스포글루코스 이소머라제, 및 글루코키나제같은 다른 포도당 분해 효소의 프로모터 (Hess et al., J. Adv. Enzyme Reg. 7:149 (1968); Holland et al., Biochemistry 17: 4900(1978))을 포함한다. 알맞은 발현 플라스미드 제작에는, mRNA의 중합아데닐레이션 및 종결을 제공하기 위하여 이런 유전자들과 결합된 종결 서열 또한, 발현되기 원하는 발현벡터3' 안에 연결된다. 성장 조건에 의하여 전사가 조절되는 추가적 이점을 가진 다른 프로모터는 알콜 디히드로지나제2, 이소시토크롬C, 산 포스파타아제, 질소 기작과 결부된 분해효소들 및 전술한 글리세르알데히드-3-포스페이트 디히드로지나제, 및 말토스 및 갈락토스 이용을 담당하는 효소들의 프로모터 영역이다. 효모-양립 가능 프로모터, 복제시점 및 종결 서열을 포함하는 어느 플라스미드 벡터도 적합하다.Promote sequences in suitable yeast vectors are either promoters of 3-phosphoglycerate kinase (Hitzeman et al., J. Biol. Chem. 255: 2073 (1980)) or enolase, glyceraldehyde-3-phosphate dehydro Ginase, hexokinase, pyruvate decarboxylase, phosphoflactokinase, glucose-6-phosphate isomerase, 3-phosphoglycerate mutase, pyruvate kinase, trios-phosphate isomerase, phosph Promoters of other glucose degrading enzymes such as poglucose isomerase, and glucokinase (Hess et al., J. Adv. Enzyme Reg. 7: 149 (1968); Holland et al., Biochemistry 17: 4900 (1978)). Include. In constructing suitable expression plasmids, the termination sequences associated with these genes are also linked into the expression vector 3 'desired to be expressed to provide for polymerisation and termination of the mRNA. Other promoters with the additional advantage that transcription is regulated by growth conditions include alcohol dehydrogenase 2, isocytochrome C, acid phosphatase, degrading enzymes associated with the nitrogen mechanism and glyceraldehyde-3-phosphate di Promoter region of hydroginase and enzymes responsible for maltose and galactose use. Any plasmid vector comprising a yeast-compatible promoter, point of replication and termination sequence is suitable.

식물같은 다세포생물 유래 세포배양은 본발명의 실시를 위한 숙주로 사용된다. 형질변환 식물은, 예를 들어 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 플라스미드 및 선별용 마커 유전자, 예를 들어 카나마이신 내성을 암호화하는 kac 유전자를, Hoeckema et al., Nature 303: 179-181 (1983)에 기술된대로 헬퍼 Ti 플라스미드를 포함하는 Agrobacterium tumifaciens 내로 옮겨 넣고, An et al., Plant Physiology 81: 301-305 (1986)에 의하여 기술된 대로 그 Agrobacterium 세포를 형질전환될 잎 단편과 배양하여 얻어질 수 있다. 배양된 식물 숙주 세포의 형질전환은 전기한 대로 Agrobacterium tumifaciens를 통하여 정상적으로 이루어진다. 포유 숙주세포 및 다른 견고한 세포막 방벽을 갖지 않는 숙주세포 배양은 보통, 원래 Graham 및 Van der Eb (Virology 52: 546 (1978))에 의하여 기술된 대로 칼슘 포스페이트 방법으로 형질전환되고 Sections 16.32-16.37 of Sambrook et al., supra.에 기술된대로 변형된다. 하지만, 폴리브렌 (Kawai 및Nishizawa, Mol. Cell.Biol. 4:1172 (1984)), 원형질체 융합 (Schaffner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77:2163 (1980)), 이렉트로포레이션 (Neumann et al., EMBO J. 1:841 (1982)), 및 핵 내로의 직접 극미주사 (Capecchi, Cell 22:479 (1980)같은 다른 세포내 DNA 도입 방법도 사용된다. 추가하여, 동물 형질전환 전략도 Monastersky G.M. 및 Robl, J.M., Strategies in Transgenic Animal Science, ASM Press, Washington, D.C. (1995)에 정리되어 있다. 형질변환된 식물 콜리는, 세포를 예를 들어 카나마이신, 및 알맞은 양의 칼루스 및 발아 유도를 위한 나프탈렌 아세트산 및 벤질아데닌같은 식물호르몬 포함 배지 상에 성장시켜, 선별성 마커로 선별된다. 식물세포는 그 다음 재생성되고 그 결과적 식물은, 당업계 숙련자에게 주지의 기술로 토양으로 옮겨진다.Cell-derived cell cultures, such as plants, are used as hosts for the practice of the present invention. Transformed plants include, for example, plasmids encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase and screening marker genes, such as the kac gene encoding kanamycin resistance, Hoeckema et al., Nature 303: 179-. Grafted into Agrobacterium tumifaciens containing a helper Ti plasmid as described in 181 (1983), and the Agrobacterium cells were transformed with the leaf fragments to be transformed as described by An et al., Plant Physiology 81: 301-305 (1986). Can be obtained by culturing. Transformation of cultured plant host cells is normally done via Agrobacterium tumifaciens as described above. Mammalian host cells and host cell cultures that do not have other robust cell membrane barriers are usually transformed with calcium phosphate methods and originally described by Graham and Van der Eb (Virology 52: 546 (1978)) and Sections 16.32-16.37 of Sambrook et al., supra. However, polybrene (Kawai and Nishizawa, Mol. Cell. Biol. 4: 1172 (1984)), protoplast fusion (Schaffner, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 2163 (1980)), electroporation (Neumann et al., EMBO J. 1: 841 (1982)), and other intracellular DNA transduction methods such as direct microinjection into the nucleus (Capecchi, Cell 22: 479 (1980)). Figures are also summarized in Monastersky GM and Robl, JM, Strategies in Transgenic Animal Science, ASM Press, Washington, DC (1995) Transformed plant coli can induce cells, for example kanamycin, and an appropriate amount of callus and germination. It is grown on plant hormone containing media such as naphthalene acetic acid and benzyladenin for selection to selectable markers.The plant cells are then regenerated and the resulting plants are transferred to the soil by techniques well known to those skilled in the art.

추가적으로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 핵산 서열은 필수적 유도성 프로모터와 함께 식물 내로 삽입될 수 있다. 본 발명의 구체예 실시에 있어, 오직 특정 외부 또는 내부 자극에만 반응하는 프로모터가 표적 cDNA로 융합된다. 따라서, 유전자는 특정 자극에 반응하지 않고는 전사되지 않을 것이다. 유전자가 전사되지 않는 한, 그 유전자 산물은 생산되지 않는다.Additionally, nucleic acid sequences encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase can be inserted into the plant with the necessary inducible promoter. In an embodiment of the invention, a promoter that responds only to a specific external or internal stimulus is fused to the target cDNA. Thus, the gene will not be transcribed without responding to a specific stimulus. Unless a gene is transcribed, that gene product is not produced.

본 발명의 실시에 사용될 수 있는 반응성 프로모터 시스템의 설명적 예는 옥수수 글루타치온-S-트렌스퍼라아제 (GST) 시스템이다. GST는, 종종 전-긴급 제초제로 사용되는 많은 소수성 친전자성 화합물을 해독할 수 있는 효소족이다 (Weigand et al., Plant Molecular Biology 7: 235-243 (1986)). 연구는 GST가 이 강화된 제초제 내성 유발에 직접 관련됨을 증명했다. 이런 활동은 특정 1.1kb mRNA 전사 산물로 매개된다. 요약하면, 옥수수는, 외부 자극에 반응할 수 있고 유전자 산물을 생산하도록 유도될 수 있는, 자연적으로 발생한 이미 존재하는 잠재 유전자를 지닌다. 이 유전자는 이전에 동정되고 클론되어 있다. 따라서, 본 발명의 구체예에서, 프로모터가 GST 반응성 유전자로부터 제거되고, 그리고 미리 자연적 프로모터가 제거된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 유전자에 부착된다. 본 조작된 유전자는 외부 화학물질 자극에 반응하는 프로모터 및 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질의 성공적 생산을 담당하는 유전자의 조합이다.An illustrative example of a reactive promoter system that can be used in the practice of the present invention is a corn glutathione-S-transferase (GST) system. GST is a family of enzymes capable of decoding many hydrophobic electrophilic compounds, often used as pre-emergency herbicides (Weigand et al., Plant Molecular Biology 7: 235-243 (1986)). The study demonstrated that GST is directly involved in inducing this enhanced herbicide tolerance. This activity is mediated by specific 1.1 kb mRNA transcription products. In summary, maize has naturally occurring, preexisting potential genes that can respond to external stimuli and be induced to produce gene products. This gene has been previously identified and cloned. Thus, in an embodiment of the invention, the promoter is removed from the GST reactive gene and attached to the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase gene from which the natural promoter has been previously removed. This engineered gene is a combination of a promoter responsible for the successful production of a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein in response to external chemical stimulation.

전기한 방법에 부가하여, 클론된 DNA를 폭넓은 각종 식물 종에 옮기는, 짐노스펌, 안지오스펌, 모노코트 및 이코트를 포함하는 몇몇 방법이 당업계에 알려져 있다 (Glick 및 Thompson, eds., Methods in Plant Molecular Biology, CRC Press, Boca Raton, Florida (1993) 참조). 대표적 예는 원형질체에 의한 일렉트로포레이션-촉진 DNA 섭취 (Rhodes et al., Science 240 (4849): 204-207 (1988)); 원형질체의 폴리에틸렌글리콜 처리 (Lyznik et al., Plant Molecular Biology 13: 151-161 (1989)); 및 극미추진체 장전 DNA에 의한 세포 충격 (Klein et al., Plant Physiol. 91: 440-444 (1989) 및 Boynton et al., Science 240 (4858): 1534-1538 (1988))을 포함한다. 예를 들어 곡물류의 형질전환의 수 많은 방법이 현재 존재한다 (McKinnon, G.E. 및 Henry, R.J., J. Cereal Science 22(3): 203-210 (1995); Mendel, R.R. 및 Teeri, T.H., Plant and Microbial Biothecnology Research Series, 3: 81-98, Cambridge University Press (1995); McElroy, D. 및 Brettell, R.I.S., Trends in Biotechnology, 12(2): 62-68 (1994); Christou et al., Trendsin Biotechnology 10(7): 239-246 (1992); Christou, P. 및 Ford, T.L., Annuals of Botan, 75(5): 449-454 (1995); Park et al., Plant Molecular Biolog, 32(6): 1135-1148 (1996); Altpeter et al., Plant Cell Report, 16: 12-17 (1996) 참조). 추가로, 식물 형질전환 전략 및 기술은 Forest et al., Exp. Agric. 33: 15-33 (1997)에 정리되어 있다. 사소한 변형은 이 기술을 넓은 범위의 식물 종에 응용할 수 있게 한다.In addition to the foregoing methods, several methods are known in the art, including jimnosperm, angiospor, monocoats and dicots, which transfer cloned DNA to a wide variety of plant species (Glick and Thompson, eds. , Methods in Plant Molecular Biology, CRC Press, Boca Raton, Florida (1993). Representative examples include electroporation-promoting DNA uptake by protoplasts (Rhodes et al., Science 240 (4849): 204-207 (1988)); Polyethylene glycol treatment of protoplasts (Lyznik et al., Plant Molecular Biology 13: 151-161 (1989)); And cell bombardment with micropropellant loaded DNA (Klein et al., Plant Physiol. 91: 440-444 (1989) and Boynton et al., Science 240 (4858): 1534-1538 (1988)). For example, numerous methods of transformation of cereals currently exist (McKinnon, GE and Henry, RJ, J. Cereal Science 22 (3): 203-210 (1995); Mendel, RR and Teeri, TH, Plant and Microbial Biothecnology Research Series, 3: 81-98, Cambridge University Press (1995); McElroy, D. and Brettell, RIS, Trends in Biotechnology, 12 (2): 62-68 (1994); Christou et al., Trendsin Biotechnology 10 (7): 239-246 (1992); Christou, P. and Ford, TL, Annuals of Botan, 75 (5): 449-454 (1995); Park et al., Plant Molecular Biolog, 32 (6) : 1135-1148 (1996); see Altpeter et al., Plant Cell Report, 16: 12-17 (1996)). In addition, plant transformation strategies and techniques are described in Forest et al., Exp. Agric. 33: 15-33 (1997). Minor variations make this technology applicable to a wide range of plant species.

이들 기술 각각은 이점과 불리점을 가진다. 각 기술에서, 플라스미드 유리 DNA는, 관심있는 유전자 뿐 아니라 선별 가능 및 검색 가능 마커 유전자도 포함하도록 유전적으로 조작된다. 선별 가능 유전자는 오직 삽입된 카피의 플라스미드 (그 구조물은그러므로 관심있는 유전자 및 선별 가능 및 검색 가능 유전자가 한 단위로 옮겨지는)를 지닌 세포만을 선별하는데 사용된다. 검색 가능 유전자는, 오직 관심있는 유전자를 포함하는 세포만의 성공적 배양의 또 다른 확인을 제공한다. 일반적으로 사용되는 검색 가능 마커 유전자는 네오마이신 포스포트렌스퍼라제 II (NPTII)이다. 이 유전자는, 세포가 성장하는 성장배지 상에 직접 첨가될 수 있는 카나마이신 내성을 전달한다. 식물세포는 정상적으로 카나마이신에 영향받기 쉽고, 그 결과로 죽는다. NPTII 유전자의 존재는 카나마이신의 영향을 극복하고 이 유전자를 지닌 각 세포는 생존을 유지한다. 본 발명의 수행에서 채용될 수 있는 또 다른 선별 가능 마커 유전자는 제초제 글루포시네이트 (Bast) 내성을 갖는 유전자이다. 일반적으로 사용되는 검색 가능 유전자는 β-글루큐로니다제 유전자 (GUS) 이다. 이 유전자의 존재는, 형질전환이 추정되는 세포 표본이 GUS 분석 용액으로 처리되는, 조직화학적 반응을 사용하여 특징지워진다. 적당한 항온처리 후, GUS 유전자를 포함하는 세포는 파랗게 변한다. 바람직하게는, 플라스미드는 선별 가능 및 검색 가능 마커 유전자 양자를 모두 포함한다.Each of these techniques has advantages and disadvantages. In each technique, plasmid free DNA is genetically engineered to include selectable and searchable marker genes as well as the gene of interest. Selectable genes are used only to select cells with inserted plasmids of the inserted copy (therefore their constructs are transferred with the gene of interest and selectable and searchable genes in one unit). Searchable genes provide yet another confirmation of successful culture of cells only containing the gene of interest. A commonly used searchable marker gene is neomycin phosphotransferase II (NPTII). This gene delivers kanamycin resistance, which can be added directly on the growth medium on which cells grow. Plant cells are normally susceptible to kanamycin and die as a result. The presence of the NPTII gene overcomes the effects of kanamycin and each cell with this gene survives. Another selectable marker gene that can be employed in the practice of the present invention is a gene with herbicide glufosinate (Bast) resistance. A commonly used searchable gene is the β-glucuronidase gene (GUS). The presence of this gene is characterized using a histochemical reaction in which the cell sample suspected of transformation is treated with a GUS assay solution. After proper incubation, the cells containing the GUS gene turn blue. Preferably, the plasmids comprise both selectable and searchable marker genes.

하나 이상의 이런 유전자를 포함하는 플라스미드는, 전기한 기술 중 어느 하나에 의하여 식물 원형질체 또는 칼루스 세포 안으로 도입된다. 만약 마커 유전자가 선별 가능 마커라면, 적당한 식물독성 작용인자의 선별조건 하에서는 오직 DNA 패키지가 삽입된 세포만 살아남는다. 일단 적당한 세포가 동정되고 번식되면, 식물은 재생된다. 형질전환된 식물 유래 자손은 DNA 패키지가 성공적으로 식물 유전체로 삽입되었는지 확인하기 위하여 시험되어야 한다.Plasmids containing one or more such genes are introduced into plant protoplasts or callus cells by any of the techniques described above. If the marker gene is a selectable marker, only cells into which the DNA package is inserted survive the selection of suitable phytotoxic agents. Once the appropriate cells are identified and propagated, the plant is regenerated. Transformed plant-derived progeny should be tested to confirm that the DNA package was successfully inserted into the plant genome.

