KR20050028129A - Bovine lactoferricin expressed in plants - Google Patents

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KR20050028129A
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Abstract

Bovine lactoferricin expressed in plants is provided, which bovine lactoferricin is easily mass-produced, and has improved antimicrobial activity against various microorganisms, so that the bovine lactoferricin can be useful in medicines, feed and cosmetics. A polynucleotide encoding the bovine lactoferricin has the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO:3. A plant expression vector of bovine lactoferricin comprises (1) the polynucleotide of SEQ ID NO:3; (ii) a promoter operately linked to the polynucleotide of (i) and forms an RNA molecule in plant cells; and (iii) 3-non-translated region resulting in polyadenylation of the RNA molecule in plant cells. A method for producing the recombinant bovine lactoferricin in plants comprises the steps of: (a) inserting the plant expression vector of bovine lactoferricin into the plant cells; (b) selecting the transformed plant cells; (c) regenerating a plant from the transformed plant cells; and (d) producing the recombinant bovine lactoferricin in the regenerated plant.

Description

식물체에서 발현된 소-유래 락토페리신{Bovine Lactoferricin Expressed in Plants}Bovine Lactoferricin Expressed in Plants

본 발명은 식물체에서 발현된 락토페리신에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 락토페리신을 코딩하는 신규한 폴리뉴클레오타이드, 이를 포함하는 벡터, 상기 벡터가 도입된 식물체 및 상기 식물체를 이용한 락토페리신의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to lactoferricin expressed in plants, and more particularly, to novel polynucleotides encoding lactoferricin, a vector comprising the same, a plant into which the vector is introduced, and a method for producing lactoferricin using the plant. It is about.

포유동물의 유즙 (우유), 눈물, 침, 코분비액, 생식기 점막액 등에는 외부에서 침입한 세균을 죽이는 항균 항생물질이 들어 있다. 락토페린 (lactoferrin)이라고 부르는 이 물질은 약 700개의 아미노산으로 이루어져 있는데, 산성조건에서 락토페린에 펩신(pepsin)을 처리하면 항균성을 지닌 펩타이드가 분리되어 나오는데 이 펩타이드를 락토페리신 (lactoferricin) 이라고 한다. 락토페리신은 66개의 아미노산으로 구성되어 있으며 외부항원에 대한 방어시스템의 중요한 구성 성분으로 락토페린 보다 항미생물 활성이 약 500배 강한 펩타이드 물질이다.Mammalian milk (milk), tears, saliva, nasal secretions, and genital mucosa contain antibacterial antibiotics that kill externally invading bacteria. Called lactoferrin, the substance consists of about 700 amino acids. When pepsin is applied to lactoferrin under acidic conditions, an antimicrobial peptide is isolated. This peptide is called lactoferricin. Lactoferricin is composed of 66 amino acids and is an important component of the defense system against foreign antigens. It is a peptide substance that is about 500 times stronger in antimicrobial activity than lactoferrin.

락토페린은 철과 결합하는 단백질인 트랜스페린 (transferrin)의 일종으로 최초의 락토페린은 소의 유즙에서 동정되었고, 이후에 쥐, 염소, 토끼, 개, 돼지, 사람 등 여러 포유동물의 유즙에서도 차례로 분리되었다.Lactoferrin is a type of transferrin, a protein that binds to iron. The first lactoferrin was identified in cow milk, which was subsequently isolated from milk of several mammals, including rats, goats, rabbits, dogs, pigs, and humans.

락토페리신은 철이 결합되지 않은 상태 (iron-free state)와 결합한 상태 (iron-saturated state)로 존재하는 데, 이중 철이 결합되지 않은 상태에서 미생물 등의 생존에 필요한 철이온을 빼앗아, 미생물의 성장을 억제하여 사멸시키는 특징을 지니고 있다. 또한 라이소자임이나 면역글로블린과 협동하여 정균작용의 상승효과를 나타내며, 직접 미생물의 세포막 구성성분과 상호작용을 통해 살균효과를 초래하는 작용도 보고되었다. 그러나 락토바실러스나 비피더스와 같은 인체에 유용한 세균에 대해서는 항균작용을 유발하지 않는 것으로 보고되었다. 또한 HIV 혹은 C형 간염바이러스와 같은 사람에게 치명적인 바이러스에도 작용하는 것으로 알려져 있다. Lactoferricin exists in an iron-saturated state with an iron-free state, which deprives iron ions necessary for survival of microorganisms in the state where iron is not bonded, thereby preventing the growth of microorganisms. It is suppressed and killed. In addition, synergistic effect of bacteriostatic action is shown in cooperation with lysozyme or immunoglobulin, and it has been reported to cause bactericidal effect through direct interaction with cell membrane components of microorganisms. However, it has been reported that it does not cause antimicrobial activity against bacteria useful for the human body, such as Lactobacillus and bifidus. It is also known to work on viruses that are fatal to humans such as HIV or hepatitis C virus.

이렇게 락토페리신은 기존의 항생물질과 비교하였을 때 세균에 대한 살균효과는 강하면서 본래 생체 내에 존재하는 물질인 만큼 부작용 면에 있어서는 탁월하게 안전하다는 장점이 있다. 따라서 식품, 화장품 또는 의약품 개발에 있어서 매우 유리한 장점을 가지고 있으나 실제로 구체적인 제품화는 아직 미미한 단계이다. 이는 락토페리신이 크기가 작은 펩타이드이고, 또한 아미노산의 조성 중 양전하를 갖는 라이신과 알기닌의 비율이 높으며 락토페리신 자체가 항균 작용을 갖는 특성 때문에 미생물 내에서 직접 발현시키기가 어려워 락토페리신을 유전공학적인 방법으로 발현시켜 성공한 사례가 거의 없는 실정이기 때문이다.Thus, lactoferricin has the advantage of being excellent in terms of side effects because it is a bactericidal effect against bacteria and is inherently in vivo when compared to conventional antibiotics. Therefore, although it has a very advantageous advantage in the development of food, cosmetics or pharmaceuticals, the actual commercialization is still a small stage. It is a small peptide with lactoferricin, and because of its high ratio of lysine and arginine with a positive charge in the composition of amino acids, and because lactoferricin itself has antibacterial activity, it is difficult to express lactoferricin directly in microorganisms. This is because there are few cases of successful expression.

본 발명자들은 상술한 당업계의 오래된 요구를 해결하고자 예의 연구 노력한 결과, 소-유래 락토페리신을 코딩하는 신규한 폴리뉴클레오타이드를 식물체에 성공적으로 도입하고, 이로부터 항미생물 활성을 나타내는 락토페리신을 수득할 수 있음을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.The present inventors have made diligent research efforts to solve the long-standing needs of the art described above, and have successfully introduced novel polynucleotides encoding bovine-derived lactoferricin into plants, thereby obtaining lactoferricin showing antimicrobial activity. By confirming that the present invention can be completed.

따라서, 본 발명의 목적은 소-유래 락토페리신을 코딩하는 신규한 폴리뉴클레오타이드를 제공하는 데 있다.It is therefore an object of the present invention to provide novel polynucleotides encoding bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신의 식물발현용 벡터를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a plant expression vector of recombinant bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 또 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체의 제조방법을 제공하는 데 있다.It is still another object of the present invention to provide a method for preparing a transient transfected plant that expresses recombinant bovine-derived lactoferricin temporarily.

본 발명의 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a transgenic plant which transiently expresses recombinant bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for preparing recombinant bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체의 제조방법을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a method for producing a transgenic plant stably expressing recombinant bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 다른 목적은 재조합 소-유래 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체를 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a transgenic plant stably expressing recombinant bovine-derived lactoferricin.

본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법에 의해 제조된 재조합 소-유래 락토페리신을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide a recombinant bovine-derived lactoferricin produced by the method of the present invention.

본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다.Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.

본 발명의 일 양태에 따르면, 본 발명은 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 또는 제 5 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 락토페리신을 코딩하는 폴리뉴클레오타이드를 제공한다.According to one aspect of the present invention, the present invention provides a polynucleotide encoding a lactoferricin comprising a nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1, 3 or 5 sequence.

서열목록 제 1 서열은 인간-유래 락토페리신, 제 3 서열은 소-유래 락토페리신 및 제 5 서열은 돼지-유래 락토페리신에 대한 것이다.Sequence Listing The first sequence is for human-derived lactoferricin, the third sequence is for bovine-derived lactoferricin, and the fifth sequence is for pig-derived lactoferricin.

본 발명의 신규한 폴리뉴클레오타이드는 락토페리신을 코딩하는 것으로서, 아미노산 치환 없이 식물체내에서의 발현을 최적화하기 위하여 변형된 뉴클레오타이드 서열을 갖는다.The novel polynucleotides of the present invention encode lactoferricin and have a modified nucleotide sequence to optimize expression in plants without amino acid substitutions.

본 발명의 폴리뉴클레오타이드의 디자인은 다음과 같은 기준에 의해 실시된다: (ⅰ) GC 함량을 50% 이상으로 하고, (ⅱ) 식물이 선호하는 코돈을 갖도록 하며, (ⅲ) 인트론 유사 서열을 제거하는 것이다. 이러한 식물-적합 서열은 유전자의 해독율 (translation rate)을 증가시킬 수 있다 (Kusnadi et al., Biotechnol. Prog. 14:149-155(1998)). 또한, 도입 유전자의 배열이 숙주 식물체에서 인트론으로 인식됨으로 인해 식물체 핵 내에서 절단되어 원하는 단백질의 생산에 실패할 가능성을 배제하기 위하여, 도입되는 외래 유전자 내의 인트론 유사 서열이 제거된다.The design of the polynucleotides of the invention is carried out by the following criteria: (i) to make the GC content at least 50%, (ii) to have the plant's preferred codons, and (i) to remove intron-like sequences. will be. Such plant-compatible sequences can increase the translation rate of genes (Kusnadi et al ., Biotechnol. Prog. 14: 149-155 (1998)). In addition, the intron-like sequence in the foreign gene to be introduced is removed in order to rule out the possibility that the arrangement of the transgene is recognized as an intron in the host plant, resulting in cleavage in the plant nucleus and a failure to produce the desired protein.