포유 숙주세포 또한 본 발명의 수행에서 사용된다. 적당한 포유 숙주세포주의 예는 SV40으로 형질전환된 원숭이 신장 CVI 주 (COS-7, ATTCC CRL 1651); 인간 배 신장주 293S (Graham et al., J. Gen.Virol. 36: 59 (1977); 아기 헴스터 신장세포 (BHK, ATCC CCL 10); 중국 헴스터 난소세포 (Urlab 및 Chasin, Proc. Natl. Acad. Sci USA 77: 4216 (1980)); 마우스 세토리세포 (TM4, Mather, Biol. Reprod. 23: 243 (1980)); 원숭이 신장세포 (CVI-76, ATCC CCL 70); 아프리카 녹색 원숭이 신장세포 (VERO-70, ATCC CRL-1587); 인간 자궁경부암세포 (HELA, ATCC CCL 2); 송아지 신장세포 (MDCK, ATCC CCL 34); 버팔로 생쥐 간세포 (BRL 3A, ATCC CRL 1442); 인간 허파세포 (W138, ATCC CCL 75); 인간 간세포 (Hep G2, HB 8065); 마우스 유방종세포 (MMT 060562, ATCC CCL 51); 생쥐 간암세포 (HTC, MI.54, Bauumann et al., J. Cell. Biol. 85: 1 (1980); 및 TRI 세포 (Mather et al., Annals N.Y.Acad. Sci. 383: 44 (1982))를 포함한다. 이들 세포에 대한 발현 벡터는 (필수적이라면) 보통 복제 시점, 발현될 유전자 앞에 위치한 프로모터, 리보솜 부착 부위, RNA 스플라이스 부위, 중합아데닐화 부위, 및 전사종결에 대한 DNA 서열을 포함한다.Mammalian host cells are also used in the practice of the present invention. Examples of suitable mammalian host cell lines include monkey kidney CVI strains transformed with SV40 (COS-7, ATTCC CRL 1651); Human embryonic kidney strain 293S (Graham et al., J. Gen. Virol. 36: 59 (1977); baby hamster kidney cells (BHK, ATCC CCL 10); Chinese hamster ovary cells (Urlab and Chasin, Proc. Natl Acad.Sci USA 77: 4216 (1980)); mouse cetriocytes (TM4, Mather, Biol. Reprod. 23: 243 (1980)); monkey kidney cells (CVI-76, ATCC CCL 70); African green monkey Kidney cells (VERO-70, ATCC CRL-1587); human cervical cancer cells (HELA, ATCC CCL 2); calf kidney cells (MDCK, ATCC CCL 34); buffalo mouse liver cells (BRL 3A, ATCC CRL 1442); human lungs Cells (W138, ATCC CCL 75); human hepatocytes (Hep G2, HB 8065); mouse mammary cells (MMT 060562, ATCC CCL 51); mouse liver cancer cells (HTC, MI.54, Bauumann et al., J. Cell Biol. 85: 1 (1980); and TRI cells (Mather et al., Annals NYAcad. Sci. 383: 44 (1982)) Expression vectors for these cells (if required) are usually time of replication. , A promoter, ribosome attachment site, located in front of the gene to be expressed, DNA sequences for RNA splice sites, polymerized adenylation sites, and transcription termination.

포유류 발현 벡터에 사용된 프로모터는 종종 바이러스에서 유래한다. 이런 바이러스 프로모터는 통상 폴리오마 바이러스인 아데노바이러스2, 및 가장 흔하게는 Simian Virus 40 (SV40)에서 유래한다. SV40 바이러스는 초기 및 후기 프로모터로 명명되는 두 프로모터를 포함한다. 이런 프로모터는 양자 모두, 역시 바이러스 복제시점을 갖는 한 DNA 단편으로서 바이러스로부터 쉽게 얻어질 수 있어 특히 유용하다 (Fiers et al., Nature 273: 113 (1978)). 더 작거나 또는 더 큰 SV40 DNA 단편 또한, 바이러스 복제기원에 위치하는 HindIII 부위에서 BglII에 이르는 대략 250bp 서열을 포함하고 있다면, 사용될 수 있다.Promoters used in mammalian expression vectors are often derived from viruses. Such viral promoters are usually derived from the polyoma virus, adenovirus 2, and most commonly Simian Virus 40 (SV40). The SV40 virus contains two promoters named early and late promoters. Both such promoters are particularly useful as they can easily be obtained from a virus as a DNA fragment, which also has a point of virus replication (Fiers et al., Nature 273: 113 (1978)). Smaller or larger SV40 DNA fragments can also be used provided they contain approximately 250 bp sequences ranging from the HindIII site located in the viral replication origin to BglII.

대안으로, 자연적으로 외래 유전자와 결합된 프로모터 (상동성 프로모터)는, 형질전환을 위하여 선별된 숙주세포주와 양립 가능하다면, 사용될 수 있다.Alternatively, a promoter (homologous promoter) naturally associated with a foreign gene can be used, as long as it is compatible with the host cell line selected for transformation.

복제시점은, SV40 또는 다른 바이러스 (예를 들어 Polyoma, Adeno, VSV, BPV)같은 외인성 기원으로부터 얻어지고 클로닝 벡터에 삽입된다. 대안으로, 복제시점은 숙주세포 염색체 복제 기작으로부터 제공된다. 만약 외래 유전자를 포함하는 벡터가 숙주 염색체에 삽입된다면, 후자가 종종 충분하다.The point of replication is obtained from exogenous origin such as SV40 or other viruses (eg Polyoma, Adeno, VSV, BPV) and inserted into cloning vectors. Alternatively, the point of replication is provided from a host cell chromosome replication mechanism. If a vector containing a foreign gene is inserted into the host chromosome, the latter is often sufficient.

2차적 DNA 암호화 서열의 사용은 형질전환 세포주 내 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제의 생산 수준을 강화할 수 있다. 2차적 DNA 암호화 서열은전형적으로 효소 디히드로폴레이트 리덕타제 (DHFR)을 포함한다. DHFR 야생형은 정상적으로는 화학제인 메토트렉세이트 (MTX)에 의하여 억제된다. DHFR 발현 수준은 배양된 숙주 세포에 첨가된 MTX 양에 따라 변화할 것이다. DHFR을 2차적 서열로서 특히 유용하게 하는 DHFR의 추가적 특징은 형질전환된 세포를 동정할 선별 가능 마커로 사용할 수 있다는 점이다. 야생형 DHFR 및 MTX-내성 DHFR, 두 형태의 DHFR이 2차적 서열 사용에 이용 가능하다. 특정 숙주 세포에 사용되는 DHFR 형태는 숙주세포가 DHFR 결여 (결여이면 매우 낮은 수준의 DHFR을 내인성으로 생산하거나 기능적 DHFR을 생산하지 않음)인지 여부에 의존한다. Urlaud 및 Chasin, supra.에 의하여 서술된 CHO 세포주같은 DHFR-결여 세포주는 야생형 DHFR의 암호화 서열로 형질전환된다. 형질전환 후에 이런 DHFR-결손 세포주는 기능적 DHFR을 발현하고 영양소 하이포잔틴, 글리신, 및 티미딘이 없는 배양 배지에서 성장할 수 있다. 비형질전환 세포는 이 배지에서 살아남을 수 없을 것이다.The use of secondary DNA coding sequences can enhance the level of production of dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase in the transformed cell line. Secondary DNA coding sequences typically include the enzyme dihydrofolate reductase (DHFR). The DHFR wild type is normally inhibited by the chemical methotrexate (MTX). DHFR expression levels will vary depending on the amount of MTX added to the cultured host cell. An additional feature of DHFR that makes DHFR particularly useful as a secondary sequence is that it can be used as a selectable marker to identify transformed cells. Two forms of DHFR, wild type DHFR and MTX-resistant DHFR, are available for secondary sequence use. The type of DHFR used for a particular host cell depends on whether the host cell lacks DHFR (if lacking it produces endogenously low levels of DHFR or does not produce functional DHFR). DHFR-deficient cell lines, such as the CHO cell line described by Urlaud and Chasin, supra., Are transformed with the coding sequence of wild type DHFR. After transformation, these DHFR-deficient cell lines express functional DHFR and can be grown in culture media lacking nutrient hypoxanthine, glycine, and thymidine. Non-transformed cells will not survive in this medium.

MTX-내성형 DHFR은, 정상 분량의 MXT 민감성인 기능성 DHFR을 내인성으로 생산하는 숙주세포에서 형질전환된 숙주세포의 선별 수단으로 사용될 수 있다. CHO-KL 세포주 (ATCC No. CL 61)는 이런 특징을 가지며, 따라서 본 목적에 유용한 세포주이다. 세포 배양 배지에 MXT의 첨가는, 오직 MTX-내성 DHFR을 암호화하는 DNA로 형질전환된 세포만 성장하도록 허용한다. 비형질전환 세포는 이 배지에서 살아남을 수 없을 것이다.MTX-resistant DHFR can be used as a means of screening for transformed host cells in host cells that endogenously produce a normal amount of functional DHFR that is MXT sensitive. CHO-KL cell line (ATCC No. CL 61) has this feature and is therefore a useful cell line for this purpose. The addition of MXT to cell culture medium allows only cells transformed with DNA encoding MTX-resistant DHFR. Non-transformed cells will not survive in this medium.

원핵생물은 본 발명 초기 클로닝 단계의 숙주세포로 사용된다. 원핵생물은 특정부위 돌연변이유발에 사용하는 단일-가닥 DNA 주형의 생산을 위한, 동시에 많은 돌연변이의 검색을 위한, 및 생성된 돌연변이의 DNA 서열화를 위한, 빠른, 많은 양의 DNA 생산에 특히 유용하다. 적당한 원핵 숙주 세포는 E.coli 균주 294 (ATCC No. 31,446), E.coli 균주 W3110 (ATCC No. 27,325), E.coli X1776 (ATCC No. 31,537), 및 E.coli B를 포함한다; 하지만, HB101, JM101, NM522, NM538, NM539같은 많은 다른 E.coli 균주, 및 Bacillus subtilis 같은 bacilli, Salmonella typhimurium 또는 Serratia marcesans같은 장내세균, 및 각종 Pseudomonas 종을 포함하는 많은 다른 종 또는 속의 원핵생물 모두 숙주로 사용될 수 있다. 원핵 숙주세포 또는 다른 견고한 세포벽을 지닌 숙주세포는, Sambrook et al., supra.의 1.82 편에 기술된 대로, 칼슘클로라이드 방법을 사용하여 바람직하게 형질전환된다. 대안으로, 이들 세포의 형질전환을 위하여 일렉트로포레이션이 사용된다. 원핵생물 형질전환 기술은 Dower, W.J., Genetic Engineering, Principles and Methods, 12: 275-296, Plenum Publishing Corp. (1990); Hanahan et al., Meth. Enxymol., 204: 63 (1991)에 설명되어있다.Prokaryotes are used as host cells in the initial cloning step of the present invention. Prokaryotes are particularly useful for the production of fast, large amounts of DNA for the production of single-stranded DNA templates for use in site mutagenesis, for the retrieval of many mutations simultaneously, and for the DNA sequencing of the resulting mutations. Suitable prokaryotic host cells include E. coli strain 294 (ATCC No. 31,446), E. coli strain W3110 (ATCC No. 27,325), E. coli X1776 (ATCC No. 31,537), and E. coli B; However, many other E. coli strains, such as HB101, JM101, NM522, NM538, NM539, and prokaryotes of many different species or genera, including the bacilli, Baillius subtilis, enterobacteria such as Salmonella typhimurium or Serratia marcesans, and various Pseudomonas species. Can be used as Prokaryotic host cells or host cells with other rigid cell walls are preferably transformed using the calcium chloride method, as described in section 1.82 of Sambrook et al., Supra. Alternatively, electroporation is used for the transformation of these cells. Prokaryotic transformation techniques are described in Dower, W.J., Genetic Engineering, Principles and Methods, 12: 275-296, Plenum Publishing Corp. (1990); Hanahan et al., Meth. Enxymol., 204: 63 (1991).

대표적 예로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제를 암호화하는 cDNA 서열이 이종성 숙주로서의 E.coli내 과발현을 위하여, (Novagen으로부터) 시중구입 가능한 (His)6·Tag pET 벡터로 옮겨진다. 이 pET 발현 플라스미드는 높은 수준 이종성 발현 시스템에서 몇몇 이점을 가진다. 원하는 DNA 삽입체는, 고특이성 프로타아제 인식 부위(트롬빈)가 이어지는 여섯 히스티딘을 암호화하며 표적 단백질의 아미노 말단 코드에 연결되는, 플라스미드 벡터 서열 프레임에 맞게 연결된다. 발현된 융합 단백질의 히스티딘 "단편"은 고정화된 금속이온에 대한 매우 강한 부착을 촉진하고 고정화 금속이온 친화성 크로마토그래피에 의한 재조합 단백질의 신속한 정제를 허용한다. 히스티딘 리더 서열은 그 다음 정제된 단백질의 트롬빈 처리에 의하여 특정 단백질 분해 부위에서 절단되고, 그리고 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질은 용출된다. 본 과발현-정제 시스템은 높은 용량, 뛰어난 분해력을 가지고, 빠르며, (트롬빈 단백질 분해 이전 및 이후) 유사한 부착 성향 을 나타내는 E.coli 단백질 오염 기회가 극히 적다.As a representative example, a cDNA sequence encoding dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase is transferred to a commercially available (His) 6 · Tag pET vector (from Novagen) for overexpression in E. coli as a heterologous host. This pET expression plasmid has several advantages in high level heterologous expression systems. The desired DNA insert is linked to a plasmid vector sequence frame, which encodes six histidines followed by a high specific protease recognition site (thrombin) and is linked to the amino terminal code of the target protein. Histidine “fragments” of expressed fusion proteins promote very strong adhesion to immobilized metal ions and allow for the rapid purification of recombinant proteins by immobilized metal ion affinity chromatography. Histidine leader sequences are then cleaved at specific proteolytic sites by thrombin treatment of the purified protein, and the dihydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase protein is eluted. The overexpression-purification system has a high capacity, excellent resolution, is fast, and has very few chances of E. coli protein contamination with similar adhesion tendencies (before and after thrombin proteolysis).

당업계 숙련자에게 명백하듯, 숙주세포와 양립 가능한 종에서 유래한 레플리콘 및 조절 서열을 포함하는 어느 플라스미드 벡터도 또한 본발명의 실시에 사용될 수 있다. 벡터는 보통, 복제 부위, 형질전환 세포내 형질적 선별을 제공하는 마커 유전자, 하나 이상의 프로모터, 및 외래 DNA의 삽입을 위한 몇몇 제한 부위를 포함하는 중합링커 부위를 지닌다. E.coli 형질전환에 전형적으로 사용되는 플라스미드는 pBR322, pUC18, pUC19, pUC118, pUC119, 및 Bluescript M13을 포함하는데, 이들 모두는 Sambrook et al., supra.의 1.12-1.20 편에 기술되어 있다. 하지만, 많은 다른 적당한 벡터가 역시 이용 가능하다. 이들 벡터는, 이 벡터로 형질전환된 세포를 이들 항생제 존재 하에서 성장할 수 있게 하는, 암피실린 및/또는 테트라사이클린 내성을 암호화하는 유전자를 포함한다.As will be apparent to those skilled in the art, any plasmid vector comprising replicon and regulatory sequences derived from species compatible with the host cell may also be used in the practice of the present invention. Vectors usually have a polymerization linker site comprising a replication site, a marker gene that provides for transgenic intracellular selection, one or more promoters, and some restriction sites for insertion of foreign DNA. Plasmids typically used for E. coli transformation include pBR322, pUC18, pUC19, pUC118, pUC119, and Bluescript M13, all of which are described in sections 1.12-1.20 of Sambrook et al., Supra. However, many other suitable vectors are also available. These vectors include genes encoding ampicillin and / or tetracycline resistance that allow cells transformed with the vector to grow in the presence of these antibiotics.

원핵생물 벡터에서 가장 일반적으로 사용되는 프로모터는 β-락타마제 (페니실리나제) 및 젖당 프로모터 시스템 (Chang et al. Nature 375: 615 (1978); Itakura et al., Science 198: 1056 (1977); Goeddel et al., Nature 281: 544(1979)) 및 트립토판 (trp) 프로모터 시스템 (Goeddel et al., Nucl. Acids Res. 8: 4057 (1980); EPO Appl. Publ. No. 36,776), 및 알카린 포스파타제 시스템을 포함한다. 이들이 가장 일반적으로 사용되나, 다른 미생물 프로모터도 사용되었고, 숙련자가 이들 프로모터의 기능을 유지하여 플라스미드 벡터 안으로 연결할 수 있도록, 그 뉴클레오티드 서열에 관한 자세한 것이 간행되었다 (Siebenlist et al., Cell 20: 269 (1980)참조).The most commonly used promoters in prokaryotic vectors are β-lactamase (penicillinase) and lactose promoter system (Chang et al. Nature 375: 615 (1978); Itakura et al., Science 198: 1056 (1977); Goeddel et al., Nature 281: 544 (1979)) and tryptophan (trp) promoter system (Goeddel et al., Nucl. Acids Res. 8: 4057 (1980); EPO Appl. Publ. No. 36,776), and eggs Carin phosphatase systems. These are most commonly used, but other microbial promoters have also been used, and details of their nucleotide sequences have been published so that the skilled person can maintain the function of these promoters and link them into the plasmid vector (Siebenlist et al., Cell 20: 269 ( 1980).