본 발명의 신규한 폴리뉴클레오타이드는 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 및 제 5 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열뿐만 아니라 그의 일부 서열도 포함한다. 즉, 상기 일부 서열에 의해 코딩되는 아미노산 서열이 락토페리신의 대표적인 활성인 항미생물성을 나타내는 경우에는 본 발명의 폴리뉴클레오타이드에 포함된다. The novel polynucleotides of the present invention include the nucleotide sequences described in SEQ ID NO 1, 3 and 5 sequences as well as some sequences thereof. That is, when the amino acid sequence encoded by the above partial sequence exhibits antimicrobial activity, which is a representative activity of lactoferricin, it is included in the polynucleotide of the present invention.

또한, 본 발명의 신규한 폴리뉴클레오타이드는 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 및 제 5 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열뿐만 아니라, 상기한 뉴클레오타이드 서열에 대하여 실질적인 동일성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열도 포함하는 것으로 해석된다. 상기의 실질적인 동일성은, 상기한 본 발명의 뉴클레오타이드 서열과 임의의 다른 서열을 최대한 대응되도록 배열하고, 당업계에서 통상적으로 이용되는 알고리즘을 이용하여 배열된 서열을 분석한 경우에, 최소 90%의 상동성, 보다 바람직하게는 95%의 상동성, 가장 바람직하게는 98%의 상동성을 나타내는 뉴클레오타이드 서열을 의미한다.In addition, the novel polynucleotides of the present invention are to be interpreted to include nucleotide sequences which show substantial identity to the nucleotide sequences described above, as well as the nucleotide sequences set forth in SEQ ID NO: 1, 3 and 5 sequences. The substantial identity is that at least 90% of the phases when the nucleotide sequence of the present invention and any other sequence are arranged to correspond as closely as possible and the sequence is analyzed using algorithms commonly used in the art. By nucleotide sequence, which shows homology, more preferably 95% homology, most preferably 98% homology.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (ⅰ) 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 또는 제 5 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 식물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (ⅲ) 식물세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위를 포함하는 재조합 락토페리신의 식물발현용 벡터를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a kit comprising (i) a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (iii) and acting on plant cells to form RNA molecules; And (iii) a 3'-non-detoxification site that acts on plant cells to cause 3'-end polyadenylation of the RNA molecule.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 적합한 프로모터는, 식물체의 유전자 도입을 위해 당업계에서 통상적으로 이용되는 어떠한 것도 이용될 수 있으며, 예를 들어, 콜리플라우어 모자이크 바이러스 (CaMV) 35S 프로모터, 노팔린 씬타아제 (nos) 프로모터, 피그워트 모자이크 바이러스 35S 프로모터, 수가크레인 바실리폼 바이러스 프로모터, 콤멜리나 엘로우 모틀 바이러러스 프로모터, 리불로오스-1,5-비스-포스페이트 카르복실라아제 스몰 서브유티트 (ssRUBISCO)의 광유도성 프로모터, 쌀 사이토졸 트리오스포스페이트 이소머라아제 (TPI) 프로모터, 아라비돕시스의 아데닌 포스포리보실트랜스퍼라아제 (APRT) 프로모터 및 옥토파인 신타아제 프로모터를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a promoter suitable for the present invention may be any one commonly used in the art for gene introduction of a plant, for example, the Coliflora Mosaic Virus (CaMV) 35S promoter , Nopaline synthase (nos) promoter, pigwarm mosaic virus 35S promoter, sugacran basilisform virus promoter, commelina yellow mottle virus promoter, ribulose-1,5-bis-phosphate carboxylase small sub Photoinducible promoters of ssRUBISCO, rice cytosol triosphosphate isomerase (TPI) promoters, adenine phosphoribosyltransferase (APRT) promoters of Arabidopsis and octopine synthase promoters.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 적합한 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위는 아그로박테리움 튜머페이션스의 노팔린 신타아제 유전자로부터 유래된 것 (nos 3' end) (Bevan et al., Nucleic Acids Research, 11(2):369-385(1983)), 아그로박테리움 튜머페이션스의 옥토파인 신타아제 유전자로부터 유래된 것, 토마토 또는 감자의 프로테아제 억제자 I 또는 Ⅱ 유전자의 3' 말단 부분 및 CaMV 35S 터미네이터를 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, the 3'-non-detoxification site causing the polyadenylation suitable for the present invention is derived from the nopalin synthase gene of Agrobacterium turmeration (nos 3 'end) ( Bevan et al., Nucleic Acids Research , 11 (2): 369-385 (1983)), derived from the Octopine synthase gene of Agrobacterium tuberculosis, of the protease inhibitor I or II gene of tomato or potato 3 'terminal portion and CaMV 35S terminator.

선택적으로, 상기 벡터는 리포터 분자 (예: 루시퍼라아제 및 β-글루쿠로니다아제)를 코딩하는 유전자를 추가적으로 운반한다. 또한, 본 발명의 벡터는 선택 표지로서 항생제 (예: 네오마이신, 카베니실린, 카나마이신, 스펙티노마이신, 하이그로마이신 등) 내성 유전자 (예: 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제 (nptⅡ), 하이그로마이신 포스포트랜스퍼라아제 (hpt), 등)를 포함한다.Optionally, the vector additionally carries a gene encoding a reporter molecule (eg, luciferase and β-glucuronidase). In addition, the vector of the present invention is a selection marker antibiotics (e.g., neomycin, carbenicillin, kanamycin, spectinomycin, hygromycin, etc.) resistant gene (e.g., neomycin phospho-transferase dehydratase (nptⅡ), high thereof Mycin phosphotransferase ( hpt ), and the like).

본 발명에 따르면, 락토페리신을 코딩하는 유전자가 도입된 식물체의 제조는 크게 두 방식에 의해 달성된다: 일시적 형질감염 식물체 (transient transfected plant) 및 형질전환 식물체 (transgenic plant).According to the present invention, the production of plants into which the gene encoding lactoferricin is introduced is largely achieved in two ways: transient transfected plants and transgenic plants.

본 명세서에서 용어 "일시적 형질감염 식물체"는 외래 유전자가 도입된 식물체로서 도입된 외래 유전자가 다음 세대로 전달되지 않는 것을 의미한다. 일시적 형질감염 식물체에서 외래 유전자는 일반적으로 숙주 세포의 염색체와 별개로 존재하게 된다. 반대로, 용어 "형질전환 식물체"는 다음 세대로 전달되는 외래 유전자를 갖는 식물체를 의미한다. 형질전환 식물체에서 외래 유전자는 일반적으로 숙수 세포의 염색체에 통합 (integration)되어 숙주 세포의 유전 내용물 (genetic repertoire)가 되며, 다음 세대에 안정적으로 전달된다.As used herein, the term "transient transfected plant" means that the introduced gene is not transferred to the next generation as the plant into which the foreign gene has been introduced. In transiently transfected plants, foreign genes are generally present separately from the chromosome of the host cell. In contrast, the term “transgenic plant” refers to a plant having a foreign gene that is transmitted to the next generation. In transgenic plants, foreign genes are generally integrated into the chromosomes of the stromal cells to become the genetic repertoire of the host cell, and reliably delivered to the next generation.

따라서, 본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 상기 본 발명의 식물발현용 벡터를 식물체의 식물세포로 도입되는 단계; 및 (b) 상기 식물세포에 유전자 도입이 되었는 지 여부를 확인하는 단계를 포함하는 재조합 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체의 제조방법을 제공한다.Therefore, according to another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of (a) introducing the plant expression vector of the present invention into the plant cell of the plant; And (b) provides a method for producing a transient transfected plant to temporarily express recombinant lactoferricin comprising the step of confirming whether the gene has been introduced into the plant cells.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 재조합 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a transient transfected plant that transiently expresses recombinant lactoferricin prepared by the above method.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 상기 본 발명의 식물발현용 벡터를 식물세포로 도입되는 단계; (b) 상기 식물세포에 유전자 도입이 되었는 지 여부를 확인하는 단계; 및 (c) 유전자가 도입된 식물세포를 포함하는 식물체로부터 재조합 인간 락토페리신을 수득하는 단계를 포함하는 재조합 락토페리신의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of (a) introducing the plant expression vector of the present invention into plant cells; (b) confirming whether the gene has been introduced into the plant cell; And (c) obtaining recombinant human lactoferricin from a plant comprising the plant cell into which the gene is introduced.

본 발명의 방법에 있어서, 식물세포의 일시적 형질감염은 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 실시될 수 있다 (Rainer Fisher et al., Biotechnol. Appl. Biochem., 30:113-116(1999)). 식물에서의 일시적 유전자 발현은 안정된 발현을 하는 형질전환체에 비하여 신속하고 단백질 발현 결과를 빠른 시일 내에 확인할 수 있기 때문에, 안정된 형질전환 식물체를 사용한 대규모 생산에 앞서 식물체에서 수득한 목적 단백질의 정상적 기능 여부를 확인하는데 적합하다.In the method of the present invention, transient transfection of plant cells can be carried out according to conventional methods known in the art (Rainer Fisher et al., Biotechnol. Appl. Biochem. , 30: 113-116 (1999) ). Transient gene expression in plants is faster than in transformants with stable expression, and the result of protein expression can be confirmed as soon as possible. Therefore, whether the target protein obtained in plants prior to large-scale production using stable transgenic plants is functioning normally. Suitable for checking

이에 본 발명자들은 항미생물 활성을 가지는 락토페리신의 효율적인 대량 생산을 위하여, 식물체에서 일시적 유전자 발현 방법을 사용하여 락토페리신을 발현하고 분리 및 정제하였다.Therefore, the present inventors expressed, isolated and purified lactoferricin using a transient gene expression method in plants for efficient mass production of lactoferricin having antimicrobial activity.

일시적 유전자 발현 방법은 대량 생산을 위해 식물 형질전환체를 제조하기 전에 목적 유전자의 기능성과 안정적 발현성을 검사하는데 적합한 접근방법으로서, 시간과 비용을 절약할 수 있는 이점이 있다. 특히, 안정적 형질전환에 의해 제조된 식물 형질전환체의 경우, 외래 유전자가 삽입된 위치에 따라 영향을 받는 염색체 위치효과 (chromosomal positional effect)를 나타내는 데, 일시적 형질감염은 이러한 효과를 배제할 수 있어 외래 유전자의 효과적 발현과 분리에 매우 적합하다.Transient gene expression methods are suitable approaches to test the functionality and stable expression of target genes before manufacturing plant transformants for mass production, which has the advantage of saving time and money. In particular, plant transformants produced by stable transformation show a chromosomal positional effect that is affected by the position at which the foreign gene is inserted. Transient transfection can rule out this effect. It is well suited for the efficient expression and isolation of foreign genes.

일시적 형질감염에서 외래 유전자를 식물세포로 전달하는 방법은 대표적으로 세 종류가 있다: 내이키드 (naked) DNA를 입자에 코팅하여 도입하는 입자총 (particle bombardment) 방법 (Christou, P., Trends Plant Sci. 1:423-431(1996)), 진공 침투 (vacuum infiltration) 등에 의하여 발현 벡터를 포함하고 있는 아그로박테리움을 식물조직으로 도입하는 아그로인필트래이션법 (agroinfiltration) (Kapila et al., Plant Sci., 122:101-108(1996)), 및 변형된 식물 바이러스 벡터를 이용하는 바이러스벡터법 (viral vectors) (Scholthof, H. et al., Annu. Rev. Phytopathol. 34:299-323(1996)).In transient transfection, there are three types of methods for delivering foreign genes to plant cells: particle bombardment, which coats and introduces naked DNA onto particles (Christou, P., Trends Plant Sci). 1: 423-431 (1996)), vacuum infiltration (vacuum infiltration) Agrobacterium-fill trafficking Orientation method (agroinfiltration containing the expression vector is introduced into plant tissue by Agrobacterium in the like) (Kapila et al, plant Sci. ., 122: 101-108 (1996)), and a modified plant virus virus vector method using a vector (viral vectors) (Scholthof, H. et al, Annu Rev. Phytopathol 34:... 299-323 (1996) ).

이들 세 가지 방법의 형질전환 효율은 각각 다양하여, 입자총에 의한 DNA 도입의 경우에는 일반적으로 소수의 세포들에만 유전자가 도입되며 전사를 위하여 DNA가 세포의 핵 내에 도달해야만 기능을 하게 된다. 이 방법은 안정적 형질전환에 앞서서 재조합 단백질의 안정성 검사에 사용할 수 있지만 재조합 단백질의 대량 발현을 위해서는 부적당하다. The transformation efficiencies of these three methods vary, so that in the case of DNA introduction by particle guns, genes are generally introduced into only a small number of cells and function only when DNA reaches the cell nucleus for transcription. This method can be used to test the stability of recombinant proteins prior to stable transformation, but is not suitable for mass expression of recombinant proteins.

아그로인필트래이션법은 입자총 보다 많은 세포들에 유전자가 도입될 수 있는데, 목적 유전자를 포함하는 T-DNA가 몇 가지 세균 단백질들의 도움으로 능동적으로 핵 내에 도입된다. 이 방법 또한 도입된 T-DNA가 숙주세포의 염색체로 통합되어 지속적으로 발현되는 것이 아니고, 핵 내에 독립적으로 존재하여 목적 유전자의 일시적 발현을 나타내는 것으로 단백질 안정성과 기능의 특성을 조사하기에 충분한 양의 단백질을 신속하게 확보하기에 적당하다. Agroinfiltration allows genes to be introduced into more cells than the particle gun, whereby T-DNA containing the target gene is actively introduced into the nucleus with the help of several bacterial proteins. In this method, the introduced T-DNA is not integrated into the host cell's chromosome and continuously expressed, but is present in the nucleus independently and expresses the transient expression of the gene of interest. It is suitable for obtaining protein quickly.

그리고 바이러스벡터를 이용한 방법은 바이러스 식물 병원성 유전자 (viral plant pathogene)의 지놈에 외래 유전자를 도입하여 강한 프로모터의 조절을 받도록 하는 것으로서, 외래 유전자를 포함한 재조합 바이러스 벡터를 식물에 감염시키면 도입된 외래 유전자는 식물 바이러스 복제 과정 중에 고효율로 함께 증폭된 후 발현이 이루어져 외래 단백질을 생산하게 된다. 그러나 바이러스 벡터를 사용할 경우에는 생산할 단백질의 크기가 30 kDa 이하로 제한되어 있어 도입할 유전자의 크기가 커서는 사용하기가 어렵다는 단점이 있다.In addition, the method using a viral vector introduces a foreign gene into the genome of a viral plant pathogene to be controlled by a strong promoter, and when the recombinant viral vector including the foreign gene is infected with a plant, the foreign gene introduced is During plant virus replication, they are amplified with high efficiency and then expressed to produce foreign proteins. However, when using a viral vector, the size of the protein to be produced is limited to less than 30 kDa, so the size of the gene to be introduced is difficult to use.

따라서, 본 발명에서는 아그로인필트래이션법이 가장 바람직하다. 아그로인필트래이션법은 일반적으로 잎을 가지고 실시된다.Therefore, in the present invention, the agroin fill method is most preferable. The agroin filtration method is generally carried out with leaves.

아그로필트레이션에 본 발명이 실시되는 경우, 보다 바람직하게는 아그로박테리움 튜머페이션스 (Agrobacterium tumefaciens)-바이너리 벡터 시스템을 이용한다.When the present invention is practiced in agrofiltration, more preferably, the Agrobacterium tumefaciens -binary vector system is used.

아그로박테리움 시스템을 이용하는 방법에 있어서, 구체적인 일 실시예는 다음의 단계를 포함한다: (a') 다음의 서열을 갖는 벡터가 내재되어 있는 아그로박테리움 튜머페이션스 (Agrobacterium tumefaciens)를 식물체의 잎의 조직에 침투시키는 단계: 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 또는 제 5 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 식물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (ⅲ) 식물세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위; (b') 상기 침투된 잎에서 단백질의 발현을 확인하는 단계.In a method using the Agrobacterium system, one specific embodiment includes the following steps: (a ') Agrobacterium tumefaciens containing a vector having a sequence of Infiltrating tissue: a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1, 3, or 5 sequence; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (iii) and acting on plant cells to form RNA molecules; And (iii) a 3'-non-detoxification site that acts in plant cells to cause 3'-end polyadenylation of the RNA molecule; (b ') confirming the expression of the protein in the infiltrated leaves.

상기한 구체적인 일 실시예에서, 적합한 잎은 발아된 종자로부터 유래된 어떠한 조직도 포함하며, 바람직하게는 꽃대가 오르기 전에 생성된 잎이고, 가장 바람직하게는 너무 어리거나 성숙하지 않은 잎이다. 잎이 어릴수록 발현량이 많으나 조직이 황화되거나 죽기 쉬우며, 성숙한 잎은 조직이 팽창되어 있어 균의 주입은 쉬우나 발현량이 감소된다. 종자의 발아는 적합한 배지를 이용하여 적합한 암/광조건 하에서 실시된다. In one specific embodiment described above, suitable leaves include any tissue derived from the germinated seed, preferably the leaves produced before the peduncle rises, most preferably the leaves are too young or not mature. The younger the leaves, the higher the expression level, but the tissues are more susceptible to yellowing or dying. Seed germination is carried out under suitable dark / light conditions using a suitable medium.

식물 세포로의 유전자 도입은 Ti 플라스미드를 포함하는 아그로박테리움 튜머페이션스를 가지고 실시된다 (Depicker, A. et al., In Genetic Engineering of Plants, Plenum Press, New York (1983)). 보다 바람직하게는, pBin19, pRD400, pRD320 및 pHS737과 같은 바이너리 벡터 시스템이 이용된다 (An, G. et al., "Binary vectors" In Plant Gene Res. Manual, Martinus Nijhoff Publisher, New York(1986); R. K. Jain, et al., Biochem. Soc. Trans. 28:958-961(2000)).Introduction of genes into plant cells is carried out with Agrobacterium trimers containing Ti plasmids (Depicker, A. et al., In Genetic Engineering of Plants, Plenum Press, New York (1983)). More preferably, binary vector systems such as pBin19, pRD400, pRD320 and pHS737 are used (An, G. et al., “Binary vectors” In Plant Gene Res. Manual, Martinus Nijhoff Publisher, New York (1986); RK Jain, et al., Biochem. Soc. Trans. 28: 958-961 (2000).

아그로박테리움 튜머페이션스에 의한 잎에 있는 식물세포로의 유전자 도입은 당업계에 공지된 방법을 포함한다. 가장 바람직하게는, 상기 유전자 도입 과정은 아그로박테리움 튜머페이션스의 배양물을 잎의 조직에 침투 (infiltration)시키는 과정을 포함한다. Gene introduction into the plant cells in the leaves by Agrobacterium tufasion includes methods known in the art. Most preferably, the gene introduction process includes infiltration of a culture of Agrobacterium tumeration into the tissues of the leaves.

상기 침투 과정은 진공을 이용한 방법 또는 주사기를 이용한 방법으로 실시될 수 있다. 진공을 이용하는 경우의 구체적인 일 실시예는 다음과 같다. 식물체 잎을 아그로박테리움 튜머페이션스의 배양물에 놓고, 짧은 시간 동안 진공을 적용한다. 이어 진공을 빠르게 해제하고, 잎을 멸균수로 소독한 다음, 습한 종이 위에 잎의 윗 부분이 아래로 향하도록 놓는다. 그런 다음, 상기 잎을 약 22℃에서 약 16 시간의 광조건 하에서 보관한다. 그리고 나서, 약 2-3 시간 후, 발현된 목적 단백질을 확인한다. The infiltration process may be performed by a vacuum method or a syringe method. One specific embodiment when using a vacuum is as follows. The plant leaves are placed in a culture of Agrobacterium trimmers and vacuum is applied for a short time. Quickly release the vacuum, disinfect the leaves with sterile water, and place them on a damp piece of paper with the top of the leaves facing down. The leaves are then stored at about 22 ° C. under light conditions of about 16 hours. Then, after about 2-3 hours, the expressed target protein is identified.

한편, 주사기를 이용하는 경우에의 구체적인 일 실시예는 다음과 같다. 식물체 잎의 뒷면에 아그로박테리움 튜머페이션스의 배양물을 주사기를 이용하여 주입하고, 이 식물체를 약 3-5일 동안 배양한 다음, 발현된 목적 단백질을 확인한다.On the other hand, a specific embodiment when using a syringe is as follows. The back of the plant leaves is infused with a syringe of Agrobacterium turmeration using a syringe, the plant is incubated for about 3-5 days, and then the expressed target protein is identified.