많은 진핵생물 단백질은, 아미노산 서열의 일부로서 내재적 분비 신호 서열을 포함하는 세포로부터 정상적으로 분비된다. 따라서, 정상적으로 세포내에서 발견되는 단백질은 그 단백질에 신호 서열을 연결하여 분비되도록 하는 표적이 될 수 있다. 이는 신호 서열을 암호화하는 DNA를 단백질을 암호화하는 DNA의 5' 말단에 연결하고 그 다음 이 융합 단백질을 적합한 숙주세포내에서 발현하여 즉시 달성된다. 신호서열을 암호화하는 DNA는, 신호 서열을 가진 단백질을 암호화하는 어느 유전자로 부터라도, 제한 단편으로서 얻어진다. 따라서, 본 발명을 실시하는데 이용되는 숙주세포형에 따라서 원핵생물, 효모, 및 진핵생물의 신호 서열은 여기에 사용될 수 있다. 예를 들어, 인간 성장 호르몬, 전 인슐린, 및 전알부민을 포함하는 몇몇 진핵생물 유전자의 신호서열 부분을 암호화하는 DNA 및 아미노산 서열은 알려져 있고 (Stryer, Biochemistry W.H.Freeman and Company, New York, NY, p. 769 (1988)참조), 알맞은 진핵생물 숙주 세포의 신호 서열로 사용될 수 있다. 효모 신호 서열은, 예를들어 산 포스파타제 (Arima et al., Nucleic Acids Res. 11: 1657 (1983)), 알파-인자, 알카린 포스파타제 및 인베르타제로서, 효모 숙주 세포로부터분비를 유발하는데 사용된다. 예를 들어 다른 유전자 뿐 아니라 LamB 또는 OmpF (Wong et al., Gene 68: 193 (1988)), MalE, PhoA, 또는 베타-락타마제 유래 원핵생물 신호 서열은, 단백질을 원핵 생물로부터 배양 배지 내로 표적화하는데 사용될 수 있다.Many eukaryotic proteins are normally secreted from cells that contain intrinsic secretion signal sequences as part of the amino acid sequence. Thus, a protein normally found in cells can be a target by which a signal sequence is linked to and secreted from the protein. This is accomplished immediately by linking the DNA encoding the signal sequence to the 5 'end of the DNA encoding the protein and then expressing this fusion protein in a suitable host cell. DNA encoding a signal sequence is obtained as a restriction fragment from any gene encoding a protein having a signal sequence. Thus, signal sequences of prokaryotes, yeasts, and eukaryotes may be used herein depending on the host cell type used to practice the invention. For example, DNA and amino acid sequences encoding signal sequence portions of several eukaryotic genes, including human growth hormone, pre-insulin, and pre-albumin, are known (Stryer, Biochemistry WH Freeman and Company, New York, NY, p. 769 (1988)), which can be used as a signal sequence for a suitable eukaryotic host cell. Yeast signal sequences are used to induce secretion from yeast host cells, for example as acid phosphatase (Arima et al., Nucleic Acids Res. 11: 1657 (1983)), alpha-factors, alkaline phosphatase and invertase do. For example, prokaryotic signal sequences derived from LamB or OmpF (Wong et al., Gene 68: 193 (1988)), MalE, PhoA, or beta-lactamase, as well as other genes, target proteins from prokaryotes into the culture medium. It can be used to

식물, 동물 및 미생물 유래 교통 서열은, 유전자 산물을 세포질, 소포체, 미토콘드리아 또는 다른 세포내 소기관에 수송하거나, 또는 배지로 퍼뜨리기 위하여 표적화하기 위하여 본 발명의 실시에 채용될 수 있다. 이런 고려는, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 과발현 및 유전자 산물이 어느 원하는 장소에서도 기능할 수 있도록 세포내 또는 온전한 기관내 발현의 지시에 응용한다.Plant, animal and microbial derived traffic sequences can be employed in the practice of the present invention to target gene products for transport to, or spread into, the cytoplasm, endoplasmic reticulum, mitochondria or other intracellular organelles. This consideration applies to the indication of intracellular or intact organ expression such that dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase overexpression and gene products can function at any desired site.

복제 서열, 조절 서열, 형질 선별 유전자 및 관심있는 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 DNA를 암호화하는 DNA를 포함하는 알맞은 벡터의 제작은, 표준 재조합 DNA 절차를 사용하여 준비된다. 분리된 플라스미드 및 DNA 단편은, 당업계에서 주지된 대로 절단되고, 재단되고, 그리고 원하는 벡터를 생성할 특정 순서로 함께 연결된다 (예를들어 Sambrook et al., supra. 참조).Construction of a suitable vector comprising a DNA that encodes a replication sequence, a regulatory sequence, a transgenic gene and a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase DNA of interest is prepared using standard recombinant DNA procedures. Separated plasmids and DNA fragments are cleaved, cut, and linked together in a particular order to produce the desired vector (see, eg, Sambrook et al., Supra.), As is well known in the art.

전기된 대로, 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 변이체는, 특정부위 돌연변이 유발 방법을 사용하여 생성된 돌연변이에 의하여 바람직하게 생산된다. 이 방법은, 원하는 돌연변이, 및 올리고뉴클레오티드의 DNA 주형에대한 안정적 혼성화를 허용할 충분한 수의 인접 뉴클레오티드, 양자의 서열을 암호화하는 특정 올리고뉴클레오티드의 합성 및 사용을 요구한다.As noted above, the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase variant is preferably produced by mutations generated using site specific mutagenesis methods. This method requires the synthesis and use of the desired mutations, and a sufficient number of contiguous nucleotides, specific oligonucleotides encoding both sequences, to allow stable hybridization of the oligonucleotide to the DNA template.

전기 것은 하기의, 거기서 "Plasmid"는 영숫자적 표시에 의하여 이어지는 소문자 p로 표시되는, 대표적 예와 결부되어 더 완전히 이해된다. 본 발명에서 사용된 시작 플라스미드는 시중구입 가능하거나, 무제한 공용 가능하거나, 또는 이런 이용가능한 플라스미드로부터, 간행된 절차에 의하여 제작될 수 있다. 추가하여, 다른 등가적 플라스미드가 당업계에 알려져 있고 당업계 통상적 지식을 가진 자에게 명백하다.The former is more fully understood in connection with the representative examples below, where "Plasmid" is represented by a lowercase p followed by an alphanumeric notation. Starting plasmids used in the present invention can be made commercially available, unlimited common use, or by published procedures from such available plasmids. In addition, other equivalent plasmids are known in the art and will be apparent to those of ordinary skill in the art.

DNA의 "분해", "자름" 또는 "절단"은, DNA내 특정 위치에만 작용하는 효소에 의한 DNA의 촉매적 절단을 가리킨다. 이런 효소를 제한 엔도뉴클라제라 지칭하고, 각 효소가 자르는 DNA 서열을 따른 부위는 제한 부위라 지칭한다. 본 발명에 사용된 제한효소는 시중구입 가능하고 제조자에 의하여 공급되는 지시에 따라 사용된다 (Sambrook et al., supra.의 1.60-1.61편 참조)."Disassembly", "cutting" or "cutting" of DNA refers to catalytic cleavage of DNA by enzymes that act only at specific positions in the DNA. Such enzymes are referred to as restriction endonucleases and sites along the DNA sequence that each enzyme cuts are referred to as restriction sites. Restriction enzymes used in the present invention are commercially available and used according to the instructions supplied by the manufacturer (see Section 1.60-1.61 of Sambrook et al., Supra.).

제한 분해 유래의, 주어진 DNA단편의 "회수" 또는 "분리"는 결과적 DNA의 전기영동에 의한 폴리아크릴아미드겔 또는 한천겔 상 분리, 분자량이 알려진 마커 DNA와 운동성 비교를 통한 관심 있는 단편의 동정, 원하는 단편을 포함하는 겔 조각의 제거, 및 DNA로부터 겔 분리를 의미한다. 이 절차는 일반적으로 알려져 있다. 예를 들어, Lawn et al.(Nucleic Acids Res. 9: 6103-6114 (1982)) 및 Goeddel et al. (Nucleic Acids Res., supra) 참조."Recovery" or "separation" of a given DNA fragment, derived from restriction digestion, refers to polyacrylamide gel or agar gel phase separation by electrophoresis of the resulting DNA, identification of fragments of interest through comparison of motility with marker DNA of known molecular weight, Removal of gel fragments containing the desired fragments, and gel separation from DNA. This procedure is generally known. See, for example, Lawn et al. (Nucleic Acids Res. 9: 6103-6114 (1982)) and Goeddel et al. See Nucleic Acids Res., Supra.

실시예 1Example 1

Pinus taeda로부터의 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질의 클로닝Cloning of Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzyl Ether Reductase Protein from Pinus taeda

다른 언급이 없는한, 다음의 물질, 방법 및 기구 사용을 실시예 1과 계속되는 모든 실시예에서 사용하였다.Unless otherwise stated, the following materials, methods and apparatuses were used in Example 1 and all subsequent examples.

식물 물질 - Pinus taeda 세포 현탁 배양물을 전술한 바와 같이 (van Heerden, P.S., Towers, G.H.N. & Lewis, N.G.J. Biol. Chem.271, 12350-12355 (1996)), 2,4-디클로로페녹시아세트산 (2,4-D)을 함유하고 있는 배지중에서 유지시켰다. 신선한 배지에 옮긴후 7일후에 여과에 의해 세포를 수득하여 액체 질소중에서 냉동시켜서 -80 ℃에서 보관하였다.Plant material-Pinus taeda cell suspension culture as described above (van Heerden, PS, Towers, GHN & Lewis, NG J. Biol. Chem. 271, 12350-12355 (1996)), 2,4-dichlorophenoxy It was maintained in a medium containing acetic acid (2,4-D). Seven days after transfer to fresh medium, cells were obtained by filtration and frozen in liquid nitrogen and stored at -80 ° C.

일반적인 방법 - 하기에서 다르게 설명되지 않는한, 모든 분자 생물학적 기법들은 표준 방법에 따라 수행하였다(Sambrook, J., Fritsch, E.F. & Maniatis, T.Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3 volumes, 3rd Ed.(Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1994); Ausubel, F.M., et al.,Current Protocols in Molecular Biology, 2 volumes(Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, NY, 1991)).General Methods—Unless otherwise described below, all molecular biological techniques were performed according to standard methods (Sambrook, J., Fritsch, EF & Maniatis, T. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3 volumes, 3rd Ed. Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, 1994); Ausubel, FM, et al., Current Protocols in Molecular Biology, 2 volumes (Greene Publishing Associates and Wiley-Interscience, John Wiley & Sons, NY, 1991).

물질 - 사용한 모든 용매 및 화학약품은 시약 또는 HPLC 등급이었다.Taq열안정성 DNA 중합효소는 Promega에서 얻었다. 경합 NovaBlue 세포는 Novagen으로부터 구입하였고, 방사성표지된 뉴클레오티드 ([α-32P]dCTP)는 DuPont NEN으로부터 구입하였다. pCRII TA 클로닝 키트는 인비트로겐사로부터 구입하였다. 제한 엔도뉴클레아제 NdeI은 뉴 잉글랜드 바이오랩스사에서 구입하였다.Substance-All solvents and chemicals used were reagent or HPLC grade. Taq thermostable DNA polymerase was obtained from Promega. Competitive NovaBlue cells were purchased from Novagen and radiolabeled nucleotides ([α -32 P] dCTP) were purchased from DuPont NEN. pCRII TA cloning kit was purchased from Invitrogen. Restriction endonuclease NdeI was purchased from New England Biolabs.

중합효소 연쇄 반응 (PCR) 및 서열화를 위한 올리고뉴클레오티드 프라이머는Gibco BRL Life Technologies사에 의해 합성하였다. PCR 단편의 정제를 위해서는 GENECLEAN II키트 (BIO 101 Inc.)를 사용하였고, 이 때 겔 정제된 DNA 농도는 1.5 % 아가로스 겔중의 낮은 DNA 질량 래더 (ladder) (Gibco BRL)에 비교함으로써 측정하였다.Oligonucleotide primers for polymerase chain reaction (PCR) and sequencing were synthesized by Gibco BRL Life Technologies. GENECLEAN II for purification of PCR fragments Kit (BIO 101 Inc.) was used, wherein the gel purified DNA concentration was measured by comparing it to a low DNA mass ladder (Gibco BRL) in a 1.5% agarose gel.

기구 사용 - UV (OD260에서의 RNA 및 DNA 측정을 포함한) 스펙트럼은 람다 6 UV/VIS 분광계상에서 판독하였다. 모든 PCR 증폭에는 Temptronic II 열순환기 (Thermolyne)를 사용하였다. 서열화를 위한 플라스미드 DNA의 정제에는 QIA웰 플러스 플라스미드 정제 시스템 (Qiagen)과 이어서 PEG 침전 또는 Wizard플러스 SV Minipreps DNA 정제 시스템 (Promega)을 사용하였고, 이때 DNA 서열은 어플라이드 바이오시스템스 모델 373A 자동 서열화기를 사용하여 결정하였다. 모든 고성능 액체 크로마토그래피 (HPLC) 분리과정을 Millenium (Waters, Inc.) 또는 Alliance (Waters, Inc.) 기기상에서 수행하였고, 그 유출물은 280 nm에서 모니터하였다.Instrumentation-UV (including RNA and DNA measurements at OD 260 ) spectra were read on a lambda 6 UV / VIS spectrometer. All PCR amplifications were used with the Temptronic II thermocycler (Thermolyne). Purification of the plasmid DNA for sequencing involves the QIA Well Plus Plasmid Purification System (Qiagen) followed by PEG precipitation or Wizard. A Plus SV Minipreps DNA Purification System (Promega) was used, where DNA sequences were determined using Applied Biosystems Model 373A Auto Sequencer. All high performance liquid chromatography (HPLC) separations were performed on Millenium (Waters, Inc.) or Alliance (Waters, Inc.) instruments and the effluent was monitored at 280 nm.

Pinus taeda cDNA 라이브러리 합성 - 총 RNA (100 ㎍/g 새로운 중량)는 동과 던스텐의 방법 (Dong, J.Z. & Dunstan, D.I.Plant Cell Reports15 (1996))을 사용하여 상술된 바와 같이 성장된 냉동 테다소나무 (Pinus taeda) 세포로부터 얻었다. Pinus taeda cDNA 라이브러리는 5 ㎍의 정제된 폴리(A)+mRNA (Oligotex-dTTM현탁액, Qiagen)와, ZAP-cDNA합성 키트, Uni ZAPTMXR 벡터, 및 GigapackII Gold 팩키징 추출물 (Stratagene)을 사용하여 구성하였고, 이 때 일차 라이브러리에 대한 역가는 1×106pfu였다. 증폭된 라이브러리 (1×109pfu/ml, 총 120 ml)를 스크리닝에 사용하였다 (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J.Biol. Chem.271, 29473-29482 (1996)).Pinus taeda cDNA Library Synthesis—Total RNA (100 μg / g new weight) was obtained from frozen tea grown as described above using the method of Dong and Dunsten (Dong, JZ & Dunstan, DI Plant Cell Reports 15 (1996)). Obtained from Pinus taeda cells. Pinus taeda cDNA library contains 5 μg of purified poly (A) + mRNA (Oligotex-dT suspension, Qiagen) and ZAP-cDNA. Synthesis kit, ZAP TM XR vector Uni, and Gigapack II Gold packaging extract (Stratagene) was used and the titer for the primary library was 1 × 10 6 pfu. Amplified libraries (1 × 10 9 pfu / ml, 120 ml total) were used for screening (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol. Chem. 271, 29473-29482 (1996)).

DNA 프로브 합성 - SEQ ID NO:7 에 나타낸 핵산 서열을 가지고 있는, 앞서 단리된 피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 cDNA (PLR-Fil) (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J. Biol. Chem.271: 29473-29482 (1996))의 5'-단부를, 유사한/상동하는 효소에 대한 Pinus taeda cDNA 라이브러리를 스크린하기 위한 프로브로서 사용하였다. 프로브는 다음과 같이 구성하였다: 10 ng의 정제된 pBSPLR-Fil 플라스미드 (클로닝 플라스미드 pBluescript SK[-]에 함유된 PLR-Fil)를 5 개의 100 ㎕의 PCR 반응액 (10 mM의 트리스-HCl [pH 9.0], 50 mM의 KCl, 0.1 %의 트리톤 X-100, 2.5 mM의 MgCl2, 0.2 mM의 각각의 dNTP 및 2.5 유니트의 Taq DNA 중합효소)중에서 주형으로서 사용하였고, 이 때 프라이머는 PLRNT1 (AT(A/T/C) AT(A/T/C) GGI GGI ACI GGI TA) (SEQ ID NO:8) (100 pmol) 및 PLRI5R (TC(T/C) TCI A(A/G)I GTI AC(T/C) TTI CC) (SEQ ID NO:9) (100 pmol)이었다. PCR 증폭은 열순환기에서 다음과 같이 수행하였다: 94 ℃에서 1 분동안, 50 ℃에서 2 분동안, 72 ℃에서 3 분동안 35 사이클; 그리고 마지막 사이클 후에 72 ℃에서 5 분동안 유지한 후 4 ℃에서 정하지 않은 시간동안 보유한다. 5 개의 반응액을 농축하고 (Microcon 30, Amicon Inc.), TE 완충액 (10 mM의 트리스-HCl, pH 8.0, 1 mM의 EDTA; 2×200㎕)으로 세척한 후, 계속해서 PCR 생성물을 TE 완충액 (2×50 ㎕)에서 회수하였다. PLR-Fil 5'-단부 반응 생성물 (∼400 염기쌍 밴드)을 분리용 1.5 % 아가로스 겔에서 분해하고 (resolve) GENECLEAN II키트 (BIO 101 Inc.)를 사용하여 아가로스로부터 정제하였다. 겔 정제된 PLR-Fil 5'-단부 단편 (SEQ ID NO:7) (50 ng)을, 키트 지시를 따라, 파마시아사의T7QuickPrime키트와 [α-32P]dCTP와 함께 사용하여 방사성표지된 프로브를 제조하였고 (0.1 ml중에), 그것을 BioSpin 6 칼럼 (Bio-Rad)상에서 정제하여 담체 DNA (0.9 ml의 0.5 mg/ml 전단된 연어 정자 DNA [Sigma])에 첨가하였다.DNA Probe Synthesis—Pinoresinol-Larisirresinol Reductase cDNA (PLR-Fil) (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol , previously isolated, having the nucleic acid sequence shown in SEQ ID NO: 7) The 5'-end of Chem. 271: 29473-29482 (1996) was used as a probe to screen the Pinus taeda cDNA library for similar / homologous enzymes. Probes were constructed as follows: 10 ng of purified pBSPLR-Fil plasmid (PLR-Fil contained in cloning plasmid pBluescript SK [-]) was added to 5 100 μl of PCR reaction solution (10 mM Tris-HCl [pH]). 9.0], 50 mM KCl, 0.1% Triton X-100, 2.5 mM MgCl 2 , 0.2 mM of each dNTP and 2.5 units of Taq DNA polymerase), with the primer PLRNT1 (AT (A / T / C) AT (A / T / C) GGI GGI ACI GGI TA) (SEQ ID NO: 8) (100 pmol) and PLRI5R (TC (T / C) TCI A (A / G) I GTI AC (T / C) TTI CC) (SEQ ID NO: 9) (100 pmol). PCR amplification was performed in a thermocycler as follows: 35 cycles for 1 minute at 94 ° C., 2 minutes at 50 ° C., 3 minutes at 72 ° C .; And hold at 72 ° C. for 5 minutes after the last cycle and then hold at 4 ° C. for an indefinite time. Concentrate the five reaction solutions (Microcon 30, Amicon Inc.), wash with TE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA; 2 × 200 μl), then continue to PCR product Recovered in buffer (2 × 50 μl). PLR-Fil 5′-end reaction product (˜400 base pair bands) was resolved on a 1.5% agarose gel for separation and GENECLEAN II Purified from agarose using kit (BIO 101 Inc.). Gel purified PLR-Fil 5′-end fragment (SEQ ID NO: 7) (50 ng), following the kit instructions, T7 QuickPrime from Pharmacia Radiolabeled probes were prepared (in 0.1 ml) using the kit and [a- 32 P] dCTP and purified on a BioSpin 6 column (Bio-Rad) to carry carrier DNA (0.9 ml of 0.5 mg / ml sheared). Salmon sperm DNA [Sigma]).

라이브러리 스크리닝 - 600,000 pfu의 Pinus taeda 증폭된 cDNA 라이브러리를 스트라타진사의 지시를 따라 일차 스크리닝을 위하여 플레이팅하였다. 플라크를 마그나 나일론 멤브레인 서클 (Micron Separations Inc.)위에 블롯팅한 후, 그것을 공기중에서 건조되도록 방치하였다. 멤브레인을 두장의 훠트만3MM Chr 종이사이에 놓았다. cDNA 라이브러리 파지 DNA는 멤브레인에 고정되었고, 이것을 한 단계에서 2 분동안 100 ℃에서 오토클레이브한 후 빠르게 배기시킴으로써 변성시켰다. 멤브레인을 30 분동안 37 ℃에서 6×의 표준 함염 시트레이트 (SSC) 및 0.1 %의 SDS중에서 세척하고, 5 시간동안 45 ℃에서 결정화 접시 (190×75 mm)위의 예열된 6×의 SSC, 0.5 %의 SDS 및 5×의 덴하르드트 시약 (혼성화 용액, 300 ml)중에서 부드럽게 흔들어주면서 예비혼성화하였다. [32P]방사성표지된 프로브 (SEQ ID NO:7)를 변성시키고 (10 분동안 끓임), 빠르게 냉각 (얼음, 15분)시킨 다음, 결정화 접시 (150×75 mm)위에 있는 예열된 신선한 혼성화 용액 (60 ml, 45 ℃)에 첨가하였다. 그런 다음 혼성화된 멤브레인을 이 접시에 첨가하고, 그 위에 플라스틱 랩을 덮었다. 혼성화는 18 시간동안 45 ℃에서 부드럽게 흔들어주면서 수행하였다. 멤브레인을 4×의 SSC 및 0.5 %의 SDS 중에서 5 분동안 실온에서 세척한 후, 2×의 SSC와 0.5 %의 SDS에 옮기고 (실온), 건조를 방지하기 위하여 플라스틱 랩으로 싸서 45 ℃에서 20 분동안 부드럽게 흔들어주면서 인큐베이션하고, 마지막으로 코닥 X-OMAT AR 필름에 24 시간동안 -80 ℃에서 스크린을 증대시키면서 노출시켰다. 상술한 바와 같이 혼성화와 스크리닝을 2회전 더 함으로써 20개의 포지티브 플라크를 정제하였다.Library Screening-600,000 pfu of Pinus taeda amplified cDNA libraries were plated for primary screening following the instructions of Stratagene. Plaques were blotted onto Magna nylon membrane circles (Micron Separations Inc.) and then left to dry in air. Only two hits of membrane Placed between 3MM Chr paper. cDNA library phage DNA was immobilized on the membrane and denatured by autoclaving at 100 ° C. for 2 minutes in one step and then evacuating rapidly. Membranes were washed in 6 × standard saline citrate (SSC) and 0.1% SDS at 37 ° C. for 30 minutes, preheated 6 × SSC on crystallization dish (190 × 75 mm) at 45 ° C. for 5 hours, Prehybridization was followed by gentle shaking in 0.5% SDS and 5 × Denhardt's reagent (hybridization solution, 300 ml). [ 32 P] Radioactive labeled probe (SEQ ID NO: 7) was denatured (boiled for 10 minutes), rapidly cooled (ice, 15 minutes) and then preheated fresh hybridization on crystallization dish (150 × 75 mm) To solution (60 ml, 45 ° C.). The hybridized membrane was then added to this dish and covered with plastic wrap over it. Hybridization was performed with gentle shaking at 45 ° C. for 18 hours. The membrane was washed at room temperature for 5 minutes in 4 × SSC and 0.5% SDS, then transferred to 2 × SSC and 0.5% SDS (room temperature) and wrapped in plastic wrap to prevent drying for 20 minutes at 45 ° C. Incubation with gentle shaking for a while, and finally exposed to Kodak X-OMAT AR film with increasing screen at -80 ° C for 24 hours. Twenty positive plaques were purified by adding two more rounds of hybridization and screening as described above.

추정되는 환원효소 단백질 cDNA-함유 파지미드의 생체내 절출 및 서열화 - 정제된 cDNA 클론을 스트라타진사의 생체내 절출 프로토콜을 따라 파지로부터 해방시켰다. PLR-Fil에 상동하는 유전자들을 코드하는 여러개의 상이한 cDNA들의 두가닥을 중첩하는 서열화 프라이머를 사용하여 완전하게 서열화하였다. 두 개의 cDNA를 확인하였고, 그것들은 단지 pBluescript SK[-] 클로닝 플라스미드안으로 삽입되는 부위에 있는 그것들의 5'- 및 3'-미번역 영역만이 상이하였다. 이들 두 cDNA 사이의 차이는 클로닝 인공물이었고, 따라서F.intermedia피노레시놀-라리시레시놀 환원효소에 상동하는 하나의 유전자만을 이 Pinus taeda 세포 현탁 배양물 cDNA 라이브러리로부터 클론하였다. 이 환원효소 유전자의 뉴클레오티드 서열을 SEQ ID NO:1에 표시하며, 그것은 2개의 전술한 환원효소 cDNA 모두에 공통적인 서열을 나타낸다.In Vivo Excision and Sequencing of Putative Reductase Protein cDNA-Containing Phagemids—Purified cDNA clones were freed from phage following Stratazine's in vivo excision protocol. Fully sequenced using sequencing primers that overlap two strands of several different cDNAs encoding genes homologous to PLR-Fil. Two cDNAs were identified and they differed only in their 5'- and 3'-untranslated regions at the site inserted into the pBluescript SK [-] cloning plasmid. The difference between these two cDNAs was a cloning artifact, so that only one gene homologous to F.intermedia pinoresinol-larisilesinol reductase was cloned from this Pinus taeda cell suspension culture cDNA library. The nucleotide sequence of this reductase gene is shown in SEQ ID NO: 1, which indicates a sequence common to both of the aforementioned reductase cDNAs.

서열 분석 - DNA와 아미노산 서열 분석은 Unix-기초 GCG 위스콘신 팩키지 (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA, 1994);Rice, P. (The Sanger Center, Hinxton Hall, Cambridge, England (1996)) 및 ExPASy 월드 와이드 웹 몰리큘라 바이올로지 서버 (Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland)를 사용하여 수행하였다.Sequencing-DNA and amino acid sequencing can be found in the Unix-based GCG Wisconsin Package (Genetics Computer Group, 575 Science Drive, Madison, Wisconsin, USA, 1994); Rice, P. (The Sanger Center, Hinxton Hall, Cambridge, England (1996) ) And ExPASy World Wide Web Molecular Biology Server (Geneva University Hospital and University of Geneva, Geneva, Switzerland).

실시예 2Example 2

대장균에서 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질의 융합 단백질로서의 발현Expression of Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzyl Ether Reductase Protein as a Fusion Protein in E. Coli

대장균에서 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질의 융합 단백질로서의 발현 - Pinus taeda로부터 얻어진 추정되는 환원효소의 오픈 리딩 프레임을 pBluescript의 β-갈락토시다제 유전자 α-상쇄 입자와 한 프레임내에 있도록 놓았다. 그로써 그것의 정제된 플라스미드 DNA를 NovaBlue 세포안에 노바젠사의 지시를 따라 형질전환하였다. 형질전환된 세포 (5 ml의 배양액)를 12.5 ㎍/ml의 테트라사이클린과 50 ㎍/ml의 암피실린이 함유되어 있는 LB 배지에서 중간 로그 상 (OD600=0.5)에 이를 때까지 37 ℃에서 흔들어 주면서 (225 rpm) 성장시켰다. 그런 다음 IPTG (이소프로필 β-D-티오글루코피라노시드)를 최종 농도 10 mM로 첨가하고, 세포가 성장하도록 2 시간동안 방치하였다. 원심분리에 의하여 세포를 수집한 후 500 ㎕ (5 ml의 배양튜브당)의 완충액 (20 mM의 트리스-HCl, pH 8.0, 5 mM의 디티오트레이톨)중에 재현탁하였다. 그 다음에 라이소자임 (5 ㎕의 0.1 mg/ml, Research Organics, Inc.)을 첨가하고, 10 분동안 인큐베이션한 후, 초음파처리에 의하여 세포를 용해시켰다 (3 × 15 초). 이것을 14,000×g에서 4 ℃에서 10 분동안 원심분리한 후, 상층액을 취하여 피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 및 데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 두가지의 활성에 대하여, 본원에서 및 실시예 3에서 설명되는 바와 같이 검정하였다 (검정에 대해 210 ㎕의 상층액 사용). 비록 검정에 24 시간동안 인큐베이션하는 것이 허용된 경우에도 동일한 시스템이F. intermedia로부터 촉매적으로 활성인 (+)-피노레시놀/(+)-라리시레시놀 환원효소를 생성하기 위하여 사용되었을지라도 (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J. Biol. Chem.271:29473-29482 (1996)), β-갈락토시다제 유전자 α-상보 입자와의 융합물로서 단백질을 발현하는 대장균 추출물에서는 피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 활성이 관찰되지 않았다.Expression as a fusion protein of dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein in Escherichia coli-An open reading frame of the putative reductase obtained from Pinus taeda was placed in frame with the β-galactosidase gene α-offset particles of pBluescript. . Thus its purified plasmid DNA was transformed in NovaBlue cells according to Novagen's instructions. Transformed cells (5 ml of culture) were shaken at 37 ° C. until reaching intermediate log phase (OD 600 = 0.5) in LB medium containing 12.5 μg / ml tetracycline and 50 μg / ml ampicillin (225 rpm) was grown. IPTG (isopropyl β-D-thioglucopyranoside) was then added at a final concentration of 10 mM and left to grow for 2 hours. Cells were collected by centrifugation and then resuspended in 500 μl (per 5 ml of culture tube) buffer (20 mM Tris-HCl, pH 8.0, 5 mM dithiothritol). Lysozyme (5 μl of 0.1 mg / ml, Research Organics, Inc.) was then added and incubated for 10 minutes before lysing the cells (3 × 15 seconds). After centrifugation at 14,000 × g for 10 minutes at 4 ° C., the supernatant was taken and analyzed for the activity of pinoresinol-lasirishinol reductase and dehydrodiconiperyl alcohol reductase, as described herein and in Example 3. The assay was as described in (210 μl of supernatant used for assay). Even if the assay was allowed to incubate for 24 hours, the same system was used to generate catalytically active (+)-pinoresinol / (+)-larishrecinol reductase from F. intermedia . (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol. Chem. 271: 29473-29482 (1996)), in E. coli extracts expressing the protein as a fusion with the β-galactosidase gene α-complementary particles No pinoresinol-larishresinol reductase activity was observed.