아그로박테리움 튜머페이션스 배양액에는 바람직하게는 아세토시링곤이 포함되는데, 이는 아그로박테리움의 식물로의 침투를 돕기 위한 것이다. Agrobacterium tuberation cultures preferably include acetosyringone, to aid in the penetration of Agrobacterium into plants.

본 발명에 따라 유전자 도입된 식물체는 당업계에 공지된 방법에 의해 목적 단백질의 발현을 확인된다. 예를 들어, 유전자 도입된 식물의 조직으로부터 얻은 DNA 시료를 이용하여, PCR을 실시하면 식물 세포에 존재하는 외래 유전자가 규명될 수 있다. 택일적으로, 노던 또는 서던 블롯팅을 실시하여 유전자 도입 여부를 확인할 수 있다 (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.(1989)). 한편, 유전자 도입 시 이용되는 벡터에 β-글루쿠로니다아제 유전자가 있는 경우에는 유전자가 도입된 잎 조직의 일부를 X-gluc (5-Bromo-4-Chloro-3-Indole-β-D-Glucuronic Acid) 등의 기질 용액에 침지시켜 발색되는 양상을 육안으로 관찰함으로써 유전자 도입 여부를 용이하게 확인할 수 있다 (Jefferson, R.A., Plant Mol. Biol. Rep., 5:387(1987)).Plants transgenic according to the present invention are confirmed the expression of the protein of interest by methods known in the art. For example, PCR can be performed using DNA samples obtained from tissues of transgenic plants to identify foreign genes present in plant cells. Alternatively, Northern or Southern blotting can be performed to confirm gene introduction (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989)). On the other hand, if the vector used to introduce the gene has a β-glucuronidase gene, a part of the leaf tissue into which the gene is introduced is selected from X-gluc (5-Bromo-4-Chloro-3-Indole-β-D- By visually observing the color development by immersion in a substrate solution such as Glucuronic acid) it can be easily confirmed whether the gene introduced (Jefferson, RA, Plant Mol. Biol. Rep. , 5: 387 (1987)).

본 발명의 방법은 다양한 식물체에 적용되지만, 바람직하게는 담배, 참외, 오이, 수박 및 유채에 적용된다.The method of the invention is applied to a variety of plants, but preferably to tobacco, melons, cucumbers, watermelons and rapeseeds.

본 발명의 유전자 도입 식물체, 즉 일시적 형질감염 식물체의 조직 (예: 잎)으로부터 락토페리신을 얻을 수 있으며, 상기 조직으로부터 얻은 추출액을 통상적인 정제과정을 거쳐 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 정제 단계는 당업계에서 통상적으로 이용되는 정제방법을 채용하여 실시할 수 있다. 예컨대, 암모늄 설페이트 또는 PEG 등을 이용한 용해도에 따른 분리 (solubility fractionation), 분자량에 따른 한외여과 분리, 다양한 크로마토그래피 (크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 다양한 방법이 이용될 수 있고, 통상적으로는 상기한 방법의 조합을 이용하여 정제하게 된다.Lactoferricin can be obtained from the tissue of the transgenic plant of the present invention, that is, the transiently transfected plant (eg, leaves), and the extract obtained from the tissue can be obtained through a conventional purification process. In the present invention, the purification step may be carried out by employing a purification method commonly used in the art. For example, solubility fractionation using ammonium sulfate or PEG, ultrafiltration separation according to molecular weight, separation by various chromatography (manufactured for separation according to size, charge, hydrophobicity or affinity), etc. Various methods may be used and are usually purified using a combination of the above methods.

본 발명의 구체적인 실시예에서, 본 발명의 재조합 락토페리신의 N-말단에 6 x His이 있는 경우에는, Ni-NTA His-결합 레진 컬럼을 이용하여 소망하는 재조합 락토페리신을 신속하고 용이하게 분리 및 정제할 수 있다.In a specific embodiment of the present invention, when there is 6 x His at the N-terminus of the recombinant lactoferricin of the present invention, a Ni-NTA His-binding resin column is used to quickly and easily separate and remove the desired recombinant lactoferricin. It can be purified.

본 발명의 방법에 따르면, 일시적 형질감염 식물체를 이용함으로써 단기간에 저렴한 비용으로 재조합 락토페리신을 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생산된 락토페리신은 천연 (natural-occurring) 락토페리신과 동일한 항미생물 활성을 나타낸다. According to the method of the present invention, not only can the recombinant lactoferricin be produced in a short period of time at low cost by using a transient transfected plant, but the produced lactoferricin exhibits the same antimicrobial activity as natural-occurring lactoferricin.

락토페리신을 코딩하는 유전자가 도입된 식물체를 제조하기 위한 다른 접근 방법은 락토페리신을 안정적으로 발현하는 형질전환 식물체를 이용하는 것이다. Another approach for preparing plants in which genes encoding lactoferricin has been introduced is to use transgenic plants that stably express lactoferricin.

따라서, 본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 본 발명의 식물발현용 벡터를 식물세포에 도입하는 단계; (b) 형질전환된 식물세포를 선별하는 단계; 및 (c) 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물체를 재분화시켜 형질전환 식물체를 수득하는 단계를 포함하는 재조합 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체의 제조방법을 제공한다.Therefore, according to another aspect of the present invention, the present invention comprises the steps of (a) introducing the plant expression vector of the present invention to plant cells; (b) selecting the transformed plant cells; And (c) provides a method for producing a transformed plant stably expressing the recombinant lactoferricin comprising the step of regenerating the plant from the transformed plant cells to obtain a transformed plant.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기한 본 발명의 방법에 의해 제조된 재조합 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체를 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a transgenic plant stably expressing the recombinant lactoferricin produced by the method of the present invention described above.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 (a) 본 발명의 식물발현용 벡터를 식물세포에 도입하는 단계; (b) 형질전환된 식물세포를 선별하는 단계; (c) 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물체를 재분화시켜 형질전환 식물체를 수득하는 단계; 및 (d) 상기 형질전환 식물체로부터 재조합 락토페리신을 수득하는 단계를 포함하는 재조합 락토페리신의 제조방법을 제공한다.According to another aspect of the invention, the present invention comprises the steps of (a) introducing the plant expression vector of the present invention to plant cells; (b) selecting the transformed plant cells; (c) regenerating the plant from the transformed plant cells to obtain a transformed plant; And (d) obtaining recombinant lactoferricin from the transgenic plant.

본 발명의 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상기한 방법에 의해 제조된 재조합 락토페리신을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides a recombinant lactoferricin produced by the above method.

본 발명의 방법에 있어서, 식물세포의 형질전환은 당업계에 공지된 통상의 방법에 따라 실시될 수 있으며, 이는 전기천공 (Neumann, E. et al., EMBO J., 1:841(1982) 및 Saul, M. et al., Plant Molecular Biology Manual, Vol. A1, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1988)), 입자총 방법 (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci., 87:9568-9572(1990) 및 Christou, P., Trends Plant Sci. 1:423-431(1996)) 및 아그로박테리움-매개 형질전환 (미합중국 특허 제 5,004,863, 5,349,124 및 5,416,011 호)을 포함한다. 이 중에서, 아그로박테리움-매개 형질전환이 가장 바람직하다. 아그로박테리움-매개 형질전환은 일반적으로 잎 디스크, 그리고 다른 조직 (자엽 및 배축)을 가지고 실시된다. 아그로박테리움-매개 형질전환은 쌍자엽 식물에서 가장 효율적이다.In the method of the present invention, the transformation of plant cells can be carried out according to a conventional method known in the art, which is electroporation (Neumann, E. et al., EMBO J. , 1: 841 (1982) And Saul, M. et al., Plant Molecular Biology Manual , Vol. A1, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht (1988)), particle gun method (Yang et al., Proc. Natl. Acad. Sci. , 87: 9568- 9572 (1990) and Christou, P., Trends Plant Sci. 1: 423-431 (1996)) and Agrobacterium-mediated transformation (US Pat. Nos. 5,004,863, 5,349,124 and 5,416,011). Of these, Agrobacterium-mediated transformation is most preferred. Agrobacterium-mediated transformation is generally carried out with leaf discs and other tissues (cotyledon and hypocotyls). Agrobacterium-mediated transformation is most efficient in dicotyledonous plants.

형질전환된 식물세포의 선별은 형질전환 배양물을 선택제 (예: 대사 억제제, 항생제 및 제초제)에 노출시켜 실시될 수 있다. 형질전환되고 선택제 내성을 부여하는 표지 유전자를 안정되게 포함하고 있는 식물 세포는 상기한 배양물에서 성장하고 분할한다. 예시적인 표지는 글리코포스페이트 내성 유전자 및 네오마이신 포스포트랜스퍼라아제 (nptII) 시스템을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.Selection of transformed plant cells can be carried out by exposing the transformed culture to a selection agent (eg metabolic inhibitors, antibiotics and herbicides). Plant cells that are transformed and stably contain marker genes that confer selective resistance are grown and divided in the cultures described above. Exemplary labels include, but are not limited to, glycophosphate resistance genes and neomycin phosphotransferase (nptII) systems.

식물 원형질 또는 다양한 익스플랜트로부터 식물체의 발달 또는 재분화시키는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다 (Bhojwani, S.S. et al., Plant Tissue Culture: Theory and Practice, Elsevier Science, New York, (1983); 및 Lindsey, K., Ed., Plant Tissue Culture Manual, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, (1991)). 형성된 형질전환 발근 신초는 적합한 식물 성장 배지에 치상된다. 아그로박테리움에 의해 도입된 외래 유전자를 포함하는 식물체의 발달 또는 재분화는 당업계에 공지된 방법에 따라 달성될 수 있다 (미합중국 특허 제 5,004,863, 5,349,124 및 5,416,011 호).Methods of developing or regenerating plants from plant protoplasts or various implants are well known in the art (Bhojwani, SS et al., Plant Tissue Culture: Theory and Practice , Elsevier Science, New York, (1983); and Lindsey, K., Ed., Plant Tissue Culture Manual , Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, The Netherlands, (1991)). The transformed root shoots formed are imbedded in a suitable plant growth medium. Development or regeneration of plants comprising foreign genes introduced by Agrobacterium can be accomplished according to methods known in the art (US Pat. Nos. 5,004,863, 5,349,124 and 5,416,011).