피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 활성에 대한 방사성화학적 검정 - 피노레시놀 환원효소 활성을 [3H]라리시레시놀 및 [3H]세코이소라리시레시놀의 형성을 모니터함으로써 평가하였다. 피노레시놀 환원효소 활성에 대한 각각의 검정은 20 mM의 Bis-Tris 프로판, pH 7.0, 0.4 mM의 (±)-피노레시놀 (20 ㎕의 MeOH에 첨가된) 및 효소 제제 (즉, 대장균으로부터의 총 추출물, 210 ㎕)를 포함하였다. 효소 반응은 0.8 mM의 [4R-3H]NADPH (6.79 MBq/mmol)를 첨가함으로써 시작되었다. 3 시간동안 30 ℃에서 흔들어주면서 인큐베이션한후에, 검정 혼합물을 방사성화학적 담체로서 (±)-라리시레시놀 (20 ㎍) 및 (±)-세코이소라리시레시놀 (20 ㎍)이 함유되어 있는 EtOAc (500 ㎕)로 추출하였다. 그것을 원심분리한 후 (17,000×g, 5 분), EtOAc 가용물을 취하여 추출 과정을 500 ㎕의 EtOAc로 계속하였다. 각각의 검정에 대하여EtOAc 가용물들을 조합하고, 그것들의 방사능을 액체 신틸레이션 카운팅을 사용하여 측정하기 위하여 분취액 (100 ㎕)을 취하였다. 조합된 EtOAc 가용물의 나머지를 건조상태로까지 진공 증발시키고, MeOH/H2O (3:7, 100 ㎕)에 재구성한 후, 역상 HPLC를 수행하였다. 라리시레시놀 환원효소 활성을 [3H]세코이소라리시레시놀의 형성을 모니터함에 의해 평가하였다. 검정을 정확하게 상술한 바와 같이 수행하되, 단 기질로서 0.4 mM의 (±)-라리시레시놀을 사용하였고, 방사성 화학적 담체로서 (±)-세코이소라리시레시놀 (20 ㎍)을 첨가하였다. HPLC를 전술한 바와 같이 (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J. Biol. Chem.271:29473-29482 (1996)) 수행하여 리그난 기질과 생성물을 분리하였다. 간단하게 설명하면, 역상 칼럼 크로마토그래피는 Nova-pak C18칼럼 (3.5 mm×150 mm, Waters)과, 0.5 ml/분의 유속의 MeOH:3 % 아세트산 (H2O중의)(30:70)으로 구성되는 이소크라틱 (isocratic) 용매 시스템을 사용하였다. 0.5 ml의 분획들을 모아서 신틸레이션 카운팅을 행하여3H의 검정 생성물안으로의 통합 수준을 측정하였다.Pinot Lecinol was evaluated by monitoring the Pinot Lecinol the reductase activity [3 H] La when Lecinol and [3 H] Seko formation of Ra receiver Lecinol-La when the radioactive chemical assay for Lecinol reductase activity. Each assay for pinoresinol reductase activity consisted of 20 mM Bis-Tris propane, pH 7.0, 0.4 mM (±) -pinoresinol (added to 20 μl MeOH) and enzyme preparation (ie, from E. coli). Total extract, 210 μl). Enzyme reaction was started by adding 0.8 mM [4 R -3 H] NADPH (6.79 MBq / mmol). After incubation with shaking at 30 ° C. for 3 hours, the assay mixture was used as a radiochemical carrier to contain (±) -larisicylenol (20 μg) and (±) -secoisolarishresinol (20 μg). 500 μl). After centrifugation (17,000 × g, 5 min), EtOAc solubles were taken and the extraction process was continued with 500 μl EtOAc. EtOAc solubles were combined for each assay and aliquots (100 μl) were taken to determine their radioactivity using liquid scintillation counting. The remainder of the combined EtOAc solubles was evaporated to dryness and reconstituted in MeOH / H 2 O (3: 7, 100 μl) followed by reverse phase HPLC. Larrislecinol reductase activity was assessed by monitoring the formation of [ 3 H] secoisolariciresinol. The assay was carried out exactly as described above, except that 0.4 mM of (±) -larishlesinol was used as the substrate and (±) -secoisorariciresinol (20 μg) was added as a radiochemical carrier. HPLC was performed as described above (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol. Chem. 271: 29473-29482 (1996)) to separate the lignan substrate and the product. Briefly stated, reversed phase column chromatography consists of a Nova-pak C 18 column (3.5 mm x 150 mm, Waters) and MeOH: 3% acetic acid (in H2O) (30:70) at a flow rate of 0.5 ml / min. An isocratic solvent system was used. 0.5 ml fractions were collected and subjected to scintillation counting to determine the level of integration into the 3 H assay product.

피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 활성에 대한 비-방사성 검정 - 피노레시놀 환원효소 활성을 추가로 상술된 바와 같이 수행하되 다음과 같은 예외가 있는 검정으로 평가하였다: 총 부피는 150 ㎕였고; 4 mM의 NADPH (비방사성)을 사용하였으며; 2 mM의 (±)-피노레시놀 또는 (±)-라리시레시놀을 기질로서 사용하였고; 방사성화학적 담체로서 (±)-라리시레시놀이나 (±)-세코이소라리시레시놀을 첨가하지 않았으며; 반응을 3 분동안 끓임으로써 중지시켰고; 그런 다음에 50 ㎕의 MeOH를 30 % 농도가 되도록 첨가하고 검정 혼합물을 원심분리하였으며 (17,000×g, 3 분); 그 결과의 혼합물 150 ㎕를 직접 HPLC위에 주입하여 어떠한 라리시레시놀 및 세코이소라리시레시놀이 형성되는지의 여부를 측정하였다.Non-Radioactive Assay for Pinoresinol-Larisirresin Reductase Activity—Pinoresinol reductase activity was further performed as described above with the following exception assay: total volume was 150 μL ; 4 mM of NADPH (non-radioactive) was used; 2 mM of (±) -pinoresinol or (±) -larishrecinol was used as substrate; No (±) -laryricinol or (±) -secoisolaryricininol was added as a radiochemical carrier; The reaction was stopped by boiling for 3 minutes; 50 μl of MeOH was then added to 30% concentration and the assay mixture was centrifuged (17,000 × g, 3 min); 150 μl of the resultant mixture was directly injected onto the HPLC to determine whether any of the larisirecinol and the secoisolariciresinol were formed.

그 결과, 검정이 24 시간동안 지속되었을 때 (즉, 모든 활용가능한 기질과F. intermedia환원효소 [PLR-Fil] (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J. Biol. Chem.271:29473-29482 (1996))가 고갈되었을 조건하에서), 피노레시놀이나 라리시레시놀이 각각 라리시레시놀 또는 세코이소라리시레시놀로 환원되지 않은 것으로 발견되었다.As a result, when the assay lasted for 24 hours (ie, all available substrates and F. intermedia reductase [PLR-Fil] (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol. Chem. 271: 29473- 29482 (1996)), was found to be not reduced to either larysiresinol or secoisorarishrecinol, respectively, under the conditions that the depletion) was either pinoressinol or larislesilenol.

실시예 3Example 3

대장균에서 천연 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질 (SEQ ID NO:2)의 발현Expression of Natural Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzyl Ether Reductase Protein (SEQ ID NO: 2) in Escherichia Coli

추정되는 환원효소의 pSBETa안으로의 전달 - 과잉발현 플라스미드 pSBETa는 하위-클로닝에 활용될 수 있는 두 개의 제한 부위 (천연 발현을 위한 NdeI과 작은 융합을 포함한 발현을 위한 BamHI), 및argU유전자 (희귀한 AGA-Arg tRNAarg4의 생성을 위한)와 카나마이신 내성 (액체 배양중에 높은 플라스미드 안정성을 위하여)을 포함하고 있는 pET3a 발현 카세트를 함유하고 있다. Pinus taeda로부터 얻어지는 추정되는 환원효소가 내부 NdeI 부위를 가지고 있지 않기 때문에, 출발 메티오닌에 NdeI를 도입하기 위한 프라이머 (프라이머 PT-ATG-NdeI: TTC AGG GCC CAT ATGGGA AGC AGG AGC AGG ATA CTC)(SEQ ID NO:10) 및 3'-단부 미번역 영역에 NdeI 부위를 도입하기 위한 프라이머 (프라이머 PT-Rev-NdeI: TGT CGA ATA CAT ATG AAA GGC GAT AAC CAA CAA TTT)(SEQ ID NO:11)를 디자인하였다. 이들 두 개의 프라이머 (SEQ ID NO:10) 및 (SEQ ID NO:11) (각각 5 pmol)를 상술한 바와 같이 추정되는 Pinus taeda 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 코드화하는 cDNA (SEQ ID NO:1) 10 ng이 포함되어 있는 5개의 PCR 반응액에 사용하였고, 이것을 Invitrogen사의 지시에 따라 pCRII 플라스미드안에 하위-클론하였다. 그 결과의 추정되는 환원효소를 함유하고 있는 pCRII를 정제하고 NdeI으로 소화하여, 생성된 약 1 kb의 단편 겔을 정제하고, 미리 NdeI으로 소화시켜 놓은 pSBETa안에 결찰시킨 후, 경합하는 NovaBlue 세포안에 형질전환시켰다. 그 결과 생성된 추정되는 환원효소를 함유하고 있는 pSBET 구성물을 정제하고, 원하는 cDNA를 함유하고 있는 발현 영역을 두 가닥에 대하여 완전하게 서열화함으로써 PCR 중에 돌연변이가 일어나지 않았음을 증명하였다.Delivery of putative reductase into pSBETa—overexpressed plasmid pSBETa has two restriction sites that can be utilized for sub-cloning (BamHI for expression with small fusions with NdeI for natural expression), and the argU gene (rare And a pET3a expression cassette containing for the production of AGA-Arg tRNA arg4 ) and kanamycin resistance (for high plasmid stability during liquid culture). Since the putative reductase obtained from Pinus taeda does not have an internal NdeI site, a primer for introducing NdeI into starting methionine (primer PT-ATG-NdeI: TTC AGG GCC CAT ATGGGA AGC AGG AGC AGG ATA CTC) (SEQ ID NO: 10) and primers for introducing the NdeI site into the 3'-end untranslated region (primer PT-Rev-NdeI: TGT CGA ATA CAT ATG AAA GGC GAT AAC CAA CAA TTT) (SEQ ID NO: 11) . These two primers (SEQ ID NO: 10) and (SEQ ID NO: 11) (5 pmol each) are cDNA (SEQ ID NO: 2) encoding the putative Pinus taeda reductase (SEQ ID NO: 2) as described above. : 1) Five PCR reaction solutions containing 10 ng were used and sub-cloned into pCRII plasmid according to Invitrogen's instructions. The resulting pCRII containing the estimated reductase was purified and digested with NdeI to purify the resulting 1 kb fragment gel, ligated into pSBETa previously digested with NdeI, and then transduced in competing NovaBlue cells. Switched. The resulting pSBET construct containing the putative putative reductase was purified and the expression region containing the desired cDNA was fully sequenced for both strands, demonstrating that no mutation occurred during PCR.

효소 정제에 대한 일반적인 과정 - 단백질 정제 과정을 4 ℃에서 수행하고, 크로마토그래피 유출물을 280 nm에서 모니터하였다. 단백질 농도를 BioRad사의 단백질 측정 키트를 사용하여 측정하였다. 라엠리 완충 시스템중의 변성 및 환원 조건하에서 구배 (4 내지 15 %, 선형 구배, BioRad)를 사용하는 폴리아크릴아미드 겔 전기영동을 수행하였고, 이어서 은 염색에 의하여 단백질을 가시화하였다.General Procedure for Enzyme Purification—The protein purification procedure was performed at 4 ° C. and the chromatographic effluent was monitored at 280 nm. Protein concentration was measured using BioRad's protein measurement kit. Polyacrylamide gel electrophoresis was performed using gradients (4-15%, linear gradient, BioRad) under denaturing and reducing conditions in the Laemry buffer system, followed by visualization of the proteins by silver staining.

대장균에서의 천연 효소 (SEQ ID NO:2)의 과잉발현 - 그 결과 생성된 Pinus taeda로부터의 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 함유하고 있는 pSBETa 플라스미드를 발현을 위하여 B834(DE3) 대장균 세포에 형질전환하였다. 추정되는 환원효소(SEQ ID NO:2)의 고수준 발현은, 50 ㎍/ml의 카나마이신이 첨가된 1 리터의 LB 육즙을, 동일한 배지안에서 하룻밤동안 성장시킨 10 ml의 배양액중 2 내지 4 ml로 접종함으로써 이루어졌다. 그런 다음 세포를 37 ℃에서 250 rpm으로 흔들어주면서 OD600=0.65의 밀도가 이루어질 때까지 성장시켰고, 상기 지점에서 성장 조건을 20 ℃ 및 265 rpm으로 바꾸었다. 환원효소 (SEQ ID NO:2)의 생성을 IPTG를 1 mM의 최종 농도로 첨가함으로써 유도하였고, 세포는 약 22 ℃의 온도에 도달하였다 (인큐베이터 온도가 바뀐후 약 30 분후). 그런 다음 세포를 21 시간동안 성장시킨 후, 25 분동안 3000×g에서 4×250 ml 원심분리 병중에서 원심분리함으로써 세포를 수득한 다음, 펠릿을 최소한 2 시간동안 -80 ℃에서 냉동시킴으로써 세포 용해를 촉진시켰다.Overexpression of natural enzyme (SEQ ID NO: 2) in E. coli -B834 (DE3) Escherichia coli for expression of the resulting pSBETa plasmid containing putative reductase (SEQ ID NO: 2) from Pinus taeda Cells were transformed. High level expression of putative reductase (SEQ ID NO: 2) was inoculated with 2-4 ml of 10 ml culture grown overnight in 50 ml / ml of kanamycin in 1 liter of LB broth. By doing so. The cells were then grown at 37 ° C. with 250 rpm until a density of OD 600 = 0.65 was achieved, at which point the growth conditions were changed to 20 ° C. and 265 rpm. The production of reductase (SEQ ID NO: 2) was induced by adding IPTG to a final concentration of 1 mM and the cells reached a temperature of about 22 ° C. (about 30 minutes after the incubator temperature changed). Cells were then grown for 21 hours, then cells were harvested by centrifugation in a 4 × 250 ml centrifuge bottle at 3000 × g for 25 minutes, and then the pellet was frozen at −80 ° C. for at least 2 hours. Accelerated.

미정제 단백질 제조 - 전단계에서 얻어진 대장균 세포의 4개의 펠릿을 실온에서 해동시킨 후 10 ml의 완충액 A (20 mM의 트리스-HCl, pH 8.0; 2 mM의 에틸렌디아민 테트라아세트산 [EDTA]; 1 mM의 페닐메틸술포닐 플루오라이드 [PMSF]; (Pare, P.W., Wang, H.-B., Davin, L.B. & Lewis, N.G.Tetrahedron Lett.35:4731-4734 (1994)) 5 mM의 디티오트레이톨 [DTT]) 2 개에 각각 재현탁시킨 후, 조합하여 3×30초로 초음파처리하였다. 초음파처리물을 30분동안 20,000×g에서 원심분리하여 세포 파편을 펠릿화하고 0.2 ㎛ 시린지 필터를 통하여 여과하였다. 그 결과의 여과액 (290 ml)에 대하여 암모늄 술페이트를 사용하여 40 내지 70 %의 암모늄 술페이트 포화 컷트로 침전시킨 후, 30 분동안 20,000×g에서 원심분리한 다음 PD-10 탈염 칼럼 (Pharmacia)상에서 완충액 A로 다시 탈염시켰다.Crude protein preparation—4 pellets of E. coli cells obtained in the previous step were thawed at room temperature and then 10 ml of Buffer A (20 mM Tris-HCl, pH 8.0; 2 mM ethylenediamine tetraacetic acid [EDTA]; 1 mM Phenylmethylsulfonyl fluoride [PMSF]; (Pare, PW, Wang, H.-B., Davin, LB & Lewis, NG Tetrahedron Lett. 35: 4731-4734 (1994)) 5 mM dithiothitol [ DTT]), respectively, were resuspended, and then combined and sonicated for 3 x 30 seconds. The sonicates were centrifuged at 20,000 × g for 30 minutes to pellet cell debris and filtered through a 0.2 μm syringe filter. The resulting filtrate (290 ml) was precipitated with 40-70% ammonium sulfate saturated cut using ammonium sulfate, then centrifuged at 20,000 × g for 30 minutes and then PD-10 desalting column (Pharmacia ) And desalted with buffer A again.

친화성 칼럼 (Affi-Blue 겔) 정제 - 직경이 1.6 cm이고, 길이가 11.5 cm (23 ml 베드 부피)인 Affi-Gel 블루 겔 (BioRad) 칼럼을 완충액 A로 예비-평형시켰다. 그런 다음 탈염된 40 - 70 % 컷 (15 ml, 513 mg)을 칼럼에 적용하였다. 칼럼을 300 ml의 완충액 A로 세척한 (1 ml/분) 후, 500 ml의 0 에서 100 %의 완충액 B (완충액 A+5 M NaCl)의 선형 구배를 작동시키고, 60 ml에 대해서는 100 % 완충액 B를 유지시킨후, 30 ml에서는 100 % 완충액 B로부터 30 ml중의 100 % 완충액 A로 되돌림으로써 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 용출시켰다. 4 ml씩의 분획을 수집하였고, 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)는 분획 33 내지 43에서 용출되었다. 이들 분획을 모아 센트리콘 10 미세농축기 (Amicon, Inc.)에서 약 5 mg/ml로 농축하고, PD100 칼럼상에서 탈염시킨후 활성에 대하여 검정하였다.Affinity Column (Affi-Blue Gel) Tablets—Affi-Gel Blue Gel (BioRad) columns, 1.6 cm in diameter and 11.5 cm (23 ml bed volume) in length, were pre-equilibrated with Buffer A. Desalted 40-70% cut (15 ml, 513 mg) was then applied to the column. After washing the column with 300 ml of Buffer A (1 ml / min), run a linear gradient of 500 ml of 0 to 100% Buffer B (Buffer A + 5 M NaCl) and 100% Buffer for 60 ml. After holding B, the reductase (SEQ ID NO: 2) was eluted at 30 ml by returning from 100% buffer B to 100% buffer A in 30 ml. Fractions of 4 ml were collected and putative reductase (SEQ ID NO: 2) eluted in fractions 33-43. These fractions were collected and concentrated to about 5 mg / ml in a Centricon 10 microconcentrator (Amicon, Inc.), desalted on a PD100 column and assayed for activity.

음이온 교환 크로마토그래피 - 그 결과 생성된 효소 용액 (118 mg)을 다음 단계로 완충액 C (50 mM의 Bis-Tris 프로판, pH 6.8, 5 mM의 DTT)로 미리 평형된 POROS 20 QE 관류 음이온 교환 칼럼에 적용하고, 부하중에 용출시키는 한편 (즉, 칼럼에 결합되지 않음), 오염시키는 대장균 단백질의 대부분은 이 조건하에 음이온 교환 칼럼에 결합된 채로 남아있었다.Anion exchange chromatography-The resulting enzyme solution (118 mg) was taken to a POROS 20 QE perfusion anion exchange column previously equilibrated with buffer C (50 mM Bis-Tris propane, pH 6.8, 5 mM DTT) to the next step. Most of the contaminating E. coli proteins remained applied and bound to the anion exchange column under these conditions while eluting under load (ie not bound to the column).

양이온 교환 크로마토그래피 - 그 결과의 효소 용액 (59 mg)을 다음 단계로, 완충액 C (50 mM의 Bis-Tris 프로판, pH 6.8, 5 mM의 DTT)로 미리 평형된 POROS 20 SP 관류 양이온 교환 칼럼에 적용하고, 부하중에 용출시키는 한편 (즉, 칼럼에 결합되지 않음), 나머지 오염시키는 대장균 단백질의 대부분은 이 조건하에 양이온교환 칼럼에 결합된 채로 남아있었다. 그로써 36 mg의 정제된 추정되는 환원효소 단백질 (SEQ ID NO:2)을 얻었다.Cation exchange chromatography-The resulting enzyme solution (59 mg) was taken to the next step in a POROS 20 SP perfusion cation exchange column previously equilibrated with buffer C (50 mM Bis-Tris propane, pH 6.8, 5 mM DTT). Most of the remaining contaminating E. coli proteins remained bound to the cation exchange column under these conditions while being applied and eluted under load (ie, not bound to the column). This gave 36 mg of purified putative reductase protein (SEQ ID NO: 2).

효소 특성확인 - 상술한 바와 같은 표준 (비-방사성) 검정 조건을 사용하여 최적의 온도 및 pH를 측정하였다. 단 완충액의 농도를 19 mM로 바꾸었고, Affi-Blue 칼럼 크로마토그래피 단계후의 단백질 (30 ㎕)을 사용하였다. 생성물 형성 분석을 역상 HPLC 분석에 의하여 조사하되, 단 다음의 것들을 예외로 하였다: 온도 최적에 대해서는, 인큐베이션을 일정한 pH (7.0)에서 온도를 달리하면서 (6 내지 58 ℃) 수행하였고; pH 최적에 대해서는 일정한 온도 (30 ℃)에서 pH를 변화시켜가면서 (5.5 내지 9.5) 수행하였다. 초기 속도 역학은 pH 7.0에서 표준 (비-방사성) 조건하에서 단백질 활성을 검정함으로써 분석하였지만, 11개의 상이한 리그난 기질 농도 (0.167 내지 2.5 mM) 및 22 ℃에서 6 시간동안 수행한 한편, NADPH 농도는 5 mM에서 일정하게 유지하였다. NADPH 보조인자의 4R- 또는 4S-수소화물이 효소에 의해 촉매되는 환원에 사용되는 지를 측정하기 위하여, 방사성화학적 검정을 특이적으로 표지된 (4R-[3H]NADPH 또는 4S-[3H]NADPH)을 사용하여 수행하였고, 7-O-4'-(이소)디히드로데히드로디코니페릴 알코올 생성물안으로의 방사성 화학적 통합에 대하여 분석하였다.Enzyme Characterization—Optimal temperature and pH were determined using standard (non-radioactive) assay conditions as described above. However, the concentration of the buffer was changed to 19 mM and the protein (30 μl) after the Affi-Blue column chromatography step was used. Product formation analysis was investigated by reverse phase HPLC analysis, with the exception of the following: For temperature optimization, incubation was performed at different pH (7.0) at varying temperatures (6 to 58 ° C.); For pH optimization, the pH was varied (5.5-9.5) at constant temperature (30 ° C.). Initial rate kinetics were analyzed by assaying protein activity under standard (non-radioactive) conditions at pH 7.0, but performed at 11 different lignan substrate concentrations (0.167-2.5 mM) and 6 hours at 22 ° C., while NADPH concentrations were 5 It was kept constant at mM. In order to determine whether the 4 R -or 4 S -hydride of the NADPH cofactor is used for enzymatic catalyzed reduction, radiochemical assays were specifically labeled (4 R- [ 3 H] NADPH or 4 S- [ 3 H] NADPH) and analyzed for radiochemical integration into 7- O- 4 '-(iso) dihydrodehydrodiconiferyl alcohol product.

데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 활성에 대한 방사성화학적 검정 - 각각의 150 ㎕의 검정은 19 mM의 MES:Bis-Tris 프로판, pH 6.5, 상응하는 순도 등급의 20 ㎕의 단백질 용액, 5 mM의 DTT, 2.5 mM의 (±)-데히드로디코니페릴 알코올 및 5mM의 4R-[3H]-NADPH (14.2×103kBq/mmol)로 구성되었다. 22 ℃에서 6 시간동안 인큐베이션한 후에, 검정 혼합물을 EtOAc (2×500 ㎕)로 추출하였다. EtOAc 가용성 분획을 건조상태로까지 진공증발시키고, 100 ㎕의 CH3CN:3 % 아세트산 (1:9)에 재구성한 다음, 상술한 바와 같이 역상 HPLC를 수행하고, UV 및 방사성화학적 검출 두가지를 모두 하였다. 1 ml 씩의 분획을 모으고, 각각의 분취액 (100 ㎕)을 취하여 신틸레이션 카운팅함으로써 검정 생성물안으로의3H의 통합 수준을 측정하였다. 변성된 효소 (5 분, 100 ℃)를 사용하거나 또는 (±)-데히드로디코니페릴 알코올 기질이 없는 대조 검정을 수행하였다.Radiochemical Assays for Dehydrodiconiferyl Alcohol Reductase Activity—Each 150 μl of assay is 19 mM MES: Bis-Tris Propane, pH 6.5, 20 μl protein solution of corresponding purity grade, 5 mM DTT, It consisted of 2.5 mM (±) -dehydrodiconiperyl alcohol and 5 mM of 4 R- [ 3 H] -NADPH (14.2 x 10 3 kBq / mmol). After incubation at 22 ° C. for 6 hours, the assay mixture was extracted with EtOAc (2 × 500 μl). The EtOAc soluble fraction was evaporated to dryness and reconstituted in 100 μl of CH 3 CN: 3% acetic acid (1: 9), followed by reversed phase HPLC as described above, both UV and radiochemical detection It was. Fractions of 1 ml were collected and each aliquot (100 μl) was taken and scintillated counted to determine the level of integration of 3 H into the assay product. A control assay was performed using denatured enzyme (5 min, 100 ° C.) or without (±) -dehydrodiconiferyl alcohol substrate.

데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 활성에 대한 비-방사성 검정 - 각각의 150 ㎕의 검정은 22 mM의 MES:Bis-Tris 프로판, pH 6.5, 상응하는 순도 등급의 20 ㎕의 단백질 용액, 5 mM의 DTT, 2 mM의 (±)-데히드로디코니페릴 알코올 및 4 mM의 NADPH로 구성되었다. 30 ℃에서 3 시간동안 인큐베이션한 후에, 검정 혼합물을 3 분동안 끓이고, 원심분리 (17,000×g, 3 분)한 후, 분취액 (125 ㎕)에 대하여 역상 HPLC를 수행한 다음, 16.6 ㎕의 CH3CN을 첨가하였다. 7-O-4'-(이소)디히드로데히드로디코니페릴 알코올의 형성에 대한 정량은 미리 제작한 표준 곡선을 사용하여 측정하였다. 변성된 효소 (5 분, 100 ℃)를 사용하거나 (±)-데히드로디코니페릴 알코올 기질이 없는 대조 검정을 또한 수행하였다.Non-Radioactive Assay for Dehydrodiconiferyl Alcohol Reductase Activity—Each 150 μl of assay is 22 mM MES: Bis-Tris Propane, pH 6.5, 20 μl protein solution of corresponding purity grade, 5 mM DTT , 2 mM (±) -dehydrodiconiferyl alcohol and 4 mM NADPH. After incubation at 30 ° C. for 3 hours, the assay mixture is boiled for 3 minutes, centrifuged (17,000 × g, 3 minutes), followed by reverse phase HPLC on aliquots (125 μl) and then 16.6 μl of CH 3 CN was added. Quantification of the formation of 7- O- 4 '-(iso) dihydrodehydrodiconiferyl alcohol was measured using a standard curve prepared in advance. Control assays were also performed using denatured enzyme (5 min, 100 ° C.) or without (±) -dehydrodiconiferyl alcohol substrate.

데히드로디코니페릴 알코올의 HPLC 분리 및 그것의 환원된 생성물 - 데히드로디코니페릴 알코올, 디히드로데히드로디코니페릴 알코올 (환원된 7',8'-알릴 결합), 7-O-4'-(이소)디히드로데히드로디코니페릴 알코올 및 7',8',7-O-4''-테트라히드로데히드로디코니페릴 알코올의 분리를 역상 칼럼 (Symmetry Shield RP8, 3.9 mm×150 mm, Waters, Inc.)상에서 다음과 같이 아세토니트릴:3 % 아세트산 (H2O 중의) 용매 시스템을 사용하여 수행하였다. 칼럼을 CH3CN:3 % 아세트산 (A:B, 1:9)중에서 평형시켰다. 분석하고자 하는 샘플을 주입한 후, 다음의 용출 프로필을 이용하여 세가지 화합물의 용출을 이루었다: 5 분동안 A:B (1:9) 후, 30 분에 걸쳐 A:B (25:75)의 선형 구배, 그리고 마지막으로 100 % A까지의 25 분에 걸친 선형 구배, 유속은 1 ml/분이었다.HPLC separation of dehydrodiconiferyl alcohol and reduced products thereof-dehydrodiconiferyl alcohol, dihydrodehydrodiconiperyl alcohol (reduced 7 ', 8'-allyl bond), 7- O- 4'-(iso Separation of dihydrodehydrodiconiferyl alcohol and 7 ', 8', 7-O-4 ''-tetrahydrodehydrodiconiferyl alcohol was carried out in a reversed phase column (Symmetry Shield RP 8 , 3.9 mm x 150 mm, Waters, Inc.). On.) Using acetonitrile: 3% acetic acid (in H 2 O) solvent system as follows. The column was equilibrated in CH 3 CN: 3% acetic acid (A: B, 1: 9). After injecting the sample to be analyzed, three compounds were eluted using the following elution profile: A: B (1: 9) for 5 minutes followed by A: B (25:75) linear over 30 minutes. Gradient, and finally the linear gradient over 25 minutes to 100% A, flow rate was 1 ml / min.

7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 활성에 대한 검정 - 상기 (±)-데히드로디코니페릴 알코올에 대하여 설명된 것과 같이 미표지 및 방사성표지된 기질 두가지를 사용하여 검정을 수행하였고, 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올을 기질로서 대신 첨가하였다.Assay for 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol reductase activity-Assays are performed using both unlabeled and radiolabeled substrates as described for (±) -dehydrodiconiperyl alcohol. 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol was added instead as a substrate.

환원효소 (SEQ ID NO:2)가 β-갈락토시다제 융합 단백질로서 발현될 때 피노레시놀 또는 라리시레시놀을 환원시키는 능력을 나타내지 않았으므로, 본래대로의 발현을 시도하였다. 과잉발현 플라스미드인 pSBETa는 하위-클로닝에 활용될 수 있는 두 개의 제한 부위 (천연 발현을 위한 NdeI 및 작은 융합이 있는 발현을 위한 BamHI) 뿐만 아니라 카나마이신 내성 (액체 배양액에서의 높은 플라스미드 안정성을 위한)이 포함되어 있는 pET3a 발현 카세트를 함유하고 있다. Pinus taeda로부터 얻어지는 추정되는 환원효소가 내부 NdeI 부위를 가지고 있지 않기 때문에, pSBETa안으로의 하위-클로닝은 비교적 정확하였다. 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)의 출발 메티오닌에 NdeI 부위를 도입시키기 위하여 (프라이머 PT-ATG-NdeI)(SEQ ID NO:10) 및 3'-단부 미번역 영역에 NdeI 부위를 도입하기 위하여 (프라이머 PT-Rev-NdeI)SEQ ID NO:11) 두 개의 프라이머를 PCR 반응에 사용하였다. 그 결과 생성된 PCR 단편을 PCR 클로닝 플라스미드 (pCRII, Invitrogen)안에 하위클론하고, NdeI를 사용한 절단에 의하여 절출하였다. 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 함유하고 있는 약 1 kb의 단편을 겔 정제하고 미리 NdeI으로 소화시켜 놓은 pSBETa에 결찰시켰다. 그 결과 생성된 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 함유하고 있는 pSBET 구성물을 경합 대장균 세포에 형질전환하고, 정제한 후, 원하는 cDNA를 함유하고 있는 발현 영역을 두 가닥에 대하여 완전하게 서열화하여 PCR 중에 돌연변이가 도입되지 않았음을 증명하였다.As reductase (SEQ ID NO: 2) did not show the ability to reduce pinorescinol or larisirecinol when expressed as a β-galactosidase fusion protein, native expression was attempted. PSBETa, an overexpressed plasmid, has not only two restriction sites (NdeI for natural expression and BamHI for expression with small fusions) that can be utilized for sub-cloning, but also kanamycin resistance (for high plasmid stability in liquid culture). It contains the included pET3a expression cassette. Sub-cloning into pSBETa was relatively accurate because the putative reductase obtained from Pinus taeda did not have an internal NdeI site. To introduce the NdeI site into the starting methionine of the putative reductase (SEQ ID NO: 2) (primer PT-ATG-NdeI) (SEQ ID NO: 10) and to introduce the NdeI site into the 3'-end untranslated region (Primer PT-Rev-NdeI) SEQ ID NO: 11) Two primers were used for PCR reaction. The resulting PCR fragment was subcloned into a PCR cloning plasmid (pCRII, Invitrogen) and cut out by cleavage with NdeI. A fragment of about 1 kb containing the putative reductase (SEQ ID NO: 2) was gel purified and ligated to pSBETa previously digested with NdeI. PSBET constructs containing the resulting putative reductase (SEQ ID NO: 2) were transformed into and purified from competitive E. coli cells, and then the expression region containing the desired cDNA was completely sequenced for both strands. To demonstrate that no mutations were introduced during PCR.

pSBET 과잉발현 시스템안에 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 도입시키는 것은 B834(DE3) 발현 세포를 pSBET 구성물로 형질전환시킨 후, 50 ㎍/ml 의 카나마이신이 첨가되어 있는 LB 육즙에서 1 리터 배양액 4개를 OD600의 밀도가 0.6 또는 대략 0.6에 도달할 때까지 성장시키고, 대략 22 ℃로 냉각시킨 다음 IPTG를 사용하여 최종 농도가 1 mM이 되도록 접종하였다. 이것을 21 시간동안 약 20 내지 22 ℃에서 성장시킨 후, 세포를 원심분리에 의하여 수득하였다.Introducing the putative reductase (SEQ ID NO: 2) in the pSBET overexpression system transformed B834 (DE3) expressing cells with pSBET constructs and then 1 liter in LB broth with 50 μg / ml kanamycin added. Four cultures were grown until the density of the OD 600 reached 0.6 or approximately 0.6, cooled to approximately 22 ° C. and inoculated to a final concentration of 1 mM using IPTG. After growing at about 20-22 ° C. for 21 hours, cells were obtained by centrifugation.

균질성을 나타내기 위하여 이종성으로 발현된 천연 효소 (SEQ ID NO:2)를 정제하는 것은 세포 용해 (본원에서 설명된 것과 같이) 및 원심분리에 의한 세포 파편 제거에 이어지는 4개의 크로마토그래피 단계로 이루어졌다. 첫 번째 단계는 암모늄 술페이트 침전을 사용하는데, 이때 원하는 단백질은 40 내지 70 % 포화 컷에서 펠릿화한다. 이 단백질 분획 (513 mg)을 완충액 A로 탈염시켜서 친화성 (Affi Blue gel) 칼럼에 적용하여 선형 염 구배를 사용하여 용출하였다. 그 결과의 단백질 (118 mg)을 다시 완충액 A로 탈염시킨후 연속적인 음이온 교환 (POROS 20 QE) 및 양이온 교환 (POROS 20 SP) 크로마토그래피를 수행하였다. 이 두가지는 모두 원하는 단백질이 결합하지 않는 반면 오염시키는 대장균 단백질은 결합하는 조건 (pH 6.8)하에서 수행하였고, 그로써 대장균 단백질은 제거되었다. 추가로, 각 단계후에, 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 활성에 대하여 검정하였지만, 검출된 것은 없었다.Purifying the heterologously expressed native enzyme (SEQ ID NO: 2) to demonstrate homogeneity consisted of four chromatography steps followed by cell lysis (as described herein) and cell debris removal by centrifugation. . The first step uses ammonium sulphate precipitation, where the desired protein is pelleted at 40-70% saturated cuts. This protein fraction (513 mg) was desalted with Buffer A and applied to an Affinity (Affi Blue gel) column and eluted using a linear salt gradient. The resulting protein (118 mg) was again desalted with Buffer A followed by subsequent anion exchange (POROS 20 QE) and cation exchange (POROS 20 SP) chromatography. Both of these were performed under conditions that bound the contaminating E. coli protein while the desired protein did not bind (pH 6.8), thereby removing the E. coli protein. In addition, after each step, a reductase (SEQ ID NO: 2) was assayed for pinoresinol-larishlesinol reductase activity, but none was detected.