한편, 본 발명자들은 신규한 형질전환 식물체 (예: 담배, 참외, 오이, 수박 및 유채)를 개발하기 위하여 예의 연구 노력하였고, 그 결과 특정 식물체의 형질전환을 위한 가장 효율적인 방법을 구축하였다. 이러한 방법은 PCT/KR02/01461, PCT/KR02/01462 및 PCT/KR02/01463에 개시되어 있으며, 상기 특허문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.On the other hand, the present inventors have made extensive research efforts to develop novel transgenic plants (eg, tobacco, melons, cucumbers, watermelons and rapeseeds), and as a result, have established the most efficient method for the transformation of specific plants. Such a method is disclosed in PCT / KR02 / 01461, PCT / KR02 / 01462 and PCT / KR02 / 01463, which patent documents are incorporated herein by reference.

본 발명의 방법은 다양한 식물체에 적용되지만, 바람직하게는 담배, 참외, 오이, 수박 및 유채에 적용된다.The method of the invention is applied to a variety of plants, but preferably to tobacco, melons, cucumbers, watermelons and rapeseeds.

본 발명에 있어서, 바람직한 형질전환 방법은 아그로박테리움 시스템을 이용하여 실시되며, 보다 바람직하게는 아그로박테리움 튜머페이션스 (Agrobacterium tumefaciens)-바이너리 벡터 시스템을 이용하여 실시된다.In the present invention, the preferred transformation method is carried out using the Agrobacterium system, more preferably using the Agrobacterium tumefaciens -binary vector system.

아그로박테리움 시스템을 이용하는 방법에 있어서, 구체적인 일 실시예는 다음의 단계를 포함한다: (a') 식물 세포의 지놈 DNA에 삽입될 수 있고 다음의 서열을 갖는 벡터가 내재되어 있는 아그로박테리움 튜머페이션스 (Agrobacterium tumefaciens)로 식물체의 익스플랜트를 감염시키는 단계: (ⅰ) 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 또는 제 5 서열에 기재된 락토페리신을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 식물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; (ⅲ) 식물세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위; (b') 상기 감염된 익스플랜트를 재분화 배지에서 재분화하여 재분화 신초를 얻는 단계; 및 (c') 상기 재분화 신초를 발근 배지에서 배양하여 형질전환 식물체를 얻는 단계.In a method using the Agrobacterium system, one specific embodiment includes the following steps: (a ') an Agrobacterium tumer embedded in a genome DNA of a plant cell and having a vector having the sequence Infecting the plant's plant with Agrobacterium tumefaciens : (i) the nucleotide sequence encoding the lactoferricin described in SEQ ID NO: 1, 3 or 5; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (iii) and acting on plant cells to form RNA molecules; (Iii) a 3'-non-detoxification site that acts on plant cells to cause 3'-end polyadenylation of the RNA molecule; (b ') re-differentiating the infected implant in a regeneration medium to obtain a redifferentiated shoot; And (c ') culturing the re-differentiated shoots in a rooting medium to obtain a transformed plant.

상기한 구체적인 일 실시예에서, 형질전환에 적합한 익스플랜트는 발아된 종자로부터 유래된 어떠한 조직도 포함하며, 바람직하게는 자엽 및 배축이고, 가장 바람직하게는 자엽이다. 종자의 발아는 적합한 배지를 이용하여 적합한 암/광조건 하에서 실시된다. 식물 세포의 형질전환은 Ti 플라스미드를 포함하는 아그로박테리움 튜머페이션스를 가지고 실시된다 (Depicker, A. et al., Plant cell transformation by Agrobacterium plasmids. In Genetic Engineering of Plants, Plenum Press, New York (1983)).In one specific embodiment described above, suitable implants for transformation include any tissue derived from the germinated seed, preferably cotyledon and hypocotyl, most preferably cotyledon. Seed germination is carried out under suitable dark / light conditions using a suitable medium. Transformation of plant cells is carried out with Agrobacterium trimers comprising Ti plasmids (Depicker, A. et al., Plant cell transformation by Agrobacterium plasmids.In Genetic Engineering of Plants, Plenum Press, New York (1983) ).

보다 바람직하게는, pBin19, pRD400 및 pRD320과 같은 바이너리 벡터 시스템 이 이용된다 (An, G. et al., Binary vectors" In Plant Gene Res. Manual, Martinus Nijhoff Publisher, New York(1986)). 본 발명에 적합한 바이너리 벡터는 (i) 식물에서 작동하는 프로모터; (ii) 상기 프로모터에 작동적으로 연결된 구조 유전자; 및 (iii) 폴리아데닐화 시그널 서열을 포함한다. 선택적으로, 상기 벡터는 리포터 분자 (예: 루시퍼라아제 및 글루쿠로니다아제)를 코딩하는 유전자를 추가적으로 운반한다. 바이너리 벡터에 이용되는 프로모터의 예는 CaMV 35S 프로모터, 1 프로모터, 2 프로모터 및 노팔린 씬타아제 (nos) 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.More preferably, binary vector systems such as pBin19, pRD400 and pRD320 are used (An, G. et al., Binary vectors "In Plant Gene Res. Manual, Martinus Nijhoff Publisher, New York (1986)). Binary vectors suitable for include (i) a promoter operating in a plant, (ii) a structural gene operably linked to said promoter, and (iii) a polyadenylation signal sequence Optionally, said vector comprises a reporter molecule (eg : Additionally carries genes encoding luciferase and glucuronidase) Examples of promoters used in binary vectors include the CaMV 35S promoter, 1 promoter, 2 promoter and nopaline synthase (nos) promoter. It is not limited to this.

아그로박테리움 튜머페이션스에 의한 익스플랜트의 감염은 당업계에 공지된 방법을 포함한다. 가장 바람직하게는, 상기 감염 과정은 아그로박테리움 튜머페이션스의 배양물에 자엽을 함침시켜 공동배양하는 과정을 포함한다. 이에 의해 아그로박테리움 튜머페이션스는 식물내로 감염된다.Infection of implants with Agrobacterium trimmers includes methods known in the art. Most preferably, the infection process comprises coculture by impregnating cotyledon in a culture of Agrobacterium tumerification. As a result, Agrobacterium trimmers are infected into plants.

아그로박테리움 튜머페이션스에 의해 형질전환된 익스플랜트는 재분화 배지에서 재분화되며, 이는 신초의 재분화를 성공적으로 야기한다. 최종적으로, 발근 배지에서 재분화된 신초의 발근에 의해 형질전환 식물이 생산된다.Explants transformed with Agrobacterium trimerization are re-differentiated in regeneration medium, which successfully leads to regeneration of shoots. Finally, transgenic plants are produced by the rooting of shoots that have been regenerated in the rooting medium.

본 발명에 따라 형질전환된 식물은 당업계에 공지된 방법에 의해 형질전환 여부가 확인된다. 예를 들어, 형질전환된 식물의 조직으로부터 얻은 DNA 시료를 이용하여, PCR을 실시하면 형질전환 식물의 지놈에 삽입된 외래 유전자가 규명될 수 있다. 택일적으로, 노던 또는 서던 블롯팅을 실시하여 형질전환 여부를 확인할 수 있다 (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, N.Y.(1989)).Plants transformed according to the present invention is confirmed whether or not transformed by methods known in the art. For example, PCR can be performed using DNA samples obtained from tissues of transformed plants to identify foreign genes inserted into the genome of the transformed plants. Alternatively, Northern or Southern blotting can be performed to confirm transformation (Maniatis et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY (1989)).

형질전환체에서 발현된 락토페리신은 형질전환 식물체의 다양한 기관 (예: 줄기, 잎, 뿌리, 열매, 종자 등)으로부터 유래된 조직으로부터 얻을 수 있으며, 상기 조직으로부터 얻는 추출액을 통상적인 정제과정을 거쳐 얻을 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 정제 단계는 당업계에서 통상적으로 이용되는 정제방법을 채용하여 실시할 수 있다. 예컨대, 암모늄 설페이트 또는 PEG 등을 이용한 용해도에 따른 분리 (solubility fractionation), 분자량에 따른 한외여과 분리, 다양한 크로마토그래피 (크기, 전하, 소수성 또는 친화성에 따른 분리를 위해 제작된 것)에 의한 분리 등, 다양한 방법이 이용될 수 있고, 통상적으로는 상기한 방법의 조합을 이용하여 정제하게 된다.The lactoferricin expressed in the transformant can be obtained from tissues derived from various organs (e.g., stems, leaves, roots, fruits, seeds, etc.) of the transformed plant, and the extract obtained from the tissues is subjected to conventional purification. You can get it. In the present invention, the purification step may be carried out by employing a purification method commonly used in the art. For example, solubility fractionation using ammonium sulfate or PEG, ultrafiltration separation according to molecular weight, separation by various chromatography (manufactured for separation according to size, charge, hydrophobicity or affinity), etc. Various methods may be used and are usually purified using a combination of the above methods.

본 발명의 방법에 따르면, 락토페리신을 대량으로 저비용으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생산된 락토페리신은 천연 (natural-occurring) 락토페리신과 동일한 항미생물 활성을 나타낸다. According to the method of the present invention, not only can lactoferricin be produced in large quantities at low cost, but the produced lactoferricin exhibits the same antimicrobial activity as natural-occurring lactoferricin.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention more specifically, and the scope of the present invention is not limited to these examples according to the gist of the present invention.

실시예 1: 락토페리신 펩타이드의 신규 유전자의 합성Example 1 Synthesis of Novel Genes of Lactoferricin Peptides

천연의 락토페리신 유전자와 동일하게 24개 (인간-유래 락토페리신), 26개 (소-유래 락토페리신) 또는 24개 (돼지-유래 락토페리신)의 아미노산 (참조: 서열목록 제 2 서열, 제 4 서열 및 제 6 서열)을 암호화하면서도, 기존의 락토페리신을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열과는 다르게, 식물체가 선호하는 최적의 뉴클레오타이드 서열을 디자인하였다. 신규 유전자의 디자인 기준은, 첫째, GC 함량을 50% 이상으로 하고, 식물이 선호하는 코돈을 갖도록 하였으며, 그리고 인트론 유사 서열을 제거하는 것이다. 이렇게 디자인된 뉴클레오타이드 서열은 Plant Biotechnology Institute (이하 "PBI"로 표시), National Research Centre (SK, 캐나다)에서 화학적으로 합성하였다. 합성된 사람, 소 및 돼지 유래의 재조합 락토페리신 펩타이드 3종을 코딩하는 DNA는 서열목록 제 1 서열, 제 3 서열 및 제 5 서열에 각각 기재되어 있다.24 (human-derived lactoferricin), 26 (bovine-derived lactoferricin) or 24 (pork-derived lactoferricin) amino acids (see SEQ ID NO: 2), identical to the native lactoferricin gene Sequence, the fourth sequence and the sixth sequence), but unlike the nucleotide sequence encoding the existing lactoferricin, the optimal nucleotide sequence designed by the plant was designed. The design criteria for the new gene is first, to make the GC content above 50%, to have the plant's preferred codons, and to remove intron-like sequences. The nucleotide sequences thus designed were chemically synthesized at the Plant Biotechnology Institute (hereinafter referred to as "PBI") and the National Research Center (SK, Canada). DNAs encoding the three recombinant lactoferricin peptides derived from synthesized human, bovine and swine are described in SEQ ID NO: 1, 3 and 5, respectively.

실시예 2: 락토페리신 유전자의 식물 발현용 벡터의 제작Example 2: Preparation of a plant expression vector of the lactoferricin gene

재조합 락토페리신 펩타이드를 코딩하는 합성 유전자는 서열목록 제 1, 3 및 5 서열에 기재되어 있으며, 5'-말단에 XbaI과 3'-말단에 BamHI의 인식부위를 가질 수 있도록 합성되어 있다.Synthetic genes encoding the recombinant lactoferricin peptide are described in SEQ ID NOs: 1, 3 and 5, and synthesized to have a recognition site of Xba I at the 5'-end and Bam HI at the 3'-end. .

식물 발현용 바이너리 벡터인 pHS737 (PBI, National Research Centre, 캐나다)을 제한효소 XbaI과 BamHI 효소로 함께 처리하여 절단한 후 분리·정제하였다. 상기 합성 유전자와 절단된 pHS737 벡터를 혼합하고, 이 혼합물에 라이게이션 완충액 (KOSCO, 한국) 및 T4 리가아제 (KOSCO, 한국)를 첨가한 후 1시간 이상 16℃에서 반응 시켰다. 그런 다음, 반응물을 CaCl2로 처리된 컴피턴트 세포 E. coli strain DH5α(Promega, 미국)에 형질전환시킨 후 항생제 카나마이신 (100 mg/㎖)이 포함된 LB 배지에서 항생제 저항성 균주를 선별하였다.PHS737 (PBI, National Research Center, Canada), a plant expression binary vector, was digested with restriction enzymes Xba I and Bam HI enzymes, digested, and isolated and purified. The synthesized gene and the cleaved pHS737 vector were mixed, and then, the ligation buffer (KOSCO, Korea) and T4 ligase (KOSCO, Korea) were added to the mixture and reacted at 16 ° C. for at least 1 hour. The reaction was then transformed into competent cells E. coli strain DH5α (Promega, USA) treated with CaCl 2 and antibiotic resistant strains were selected in LB medium containing the antibiotic kanamycin (100 mg / ml).

선발된 클론으로부터 알칼리 방법을 이용하여 플라스미드 DNA를 분리하였고, 사람 락토페리신은 정방향 프라이머 5'-AAT CTA GAA ATG GCT ACT AT-3'과 역방향 프라이머 5'-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3', 소 락토페리신은 정방향 프라이머5'-AAT CTA GAA ATG GCT ACT AT-3'과 역방향 프라이머 5'-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3', 돼지 락토페리신은 정방향 프라이머5'-AAT CTA GAA ATG GCT ACT AT-3'과 역방향 프라이머 5'-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3'를 각각 사용해서 중합효소연쇄반응 (PCR)을 실시하였다. PCR 증폭에서 이용된 효소는 Taq 중합효소(솔젠트, 한국)이고, 온도 조건은 다음과 같이 세팅하였다: 96℃에서 2분간 전변성한 후, 94℃에서 1분간 변성, 55℃에서 1분간 연결반응, 72℃에서 2분간의 중합반응을 35회 반복하였고, 추가로 72℃에서 10분간 연장 반응을 하였다. Plasmid DNA was isolated from the selected clones using an alkaline method, and human lactoferricin was purified by forward primer 5′-AAT CTA GAA ATG GCT ACT AT-3 ′ and reverse primer 5′-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3 ′ , Bovine lactoferricin is forward primer 5'-AAT CTA GAA ATG GCT ACT AT-3 'and reverse primer 5'-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3', porcine lactoferricin is forward primer 5'-AAT CTA GAA ATG Polymerase chain reaction (PCR) was performed using GCT ACT AT-3 'and reverse primer 5'-AAG GAT CCC CGA GCT TGA GA-3', respectively. The enzyme used in the PCR amplification was Taq polymerase (Solgent, Korea), and the temperature conditions were set as follows: predenature for 2 minutes at 96 ° C, denature for 1 minute at 94 ° C, and connect for 1 minute at 55 ° C. The reaction was repeated 35 times at 72 ° C. for 2 minutes, and further extended at 72 ° C. for 10 minutes.

이어, 증폭 생성물을 1.0% 아가로스 겔에서 분석하여 목적하는 인서트 서열이 플라스미드에 있음을 확인하였다. The amplification product was then analyzed on a 1.0% agarose gel to confirm that the desired insert sequence was in the plasmid.

실시예 3: 식물체로의 락토페리신 유전자 도입Example 3: Incorporation of Lactoferricin into Plants

실시예 3-1: 아그로박테리움 튜머페이션스 ( Agrobacterium tumefaciens ) GV3101 배양액의 제조 Example 3-1 Preparation of Agrobacterium tumefaciens GV3101 Culture

실시예 2에서 제작한 각각의 사람 유래 락토페리신이 클로닝된 재조합 pHS737/hLF 벡터, 소 유래 락토페리신이 클로닝된 재조합 pHS737/bLF 또는 돼지 유래 락토페리신이 클로닝된 재조합 pHS737/pLF 벡터를 접합 (conjugation)에 의하여 아그로박테리움 튜머페이션스 GV3101 (Mp90)에 각각 도입하였다 (Plant-cell-rep., 15(11):799-803(1996)). 락토페리신이 포함된 재조합 pHS737 벡터를 가진 대장균 S17-1과 아그로박테리움 튜머페인션스 GV3101 (Mp90)를 각각 액체 LB배지에서 대수기까지 배양하였다. 이들 각각의 세포들을 에펜도르프 튜브에 1:1로 함께 혼합한 다음 30초간 원심분리하여 세포들을 농축시킨 후 28℃에서 1-2일 동안 정치배양을 하였다. 시간이 경과한 세포들이 든 에펜도르프 튜브는 살살 흔들어 주어 농축된 세포를 부유화시킨 다음, 50 mg/L 카나마이신 및 30 mg/L 겐타마이신이 첨가된 LB 고체배지에 도말한 다음, 28℃에서 2일 동안 배양한 후 콜로니를 선별하였다 (Alt-Morbe et al., J. Bacteriol. 178:4248-4257(1996)). 상기 벡터가 도입된 균주를 아그로박테리움 튜머페이션스 GV3101-pHS737/hLF, GV3101-pHS737/bLF 및 GV3101-pHS737/pLF로 명명하였다.Conjugation of the recombinant pHS737 / hLF vector cloned with each human-derived lactoferricin, the recombinant pHS737 / bLF cloned with bovine-derived lactoferricin, or the recombinant pHS737 / pLF vector cloned with pig-derived lactoferricin, prepared in Example 2 (conjugation) Was introduced into Agrobacterium turmerics GV3101 (Mp90), respectively ( Plant-cell-rep. , 15 (11): 799-803 (1996)). Escherichia coli S17-1 and Agrobacterium Tumperfections GV3101 (Mp90) with a recombinant pHS737 vector containing lactoferricin were incubated up to logarithmic phase in liquid LB medium, respectively. Each of these cells were mixed together 1: 1 in an Eppendorf tube and then centrifuged for 30 seconds to concentrate the cells, followed by stationary culture at 1-2C for 1-2 days. The Eppendorf tube containing the cells over time was gently shaken to float the concentrated cells, and then plated in LB solid medium to which 50 mg / L kanamycin and 30 mg / L gentamicin were added. Colonies were selected after incubation for one day (Alt-Morbe et al ., J. Bacteriol. 178: 4248-4257 (1996)). The strains into which the vectors were introduced were named Agrobacterium turmerics GV3101-pHS737 / hLF, GV3101-pHS737 / bLF and GV3101-pHS737 / pLF.

락토페리신 유전자가 클로닝된 pHS737을 함유한 아그로박테리움 튜머페이션스 GV3101을 액체 LB 배지에 접종한 후 28℃에서 2일간 배양하여 종균으로 사용하였다. 충분히 배양된 종균을 액체 LB 배지에 최종 배양 볼륨의 1/50과 항생제 (50 mg/L 가나마이신) 를 넣고 600 nm에서 흡광도 1.5 에 도달할 때까지 약 18시간 동안 배양하였다. 이 배양액을 상온에서 3500 rpm으로 15분간 원심분리하여 상층액을 제거한 다음, 균체를 10 mM MgCl2 용액 (BA 0.2 ppm, 아세토시린곤 150 μM 함유)에 현탁한 후 3시간 이상 상온에서 적응시킨 후 식물체의 감염에 사용하였다.Agrobacterium tumersions GV3101 containing pHS737 cloned with the lactoferricin gene was inoculated in liquid LB medium and incubated at 28 ° C. for 2 days to be used as a seed. The fully cultured spawn was added to 1/50 of the final culture volume and antibiotic (50 mg / L kanamycin) in the liquid LB medium and incubated for about 18 hours until the absorbance was reached at 600 nm. The culture solution was centrifuged at 3500 rpm for 15 minutes at room temperature to remove the supernatant, and then the cells were suspended in a 10 mM MgCl 2 solution (containing 0.2 ppm of BA and 150 μM of acetosyringone) and allowed to acclimate at room temperature for at least 3 hours. It was used for infection of plants.

실시예 3-2: 식물세포의 준비 및 아그로인필트래이션 Example 3-2 Preparation and Agroinfiltration of Plant Cells

먼저 소독한 담배 (Nicotina bentamiana)의 종자를 파종하여 3 주 이상 배양한 후 온실에서 순화시켰다. 순화된 식물체의 잎사귀에 락토페리신 유전자를 가진 pHS737 벡터를 포함한 아그로박테리움 튜머페이션스 GV3101(Mp90)를 실시 예 3-1에서 제시된 방법으로 감염용 배양액을 제조한 후 액을 바늘을 제거한 1 ml 주사기 ((주) 녹십자)에 삽입 후 이를 잎의 뒷면에 고르게 퍼질때까지 주입하였다. 잎 전체에 균을 주입하면 잎이 무거워 식물체 자체가 쓰러지거나 엽병이 부러지는 경우가 발생할 수 있어 주의하여 주입하였다.Seeds of the first sterilized tobacco ( Nicotina bentamiana ) were sown and incubated for at least 3 weeks and then purified in a greenhouse. Agrobacterium turmerics GV3101 (Mp90) containing a pHS737 vector with a lactoferricin gene on the leaves of the purified plant was prepared by the method described in Example 3-1. After inserting into (Cross), it was injected until it spreads evenly on the back of the leaf. If the fungus is injected into the whole leaf, the leaf is heavy and the plant itself may fall down or the leaf disease may break.

아그로박테리움이 주입된 식물체는 10분에서 1시간이 경과하면 원래의 상태를 회복하게 된다. 아그로박테리움이 주입된 식물체는 배양 3일이 경과한 후 5일 이내에 수확하여 실시예 4의 방법을 이용하여 분석하였다.Plants infused with Agrobacterium return to their original condition after 10 minutes to 1 hour. Plants injected with Agrobacterium were harvested within 5 days after 3 days of culture and analyzed using the method of Example 4.

실시예 4: 유전자 도입 식물체에서 도입 유전자 발현 확인을 위한 표지인자 분석Example 4 Label Factor Analysis for Confirming Transgene Expression in Transgenic Plants

상기 실시예 3에서 확보한 식물체의 유전자 발현 확인은 다음과 같이 실시하였다: 베타-글루쿠로니다아제 (β-glucuronidase, GUS) 리포터 유전자 (reporter gene) 의 발현을 확인하기 위해, 잎을 채취한 다음 GUS 분석 용액 (X-gluc (5-Bromo-4-Chloro-3-Indole-β-D-Glucuronic Acid), 1 mg/㎖) 200 ㎕를 잎이 든 용기에 넣고 진공기 (vacuum)를 이용하여 완전히 젖을 때까지 진공을 유지한다. 그 후 발색되는 양상을 육안으로 관찰하여 유전자의 도입 및 발현을 확인하였다.Confirmation of gene expression of the plant secured in Example 3 was performed as follows: To confirm the expression of beta-glucuronidase (β-glucuronidase, GUS) reporter gene, leaves were harvested. 200 μl of the following GUS assay solution (X-gluc (5-Bromo-4-Chloro-3-Indole-β-D-Glucuronic Acid), 1 mg / ml) was placed in a container with leaves and a vacuum was used. Keep vacuum until it is completely wet. After that, the appearance of color was visually observed to confirm the introduction and expression of the gene.

유전자가 도입된 잎의 세포들은 리포터 유전자인 베타-글루쿠로니다아제가 발현되면 효소인 베타-글루쿠로니다아제가 생성되며 여기에 X-gluc용액을 첨가하면 베타-글루쿠로니다아제가 X-gluc를 분해하면서 색소가 생성되어 세포들이 파란색을 나타낸다. 본 발명에서 유전자가 도입된 잎은 리포터 유전자인 베타-글루쿠로니다아제가 발현되어 파란색을 나타내어 유전자의 도입 및 발현을 확인하였다. When the gene of the leaf to which the gene is introduced is expressed, the beta-glucuronidase, a reporter gene, is produced, and the enzyme beta-glucuronidase is produced. When the X-gluc solution is added, the beta-glucuronidase is added. As the X-gluc is broken down, pigments are produced, causing the cells to appear blue. In the present invention, the leaf into which the gene is introduced, the reporter gene beta-glucuronidase is expressed to indicate the blue color to confirm the introduction and expression of the gene.

실시예 5: 유전자 도입 식물체에서 재조합 락토페리신 펩타이드의 분리 및 정제Example 5: Isolation and Purification of Recombinant Lactoferricin Peptide in Transgenic Plants

적당량의 액체질소가 들어있는 막자사발에 유전자가 도입된 식물체의 잎 1 g을 잘라서 넣고 식물조직을 분쇄하였다. 식물 생중량 0.5 g 당 단백질 분해효소 억제제-함유 추출완충액 (250 mM 수크로스, 1 M Hepes, 1 mM MgCl2, 1 mM DTT) 2 ㎖ 를 첨가하여 미세하게 갈았다. 추출액을 12,000 rpm, 4℃에서 30분 이상 원심분리한 후 상등액을 취하여 새 튜브로 옮겼다. 이 용해된 세포용액을 니켈 수지가 함유된 프로본드 (Probond) 컬럼 (Quiagen GmbH, 독일)에 첨가하여 실온에서 10분간 약하게 흔들어주면서 세포용액내의 재조합 락토페리신 펩타이드가 니켈 수지에 잘 흡착되도록 하였다.In a mortar containing an appropriate amount of liquid nitrogen, 1 g of the leaves of the plant in which the genes were introduced were cut out and crushed. Finely ground was added 2 ml of protease inhibitor-containing extract buffer (250 mM sucrose, 1 M Hepes, 1 mM MgCl 2 , 1 mM DTT) per 0.5 g of plant weight. The extract was centrifuged at 12,000 rpm and 4 ° C. for at least 30 minutes, then the supernatant was removed and transferred to a new tube. This lysed cell solution was added to a Probond column (Quiagen GmbH, Germany) containing nickel resin, allowing the recombinant lactoferricin peptide in the cell solution to adsorb well to the nickel resin while gently shaking at room temperature for 10 minutes.

재조합 락토페리신 펩타이드가 흡착된 수지를 동량의 pH 7.8 흡착 완충용액 (20 mM 소듐 포스페이트 및 500 mM 소듐 클로라이드)으로 2회 세척하여 수지에 흡착된 식물세포 유래 단백질을 제거하였다. 이와 같이 세척된 수지에 동량의 pH 6.0 세척 완충용액 (20 mM 소듐 포스페이트 및 500 mM 소듐 클로라이드)을 첨가하여 실온에서 약하게 흔들어주어 수지를 재차 세척하고, 다시 동량의 pH 4.0 용출 완충용액 (20 mM 소듐 포스페이트 및 500 mM 소듐 클로라이드)을 첨가하여 재조합 락토페리신 단백질을 용출시켰다. The resin to which the recombinant lactoferricin peptide was adsorbed was washed twice with the same amount of pH 7.8 adsorption buffer solution (20 mM sodium phosphate and 500 mM sodium chloride) to remove plant cell derived proteins adsorbed on the resin. An equal amount of pH 6.0 wash buffer solution (20 mM sodium phosphate and 500 mM sodium chloride) was added to the washed resin and gently shaken at room temperature to wash the resin again. The same amount of pH 4.0 elution buffer solution (20 mM sodium) was added. Phosphate and 500 mM sodium chloride) were added to elute the recombinant lactoferricin protein.

유전자 도입 식물체에서 발현된 재조합 락토페리신 펩타이드는 아미노 말단에 6개의 히스티딘 잔기를 가지고 있어 양이온을 띠는 니켈 수지에 결합되어 쉽게 분리된다. 이러한 과정을 거쳐 식물세포 단백질들이 모두 제거된 재조합 락토페리신 단백질만을 순수하게 정제하였다. 이와 같이 용출된 단백질을 센트리콘 (Amicon Co., U.S.A.)을 사용하여 농축하였다.Recombinant lactoferricin peptides expressed in transgenic plants have six histidine residues at the amino terminus and are readily isolated by binding to a cationically nickel resin. Through this process, only recombinant lactoferricin protein from which all plant cell proteins were removed was purified. The eluted protein was concentrated using Centricon (Amicon Co., U.S.A.).

재조합 락토페리신 펩타이드는 SDS-PAGE 겔 상에서 전기영동한 후 쿠마시블루로 염색한 결과 야생형 담배에서는 검출되지 않는 재조합 락토페리신 펩타이드가 세포 용출액에서 검출되었고, 특히 니켈 수지 칼럼으로 용출한 경우는 식물세포 단백질이 모두 제거된 순수한 재조합 락토페리신 펩타이드가 검출됨을 확인하였다.Recombinant lactoferricin peptides were electrophoresed on SDS-PAGE gels and stained with Coomassie Blue, and recombinant lactoferricin peptides, which were not detected in wild-type tobacco, were detected in cell eluates, especially when eluted with a nickel resin column. It was confirmed that the pure recombinant lactoferricin peptide with all cellular proteins removed was detected.

실시예 6: 재조합 락토페리신 펩타이드의 항균성 검정Example 6: Antimicrobial Assay of Recombinant Lactoferricin Peptide

아그로인필트래이션에 의해 도입된 유전자가 발현된 식물체의 잎에서 분리·정제된 재조합 락토페리신 단백질의 항균성을 확인하기 위하여, 그람 양성균, 그람음성균 및 진균류, 효모류 등 다양한 균주에 대하여 항균 활성을 측정하였다. 피검균으로는 대장균 (E. coli O-157 KCTC 1682), 슈도모너스 애루지노자 (Pseudomonas aeruginosa KCTC 1637), 살모넬라 콜레라에수이스 (Salmonella choleaesuis supsp. choleraesuis KCTC 2932), 바실러스 섭틸리스 (Bacillus subtilis KCTC 102), 스트렙토코커스 뮤탄스 (Streptococcus mutans KCTC 3065), 스태파이로커스 오레우스 (Staphyloccocus aureus KCTC 1621), 리스테리아 모노사이토겐스 (Listeria monocytogenes KCTC 3710), 사카로마이세스 세레비재 (Saccharomyces cerevisiae KCTC 7919), 캔디다 알비칸스 (Candida albicans KCTC 7270), 마이코스포럼 캐니스 (Mycosporum canis KCTC 6591) 등을 사용하였다.In order to confirm the antimicrobial activity of recombinant lactoferricin protein isolated and purified from the leaves of plants expressing genes introduced by agroinfiltration, the antimicrobial activity was measured against various strains such as Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and fungi, yeasts. It was. E. coli O-157 KCTC 1682, Pseudomonas aeruginosa KCTC 1637, Salmonella choleaesuis supsp.choleraesuis KCTC 2932, Bacillus subtilis ( Bacillus) subtilis KCTC 102), Streptococcus mutans KCTC 3065, Staphyloccocus aureus KCTC 1621, Listeria monocytogenes KCTC 3710, Saccharomyces cerevisiae 7 ), Candida albicans KCTC 7270, Mycosporum canis KCTC 6591, and the like.

각 균주의 집락을 선발하여 LB 배지에서 18시간 동안 정치 배양한 후에 수거한 세포를 1 mM MgCl2 완충액에 600 nm에서 흡광도가 0.6이 되게 희석하였다. 이를 0.6 % 아가액 5 ㎖에 104 c.f.u가 되도록 배양액을 접종한 다음 LB 고체배지에 고르게 도말하였다.Colonies of each strain were selected and cultured for 18 hours in LB medium, and then the harvested cells were diluted to 600 with an absorbance of 0.6 at 600 nm in 1 mM MgCl 2 buffer. This was inoculated with 5 ml of 0.6% agar solution to 10 4 cfu, and then evenly spread on LB solid medium.

항균성 검정을 위해 양성 대조군으로는 10 ㎍/㎖ 과 1 ㎍/㎖ 농도의 앰피실린 (ampicillin)이 이용된 디스크를 사용하였다. 각각의 락토페리신은 유전자 도입된 담배에서 추출하여 정제한 정제액 50 ㎍을 사용하였고, 음성대조군으로 야생형 담배의 단백질 추출액을 사용하였다. 각각의 디스크가 놓인 균 배양고체배지는 각 균주의 성장온도에 적합한 배양기에 넣고 8시간 동안 배양한 다음 균의 집락 형성 여부 및 억제환 (clear zone)과 확산부위 (diffusion zone)의 형성 여부를 육안으로 관찰하여 측정결과를 표 1에 표시하였다. 억제환이 10 mm 이상일 때 양성으로 기술하였다.     For the antimicrobial assay, a disc containing ampicillin at concentrations of 10 μg / ml and 1 μg / ml was used as a positive control. Each lactoferricin was used as a 50 μg purified liquid extracted from genetically introduced tobacco, and a protein extract of wild-type tobacco was used as a negative control. The bacterial culture solid medium on which each disk is placed is placed in an incubator suitable for the growth temperature of each strain and incubated for 8 hours, and then visually examined for colony formation, clear zone and diffusion zone formation. Observation of the result is shown in Table 1. Positive when the inhibitory ring was 10 mm or more.

균주 (Strains)Strains 사람 락토페리신Human lactoferricin 소락토페리신Solactoferricin 돼지락토페리신Porcine Lactoferricin 그람 음성균Gram-negative bacteria Escherichia coliEscherichia coli ++++ ++ ++++ Klebsiella pneumoniaeKlebsiella pneumoniae ++ ++ ++ Pseudomonas aeruginosaPseudomonas aeruginosa ++ ++ ++ Salmonella typhimuriumSalmonella typhimurium ++ ++ ++ 그람양성균Gram-positive bacteria Bacillus subtilisBacillus subtilis ++ ++ ++++ Streptococcus pneumoniaeStreptococcus pneumoniae ++ ++ ++ Staphyloccocus aureusStaphyloccocus aureus ++ ++ ++ Listeria monocytogenesListeria monocytogenes ++ ++ ++ 진균Fungus Saccharomyces serevisiaeSaccharomyces serevisiae ++ ++ ++ Aspergillus flavusAspergillus flavus ++ ++ ++

상기 표 1에서 "+++", "++" 및 "+"는 각각 억제환이 25 mm 이상, 20-25 mm 및 20 mm 미만인 경우이고, "-"는 성장 억제가 없는 경우이다.In Table 1, "+++", "++" and "+" are cases where the inhibitory ring is 25 mm or more, 20-25 mm and less than 20 mm, respectively, and "-" is no growth inhibition.

표 1에서 확인할 수 있듯이, 본 발명의 사람, 소 및 돼지 유래 락토페리신은 항균 활성도가 큰 차이를 나타내지는 않았으며, 그람 양성균, 그람음성균 및 진균류, 효모류 등 다양한 균주에 대하여 항균 활성을 나타내었다.As can be seen in Table 1, human, bovine and pig-derived lactoferricin of the present invention did not show a significant difference in antimicrobial activity, and showed antimicrobial activity against various strains such as Gram-positive bacteria, Gram-negative bacteria and fungi, yeasts.

한편, 도 1a는 본 발명의 인간 유래 락토페리신이 슈도모너스 애루지노자 및 바실러스 섭틸리스의 성장을 억제하여 억제환을 나타냄을 보여준다. 도 1b는 본 발명의 소 유래 락토페리신이 슈도모너스 애루지노자 및 바실러스 섭틸리스의 성장을 억제하여 억제환을 나타냄을 보여준다. 또한, 도 1c는 본 발명의 돼지 유래 락토페리신이 대장균, 슈도모너스 애루지노자 및 바실러스 섭틸리스의 성장을 억제하여 억제환을 나타냄을 보여준다.On the other hand, Figure 1a shows that the human-derived lactoferricin of the present invention inhibits the growth of Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis to show an inhibitory ring. Figure 1b shows that the bovine-derived lactoferricin of the present invention inhibits the growth of Pseudomonas aeruginosa and Bacillus subtilis, indicating an inhibitory ring. In addition, Figure 1c shows that the pig-derived lactoferricin of the present invention inhibits the growth of Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, and Bacillus subtilis to show inhibitory ring.

이상으로 본 발명의 특정한 부분을 상세히 기술하였는 바, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 이러한 구체적인 기술은 단지 바람직한 구현예일 뿐이며, 이에 본 발명의 범위가 제한되는 것이 아닌 점은 명백하다. 따라서, 본 발명의 실질적인 범위는 첨부된 청구항과 그의 등가물에 의하여 정의된다고 할 것이다.Having described the specific part of the present invention in detail, it is apparent to those skilled in the art that the specific technology is merely a preferred embodiment, and the scope of the present invention is not limited thereto. Thus, the substantial scope of the present invention will be defined by the appended claims and equivalents thereof.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 락토페리신을 코딩하는 신규한 폴리뉴클레오타이드 및 이를 포함하는 재조합 락토페리신의 식물발현용 벡터를 제공한다. 또한, 본 발명은 재조합 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체 및 재조합 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체를 제공한다. 한편, 본 발명은 재조합 락토페리신의 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 락토페리신을 대량으로 저비용으로 생산할 수 있을 뿐만 아니라, 생산된 락토페리신은 다양한 미생물에 대하여 우수한 항미생물 활성을 나타내어, 의약품, 사료 및 화장품에 폭넓게 사용될 수 있다.As described in detail above, the present invention provides a novel polynucleotide encoding lactoferricin and a plant expression vector of recombinant lactoferricin comprising the same. The present invention also provides a transient transfected plant that transiently expresses recombinant lactoferricin and a transformed plant that stably expresses recombinant lactoferricin. On the other hand, the present invention provides a method for producing recombinant lactoferricin. According to the present invention, not only can lactoferricin be produced in large quantities at low cost, but the produced lactoferricin shows excellent antimicrobial activity against various microorganisms, and thus can be widely used in medicine, feed, and cosmetics.

도 1a-1c는 각각 본 발명의 인간-유래 락토페리신, 소-유래 락토페리신 및 돼지-유래 락토페리신의 항미생물 활성을 보여주는 사진.1A-1C are photographs showing the antimicrobial activity of human-derived lactoferricin, bovine-derived lactoferricin and pig-derived lactoferricin, respectively, of the present invention.

<110> NEXGENE BIOTECHNOLOGIES, INC. <120> Bovine Lactoferricin Expressed in Plants <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 72 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of human lactoferricin <220> <221> CDS <222> (1)..(72) <400> 1 atg aca aag tgc ttc caa tgg cag agg aat atg agg aag gtg cgt ggc 48 Met Thr Lys Cys Phe Gln Trp Gln Arg Asn Met Arg Lys Val Arg Gly 1 5 10 15 cct cct gtc agc tgc atc aag agg 72 Pro Pro Val Ser Cys Ile Lys Arg 20 <210> 2 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 2 Met Thr Lys Cys Phe Gln Trp Gln Arg Asn Met Arg Lys Val Arg Gly 1 5 10 15 Pro Pro Val Ser Cys Ile Lys Arg 20 <210> 3 <211> 78 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of bovine lactoferricin <220> <221> CDS <222> (1)..(78) <400> 3 atg ttc aag tgc cga cga tgg caa tgg agg atg aag aag ctg ggt gct 48 Met Phe Lys Cys Arg Arg Trp Gln Trp Arg Met Lys Lys Leu Gly Ala 1 5 10 15 cca tct atc act tgt gtg agg agg gcc ttc 78 Pro Ser Ile Thr Cys Val Arg Arg Ala Phe 20 25 <210> 4 <211> 26 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 4 Met Phe Lys Cys Arg Arg Trp Gln Trp Arg Met Lys Lys Leu Gly Ala 1 5 10 15 Pro Ser Ile Thr Cys Val Arg Arg Ala Phe 20 25 <210> 5 <211> 72 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of porcine lactoferricin <220> <221> CDS <222> (1)..(72) <400> 5 atg tcc aag tgc cgc cag tgg caa tct aag atc aga aga acg aat ccc 48 Met Ser Lys Cys Arg Gln Trp Gln Ser Lys Ile Arg Arg Thr Asn Pro 1 5 10 15 atc ttc tgc atc agg agg gcg tcg 72 Ile Phe Cys Ile Arg Arg Ala Ser 20 <210> 6 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 6 Met Ser Lys Cys Arg Gln Trp Gln Ser Lys Ile Arg Arg Thr Asn Pro 1 5 10 15 Ile Phe Cys Ile Arg Arg Ala Ser 20<110> NEXGENE BIOTECHNOLOGIES, INC. <120> Bovine Lactoferricin Expressed in Plants <160> 6 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 72 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of human lactoferricin <220> <221> CDS (222) (1) .. (72) <400> 1 atg aca aag tgc ttc caa tgg cag agg aat atg agg aag gtg cgt ggc 48 Met Thr Lys Cys Phe Gln Trp Gln Arg Asn Met Arg Lys Val Arg Gly 1 5 10 15