더욱이, 환원효소 (SEQ ID NO:2)가 거의 균질하게 정제된 후에도 여전히 피노레시놀 또는 라리시레시놀을 환원할 수 없었다. Pinus taeda로부터 얻어지는 이 추정되는 환원효소는 추론되는 아미노산 서열 유사성을 기초로 소위 이소플라본/피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 "상동체"에 밀접하게 배열되었기 때문에, 대체 기능은 다음에 고려되었다. 이런 견지에서, 데히드로디코니페릴 알코올이 포합된 에논을 형성할 수 있는 구조를 함유하기 때문에, 그리고 Pinus taeda가 상당한 수준의 데히드로디코니페릴 알코올, 및 그것의 대사물질을 함유할 수 있기 때문에, 본 발명자들은 다음으로 환원효소 (SEQ ID NO:2)를 그것의 알릴 위치에서 또는 벤질 에테르 위치에서 데히드로디코니페릴 알코올을 환원시키는 능력에 대하여 평가하였는데, 후자의 것은 피노레시놀-라리시레시놀 환원효소에 의해 촉매된 것과 유사하였다 (Gang, D.R., Fujita, M., Davin, L.B. & Lewis, N.G.ACS Symp.Ser. 697:389-421 (1998)).Moreover, even after the reductase (SEQ ID NO: 2) was purified almost homogeneously, it was still not possible to reduce the pinoresinol or larisirecinol. Since this putative reductase obtained from Pinus taeda was closely aligned with the so-called isoflavone / pinoresnol-larishresinol reductase "homolog" based on the deduced amino acid sequence similarity, alternative functions were considered next. . In this respect, because dehydrodiconiferyl alcohol contains a structure capable of forming a combined enone, and because Pinus taeda may contain significant levels of dehydrodiconiferyl alcohol, and its metabolites, The inventors then evaluated the reductase (SEQ ID NO: 2) for its ability to reduce dehydrodiconiperyl alcohol at its allyl position or at the benzyl ether position, the latter being the pinoresinol-larishrecinol reduction. Similar to that catalyzed by enzymes (Gang, DR, Fujita, M., Davin, LB & Lewis, NG ACS Symp . Ser . 697: 389-421 (1998)).

그러한 반응들이 분석될수 있게 되기 전에, 데히드로디코니페릴 알코올, 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올 (환원된 알릴 결합), 7-O-4'-(이소)디히드로데히드로디코니페릴 알코올 (환원된 벤질 에테르), 및 7',8',7-O-4'-테트라히드로데히드로디코니페릴 알코올 (환원된 알릴 결합 밀 벤질 에테르)의 HPLC 분리를 위한 조건이 개발되어야 했었다. 이것은 상기에서 설명된 바와 같은 구배 아세토니트릴:3 % 아세트산 (물중의) 용매 시스템을 사용하여 이루어졌다. 이 용매 시스템은 도 1A에 도시된 바와 같이, 4 개의 모든 리그난의 거의 기준 (baselin) 분리를 제공하였다.Before such reactions can be analyzed, dehydrodiconiferyl alcohol, 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol (reduced allyl bond), 7-O-4'-(iso) dihydrodehydrodicony Conditions for HPLC separation of peryl alcohol (reduced benzyl ether), and 7 ', 8', 7-O-4'-tetrahydrodehydrodiconiperyl alcohol (reduced allyl bond mill benzyl ether) had to be developed. This was done using a gradient acetonitrile: 3% acetic acid (in water) solvent system as described above. This solvent system provided nearly baselin separation of all four lignans, as shown in FIG. 1A.

데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 활성 (알릴 또는 벤질 에테르중 어느 하나)에 대한 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)에 대한 검정을 본원에서 설명한 바와 같이 수행하였다. 도 1B에 도시되어 있는 것과 같이, 정제된 Pinus taeda 환원효소는 데히드로디코니페릴 알코올의 벤질 에테르 결합의 환원에 영향을 미쳐 그것을 7-O-4'-(이소)디히드로데히드로디코니페릴 알코올로 전환시킨다. 모든 정제 개략에서 Pinus taeda의 추정되는 환원효소 (SEQ ID NO:2)의 데히드로디코니페릴 알코올을 향한 활성을 표 1에 열거한다.Assays for putative reductase (SEQ ID NO: 2) for dehydrodiconiperyl alcohol reductase activity (either allyl or benzyl ether) were performed as described herein. As shown in FIG. 1B, the purified Pinus taeda reductase affects the reduction of the benzyl ether bonds of dehydrodiconiferyl alcohol and converts it to 7-O-4 '-(iso) dihydrodehydrodiconiperyl alcohol. Switch. The activity towards the dehydrodiconiperyl alcohol of the putative reductase (SEQ ID NO: 2) of Pinus taeda in all purification schemes is listed in Table 1.

Pinus taeda로부터 얻어지는 벤질 에테르 환원효소 (SEQ ID NO:2)에 대한 정제 개략Purification Scheme for Benzyl Ether Reductase (SEQ ID NO: 2) from Pinus taeda 정제 단계Purification steps 단백질 (mg)Protein (mg) 비활성 (mmol/h/mg)Inactive (mmol / h / mg) 용해물Melt 10521052 1111 (NH4)2SO4침전(NH 4 ) 2 SO 4 Precipitation 513513 3131 Affi-BlueAffi-blue 118118 7272 음이온 교환 (POROS-QE)Anion Exchange (POROS-QE) 5959 121121 양이온 교환 (POROS-SP)Cation Exchange (POROS-SP) 3636 134134

기질과 생성물의 신빙성은 LC-MS (도 1D 및 1E)를 사용하여 측정하였다. 그로써, 소위 이소플라본/피노레시놀-라리시레시놀 환원효소 "상동체"는 실제로, 7-O-4' 위치에서 데히드로디코닐페릴 알코올을 환원시킬 수 있는 페닐쿠마란 벤질 에테르 환원효소 (PCBER)인 것으로 여겨진다. 하기 표 2에 나타난 바와 같이, 효소 (SEQ ID NO:2)의 초기 특성확인은 6.5 내지 7.0의 pH 최적 플래튜 (plateau) 및 49 ℃의 온도 최적을 나타냈다. 또한, 그것은 NADPH 보조인자의 수소화물의 전달이 거의 독점적으로 니코틴아미드 고리위의 4R-위치로부터 일어나는 유형 A의 환원효소이다 (표 2).Reliability of the substrate and product was measured using LC-MS (FIGS. 1D and 1E). Thus, the so-called isoflavone / pinoresinol-larishresinol reductase "homolog" is actually a phenylcoumarane benzyl ether reductase (which can reduce dehydrodiconylperyl alcohol at the 7-O-4 'position. PCBER). As shown in Table 2 below, the initial characterization of the enzyme (SEQ ID NO: 2) showed a pH optimum plateau of 6.5 to 7.0 and a temperature optimum of 49 ° C. In addition, it is a type A reductase in which the hydride delivery of the NADPH cofactor occurs almost exclusively from the 4 R -position on the nicotinamide ring (Table 2).

Pinus taeda로부터 얻어지는 벤질 에테르 환원효소 (SEQ ID NO:2)의 성질Properties of Benzyl Ether Reductase (SEQ ID NO: 2) from Pinus taeda DDCDDC 기질 DDDCSubstrate DDDC KM(mM)K M (mM) 0.61 ± 0.030.61 ± 0.03 1.95 ± 0.11.95 ± 0.1 Vmax(nmol/h/mg)V max (nmol / h / mg) 104.2 ± 10.8104.2 ± 10.8 55.87 ± 2.7955.87 ± 2.79 3H-방사성동위원소 효과(V1H/V3H) 3 H-radioisotope effect (V 1 H / V 3 H) 14.414.4 4.04.0 NADPH로부터 수소화물 분리Hydride Separation from NADPH 4pro-R(>99 %)4 pro - R (> 99%) -- pH 최적pH optimal 6.4 - 7.06.4-7.0 -- 온도 최적 (℃)Temperature optimum (℃) 4949 --

7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올을 기질로서 사용했을 때, 벤질 에테르의 환원이 또한 테트라히드로데히드로디코니페릴 알코올의 형성에 의해 증명되는 바 이루어졌다 (도 1C 및 1F).When 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiperyl alcohol was used as the substrate, reduction of benzyl ether was also made as evidenced by the formation of tetrahydrodehydrodiconiperyl alcohol (FIGS. 1C and 1F).

Pinus taeda 벤질 에테르 환원효소 (SEQ ID NO:2)가 다른 것들보다 이들 기질중 하나를 선호하는 지를 측정하기 위하여 초기 속도 연구를 수행하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다. 표에서 알 수 있는 바와 같이, 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올보다 기질로서 데히드로디코니페릴 알코올에 대해서 2-배 더 높다. 또한, 데히드로디코니페릴 알코올 환원에 대한 KM은 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올 환원에 대한 KM보다 3 배 더 느리다. 흥미롭게도, 관찰된 역학 방사성동위원소 효과 (V1H/V3H)(이것은 반응의 수소화물 전달 단계가 반응의 속도 제한 단계[들]에 기여함을 가리킨다)는 데히드로디코니페릴 알코올 환원보다 상당히 더 높다. 데히드로디코니페릴 알코올이 기질인 때, 수소화물 전달은 효소 촉매된 반응의 속도 제한 단계에 상당히 (높은 역학 방사성동위원소 효과, V1H/V3H = 14.4 가 가리키는 바와 같이) 기여한다. 그러나, 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올이 기질로서 사용될 때는 역학 방사성동위원소 효과가 V1H/V3H = 4.0 으로 감소되고, 이것은 수소화물 전달이 반응의 속도 제한 단계에 더 이상 중요하게 기여하지 않음을 가리킨다. 이것은 또한 7',8'-디히드로데히드로디코니페릴 알코올 환원에 대한 KM값의 상당한 감소에 의해 지지되며, 그것은 기질의 결합이 데히드로디코니페릴 알코올에 대해서보다 이 리그난에 대하여 훨씬 덜 효과적임을 가리킨다. 이들 결과는 Pinus taeda 벤질 알코올 환원효소 (SEQ ID NO:2)가 기질로서의 데히드로디코니페릴 알코올에 대하여 상당히 더 높은 친화력을 가지고 있음을 가리킨다.Initial rate studies were performed to determine whether Pinus taeda benzyl ether reductase (SEQ ID NO: 2) favored one of these substrates over others. The results are shown in Table 2. As can be seen from the table, it is 2-fold higher for dehydrodiconiferyl alcohol as substrate than 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol. In addition, formaldehyde Lodi Coney perylene K M for the alcohol reduction 7 ', 8'-dihydro-formaldehyde Lodi Coney perylene three times slower than the K M for the reduction of alcohol. Interestingly, the observed dynamic radioisotope effect (V 1 H / V 3 H) (which indicates that the hydride transfer step of the reaction contributes to the rate limiting step (s) of the reaction) is less than that of dehydrodiconiperyl alcohol reduction. Considerably higher. When dehydrodiconiperyl alcohol is the substrate, hydride delivery contributes significantly (as indicated by the high dynamic radioisotope effect, V 1 H / V 3 H = 14.4) to the rate limiting step of the enzyme catalyzed reaction. However, when 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol is used as the substrate, the dynamic radioisotope effect is reduced to V 1 H / V 3 H = 4.0, which means that hydride delivery is a step in the rate limiting step of the reaction. Indicates no more important contribution. This is also supported by a significant reduction in the K M value for 7 ', 8'-dihydrodehydrodiconiferyl alcohol reduction, which indicates that binding of the substrate is much less effective for this lignan than for dehydrodiconiferyl alcohol. Point. These results indicate that Pinus taeda benzyl alcohol reductase (SEQ ID NO: 2) has a significantly higher affinity for dehydrodiconiperyl alcohol as a substrate.

실시예 4Example 4

크립토메리아 쟈포니카로부터의 데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 cDNA (SEQ ID NO:3) 및 (SEQ ID NO:5)의 클로닝Cloning of Dehydrodiconiferyl Alcohol Reductase cDNA (SEQ ID NO: 3) and (SEQ ID NO: 5) from Cryptomeric Japonica

크립토메리아 쟈포니카 cDNA 라이브러리 합성 - 총 RNA (200 ㎍/g 신선한 중량)를 동과 던스텐의 방법 (Dong, J.Z. & Dunstan, D.I.Plant Cell Reports15 (1996))을 사용하여 온실속에서 성장한 크립토메리아 쟈포니카 나무의 잎으로부터 얻었다. 크립토메리아 쟈포니카 cDNA 라이브러리는 5 ㎍의 정제된 폴리(A)+mRNA (Oligotex-dTTM현탁액, Qiagen)를 ZAP-cDNA합성 키트, Uni ZAPTMXR 벡터, 및 GigapackII Gold 팩키징 추출물(Stratagene)과 함께 사용하여 구성하였고, 일차 라이브러리에 대한 역가는 2.2×106pfu 였다. 증폭된 라이브러리 (8.3×109pfu/ml; 총 175 ml)를 스크리닝에 사용하였다 (Dinkova-Kostova, A.T., et al.,J. Biol. Chem.271, 29473-29482 (1996)).Cryptomeric Japonica cDNA Library Synthesis-Total RNA (200 μg / g fresh weight) was grown in greenhouses using the method of Dong and Dunstan (Dong, JZ & Dunstan, DI Plant Cell Reports 15 (1996)) Obtained from the leaves of the Plumeria japonica tree. Cryptomeric japonica cDNA library was prepared using 5 μg of purified poly (A) + mRNA (Oligotex-dT suspension, Qiagen). Synthesis kit, ZAP TM XR vector Uni, and Gigapack It was constructed using with II Gold packaging extract (Stratagene) and the titer for the primary library was 2.2 × 10 6 pfu. Amplified library (8.3 × 10 9 pfu / ml; 175 ml total) was used for screening (Dinkova-Kostova, AT, et al., J. Biol. Chem. 271, 29473-29482 (1996)).

DNA 프로브 합성 - Pinus taeda 데히드로디코니페릴 알코올 환원효소 cDNA (5 ng)(SEQ ID NO:1)를 함유하고 있는 pSBETa 플라스미드를 5 개의 100 ㎕의 PCR 반응 (10 mM의 트리스-HCl [pH 9.0], 50 mM의 KCl, 0.1 %의 트리톤 X-100, 2.5 mM의 각각의 dNTP 및 2.5 유니트의 Taq DNA 중합효소)에서 주형으로서 사용하였고, 프라이머 Cj-PCBERNT (100 pmol)(SEQ ID NO:12) 및 Cj-PCBERCT (100 pmol)(SEQ ID NO:13)도 함께 사용하였다. PCR 증폭은 열순환기에서 다음과 같이 수행하였다: 94 ℃에서 1 분, 50 ℃에서 2 분, 및 72 ℃에서 3 분을 35 사이클; 최종 사이클 후에72 ℃에서 5 분동안 방치하였다가 4 ℃에서 무기한 보유한다. 하나의 프라이머, 주형만, 및 프라이머만을 사용하는 반응들을 대조표준으로서 수행하였다.DNA Probe Synthesis-PCR reaction of 5 100 μl of pSBETa plasmid containing Pinus taeda dehydrodiconiferyl alcohol reductase cDNA (5 ng) (SEQ ID NO: 1) (10 mM Tris-HCl [pH 9.0] , 50 mM KCl, 0.1% Triton X-100, 2.5 mM of each dNTP and 2.5 units of Taq DNA polymerase) as a template and primer Cj-PCBERNT (100 pmol) (SEQ ID NO: 12) And Cj-PCBERCT (100 pmol) (SEQ ID NO: 13) were also used. PCR amplification was performed in a thermocycler as follows: 35 cycles of 1 minute at 94 ° C., 2 minutes at 50 ° C., and 3 minutes at 72 ° C .; After the last cycle it was left at 72 ° C. for 5 minutes and held at 4 ° C. indefinitely. Reactions using only one primer, template only, and primers were performed as controls.

5 개의 반응액을 농축시키고 (Microcon 30, Amicon Inc.), TE 완충액 (10 mM의 트리스-HCl, pH 8.0, 1 mM의 EDTA; 2×200 ㎕)으로 세척한 후, PCR 생성물을 계속해서 TE 완충액 (2×50 ㎕)에 회수하였다. PCR 생성물 (∼980 bp 밴드)을 분리용 1.0 % 아가로스 겔에 녹이고, GENECLEAN II키트 (BIO 101 Inc.)를 사용하여 아가로스로부터 정제하였다. 겔-정제된 PCR 생성물 (40 ng)을 파마시아사 제품인T7QuickPrime키트와 [α-32P]dCTP와 함께 키트 지시에 따라 사용하여 방사성표지된 프로브 (0.1 ml중에)를 제조하였고, 이것을 BioSpin 6 칼럼 (Bio-Rad)상에서 정제하여 담체 DNA (0.5 mg/ml의 전단된 연어 정자 DNA [Sigma], 0.9 ml)에 첨가하였다.Concentrate the five reaction solutions (Microcon 30, Amicon Inc.), wash with TE buffer (10 mM Tris-HCl, pH 8.0, 1 mM EDTA; 2 × 200 μl), and then continue to PCR product. Recovered to buffer (2 × 50 μl). PCR product (-980 bp band) was dissolved in a 1.0% agarose gel for separation, GENECLEAN II Purified from agarose using kit (BIO 101 Inc.). Gel-purified PCR product (40 ng) was transferred to T7 QuickPrime from Pharmacia. Radiolabeled probes (in 0.1 ml) were prepared using the kit and [α- 32 P] dCTP according to the kit instructions, which were purified on a BioSpin 6 column (Bio-Rad) to provide carrier DNA (0.5 mg / ml). Sheared salmon sperm DNA [Sigma], 0.9 ml).

라이브러리 스크리닝 - 크립토메리아 쟈포니카 증폭된 cDNA 라이브러리의 300,000 pfu를, 스트라타진사의 지시를 따라, 일차 스크리닝을 위하여 플레이팅하였다. 플라크들을 마그나 (Magna) 나일론 멤브레인 서클 (Micron Separations Inc.)위에 블롯팅한 후, 공기중에서 건조시켰다. 멤브레인을 2 층의 훠트만3MM Chr 종이 사이에 놓았다. cDNA 라이브러리 파지 DNA를 멤브레인에 고정시키고 한 단계에서 2 분동안 100 ℃에서 오토클레이브하고 빠르게 배기시킴으로써 변성시켰다. 멤브레인을 30 분동안 37 ℃에서 6× 표준 함염 시트레이트 (SSC) 및 0.1 % SDS에서 세척한 후, 5 시간동안 49 ℃에서 부드럽게 흔들어주면서 결정화 접시(190×75 mm)에서 예열된 6×SSC, 0.5 % SDS 및 5×덴하르드트 시약 (혼성화 용액, 300 ml)중에서 예비혼성화하였다. [32P]방사성표지된 프로브를 변성시키고 (끓임, 10 분), 빠르게 냉각시킨 후 (얼음, 15 분), 결정화 접시 (150×75 mm)에 있는 예열된 신선한 혼성화 용액 (60 ml, 49 ℃)에 첨가하였다. 그런 다음 이 접시에 예비혼성화된 멤브레인을 첨가하고, 그것을 플라스틱 랩으로 덮었다. 혼성화는 18시간동안 49 ℃에서 부드럽게 흔들어주면서 수행되었다. 멤브레인을 4×SSC 및 0.5 % SDS에서 5 분동안 실온에서 세척하고, 2×SSC 및 0.5 % SDS 에 (실온에서) 옮긴 후, 건조되는 것을 방지하기 위하여 플라스틱 랩으로 싸서 49 ℃에서 20 분동안 부드럽게 흔들어주면서 인큐베이션하고, 마지막으로 코닥 X-OMAT AR 필름에 24 시간동안 -80 ℃에서 스크린을 증대시키면서 노출시켰다. 20개의 포지티브 플라크를 상술한 것과 같은 혼성화 조건을 포함한 스크리닝을 2 회전 더 수행함으로써 정제하였고, 그 중 2 개가 예상한 효소를 코드화하는 것으로 밝혀졌다.Library Screening—300,000 pfu of Cryptomeric Japonica amplified cDNA library was plated for primary screening, according to the instructions of Stratagene. Plaques were blotted onto Magna nylon membrane circles (Micron Separations Inc.) and then dried in air. Membrane only 2 layers of membrane Placed between 3MM Chr paper. The cDNA library phage DNA was fixed on the membrane and denatured by autoclaving and rapid evacuation at 100 ° C. for 2 minutes in one step. Membranes were washed in 6 × standard saline citrate (SSC) and 0.1% SDS at 37 ° C. for 30 minutes and then preheated 6 × SSC in a crystallization dish (190 × 75 mm) with gentle shaking at 49 ° C. for 5 hours, Prehybridization in 0.5% SDS and 5 × Denhardt's reagent (hybridization solution, 300 ml). [ 32 P] Radiolabeled probe is denatured (boiled, 10 minutes), rapidly cooled (ice, 15 minutes) and then preheated fresh hybridization solution (60 ml, 49 ° C.) in crystallization dish (150 × 75 mm) )). The prehybridized membrane was then added to this dish and covered with a plastic wrap. Hybridization was performed with gentle shaking at 49 ° C. for 18 hours. Membranes were washed at room temperature for 5 minutes at 4 × SSC and 0.5% SDS, transferred to 2 × SSC and 0.5% SDS (at room temperature), then wrapped in plastic wrap and softened at 49 ° C. for 20 minutes to prevent drying. Shaking was incubated and finally exposed to Kodak X-OMAT AR film with increasing screen at −80 ° C. for 24 hours. Twenty positive plaques were purified by performing two more rounds of screening with hybridization conditions as described above, two of which were found to encode the expected enzyme.

pCj-PCBER1 및 pCJ-PCBER2 파지미드의 생체내 절출 및 서열화 - 정제된 cDNA 클론을 스트라타진의 생체내 절출 프로토콜에 따라 파지미드로부터 회수하였다. 2 개의 상이한 cDNA (pCj-PCBER1 (SEQ ID NO:3) 및 pCJ-PCBER2 (SEQ ID NO:5))의 두가닥을 중첩하는 서열화 프라이머를 사용하여 완전하게 서열화하였다.In Vivo Excision and Sequencing of pCj-PCBER1 and pCJ-PCBER2 Phagemids-Purified cDNA clones were recovered from phagemid following the in vivo excision protocol of stratazine. Two different cDNAs (pCj-PCBER1 (SEQ ID NO: 3) and pCJ-PCBER2 (SEQ ID NO: 5)) were completely sequenced using overlapping sequencing primers.

실시예 5Example 5

본 발명의 현재 바람직한 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질의 성질Properties of Presently Preferred Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzyl Ether Reductase Proteins of the Invention

본 발명의 현재 바람직한 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질은 분자량이 약 33 kDa 내지 약 34 kDa 이고, pH 최적이 약 6.0 내지 약 7.0 범위에 있으며, pI 값 (컴퓨터로 생성된)이 약 6.0 내지 약 7.0 인 NADPH 의존성 환원효소이다. 추가로, 본 발명의 현재 가장 바람직한 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질은 104.2±10.8 nmol/h/mg의 Vmax와, 0.61±0.03 mM의 Km을 가지고 있다. 본 발명의 현재 바람직한 데히드로디코니페릴 알코올 벤질 에테르 환원효소 단백질 (및 그것을 코드화하는 핵산)은 나자식물 또는 파자식물 종으로부터 얻어지는 것들이다.The presently preferred dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase proteins of the present invention have a molecular weight of about 33 kDa to about 34 kDa, a pH optimum in the range of about 6.0 to about 7.0, and a pI value (computer generated) of about 6.0 NADPH dependent reductase that is from about 7.0. In addition, the present most preferred dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of the present invention has a V max of 104.2 ± 10.8 nmol / h / mg and a K m of 0.61 ± 0.03 mM. The presently preferred dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase proteins (and nucleic acids encoding them) of the present invention are those obtained from the bark or paja plant species.

본 발명의 바람직한 구체예가 예시되고 설명되었지만, 다양한 변화가 본 발명의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 본원에서 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.While the preferred embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be apparent that various changes may be made herein without departing from the scope and spirit of the invention.

Claims (33)

디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.An isolated nucleic acid molecule encoding a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 1항에 있어서, 짐노스펌(gymnosperm) 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a gymnosperm dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 1항에 있어서, Pinus 속 유래 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein derived from the Pinus genus. 제 3항에 있어서, Pinus taeda 유래 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 3, which encodes Pinus taeda-derived dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 4항에 있어서, SEQ ID NO: 1의 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 4, comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 6. 제 1항에 있어서, SEQ ID NO: 2의 아미노산 서열로 구성된 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2. 8. 제 1항에 있어서, Cryptomeria 속 유래 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein derived from the genus Cryptomeria. 제 7항에 있어서, Cryptomeria japonica 유래 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.8. The isolated nucleic acid molecule of claim 7, which encodes a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein derived from Cryptomeria japonica. 제 8항에 있어서, SEQ ID NO: 3 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 8, comprising SEQ ID NO: 3 nucleotide sequence. 제 8항에 있어서, SEQ ID NO: 5 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 8, comprising SEQ ID NO: 5 nucleotide sequence. 제 1항에 있어서, SEQ ID NO: 4 아미노산 서열로 구성된 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a protein consisting of SEQ ID NO: 4 amino acid sequence. 제 1항에 있어서, SEQ ID NO: 6 아미노산 서열로 구성된 단백질을 암호화하는, 분리된 핵산 분자.The isolated nucleic acid molecule of claim 1, which encodes a protein consisting of SEQ ID NO: 6 amino acid sequence. 분리된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.Isolated Dihydrodiconiferyl Alcohol Benzyl Ether Reductase Protein. 제 13항에 있어서, 분리된 안지오스펌(angiosperm) 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The isolated angiosperm dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13. 제 13항에 있어서, 분리된 짐노스펌 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.14. The isolated jimnosperm dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13. 제 13항에 있어서, 분리된 Pinus 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.14. The pinus dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13, wherein the protein is isolated. 제 13항에 있어서, 분리된 Pinus taeda 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.14. The pinus taeda dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13 isolated. 제 13항에 있어서, SEQ ID NO: 2 아미노산 서열을 포함하는, 분리된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The isolated dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13, comprising SEQ ID NO: 2 amino acid sequence. 제 13항에 있어서, 분리된 Cryptomeria 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The protein of claim 13, wherein the Cryptomeria dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein is isolated. 제 13항에 있어서, 분리된 Cryptomeria japonica 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The isolated Cryptomeria japonica dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13. 제 13항에 있어서, SEQ ID NO: 4 아미노산 서열을 포함하는, 분리된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The isolated dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13, comprising SEQ ID NO: 4 amino acid sequence. 제 13항에 있어서, SEQ ID NO: 6 아미노산 서열을 포함하는, 분리된 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질.The isolated dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein of claim 13, comprising SEQ ID NO: 6 amino acid sequence. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화 하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 복제 가능한 발현 벡터.A replicable expression vector comprising a nucleotide sequence encoding a dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 23항에 있어서, 짐노스펌 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화 하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 복제 가능한 발현 벡터.24. The replicable expression vector of claim 23, comprising a nucleotide sequence encoding a jimnoscum dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 23항에 있어서, 안지오스펌 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화 하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 복제 가능한 발현 벡터.The replicable expression vector of claim 23 comprising a nucleotide sequence encoding angiosporm dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 23항에 있어서, Pinus 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화 하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 복제 가능한 발현 벡터.24. The replicable expression vector of claim 23 comprising a nucleotide sequence encoding Pinus dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 제 23항에 있어서, Cryptomeria 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화 하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는, 복제 가능한 발현 벡터.The replicable expression vector of claim 23 comprising a nucleotide sequence encoding Cryptomeria dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질을 암호화하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 발현 벡터를 숙주세포 내로 도입하는 것을 포함하는, 적당한 숙주세포 내에서 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질의 발현을 증강시키는 방법.Expression of the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein in a suitable host cell comprising introducing into the host cell an expression vector comprising a nucleotide sequence encoding the dihydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase protein. How to enhance. 제 28항에 있어서, 숙주 세포가 식물 세포인 것을 특징으로 하는 방법.29. The method of claim 28, wherein the host cell is a plant cell. SEQ ID NO: 1에 기재된 cDNA 분자에 혼성화할 수 있는 RNA를 발현하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 발현 벡터를 숙주세포 내로 도입하는 것을 포함하는, 적당한 숙주 세포 내에서 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질 발현을 변형하는 방법.Dehydrodiconiferyl alcohol benzyl ether reductase in a suitable host cell comprising introducing into an host cell an expression vector comprising a nucleotide sequence expressing RNA capable of hybridizing to the cDNA molecule set forth in SEQ ID NO: 1 How to modify protein expression. 제 30항에 있어서, 숙주세포는 식물세포인 것을 특징으로 하는 방법.31. The method of claim 30, wherein the host cell is a plant cell. SEQ ID NO: 3에 기재된 cDNA 분자에 혼성화할 수 있는 RNA를 발현하는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 발현 벡터를 숙주세포 내로 도입하는 것을 포함하는, 적당한 숙주 세포 내에서 디히드로디코니페릴 알콜 벤질 에테르 리덕타제 단백질 발현을 변형하는 방법.Dehydrodiconiperyl alcohol benzyl ether reductase in a suitable host cell comprising introducing into an host cell an expression vector comprising a nucleotide sequence expressing RNA capable of hybridizing to the cDNA molecule set forth in SEQ ID NO: 3 How to modify protein expression. 제 32항에 있어서, 숙주세포는 식물세포인 것을 특징으로 하는 방법.33. The method of claim 32, wherein the host cell is a plant cell.
KR1020017001078A 1998-07-24 1999-07-23 Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use KR20010071027A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US9401298P 1998-07-24 1998-07-24
US60/094,012 1998-07-24
PCT/US1999/016746 WO2000005350A1 (en) 1998-07-24 1999-07-23 Recombinant dehydrodiconiferyl alcohol benzylic ether reductase, and methods of use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20010071027A true KR20010071027A (en) 2001-07-28

Family

ID=22242249

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020017001078A KR20010071027A (en) 1998-07-24 1999-07-23 Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use

Country Status (9)

Country Link
EP (1) EP1100881A4 (en)
JP (1) JP2002521027A (en)
KR (1) KR20010071027A (en)
AU (1) AU5226199A (en)
BR (1) BR9912407A (en)
CA (1) CA2336488A1 (en)
MX (1) MXPA01000843A (en)
NZ (1) NZ509872A (en)
WO (1) WO2000005350A1 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6210942B1 (en) * 1996-11-08 2001-04-03 Washington State University Research Foundation Recombinant pinoresinol/lariciresinol reductase, recombinant dirigent protein, and methods of use
WO2004048579A1 (en) * 2002-10-18 2004-06-10 Vib Vzw A role in lignification and growth for plant phenylcoumaran benzylic ether reductase
GB201211586D0 (en) * 2012-06-29 2012-08-15 Circassia Ltd Japanese cedar peptides for preventing or treating allergy

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR9915021A (en) * 1998-10-09 2001-08-14 Genesis Res & Dev Corp Ltd Materials and methods for modifying plant lignin content

Also Published As

Publication number Publication date
AU5226199A (en) 2000-02-14
NZ509872A (en) 2003-10-31
EP1100881A1 (en) 2001-05-23
MXPA01000843A (en) 2002-06-04
EP1100881A4 (en) 2002-04-10
WO2000005350A1 (en) 2000-02-03
BR9912407A (en) 2001-12-04
JP2002521027A (en) 2002-07-16
CA2336488A1 (en) 2000-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2294475C (en) Recombinant materials and methods for the production of limonene hydroxylases
US5876964A (en) Geranyl diphosphate synthase from mint
JP2010104384A (en) 1-deoxy-d-xylulose-5-phosphate reductoisomerase and method for using the same
US6210942B1 (en) Recombinant pinoresinol/lariciresinol reductase, recombinant dirigent protein, and methods of use
AU728116B2 (en) Recombinant pinoresinol/lariciresinol reductase, recombinant dirigent protein, and methods of use
KR20010071027A (en) Recombinant Dehydrodiconiferyl Alcohol Benzylic Ether Reductase and Methods of Use
JP2002512790A (en) Recombinant secoisolariciresinol dehydrogenase and methods of use
US20040010822A1 (en) Hydroperoxyde lyases
US8426684B2 (en) Isolated menthone reductase and nucleic acid molecules encoding same
US20030082787A1 (en) Plant histidine biosynthetic enzymes
MXPA00010446A (en) Recombinant secoisolariciresinol dehydrogenase, and methods of use
JP2001095575A (en) Choline monooxygenase gene

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid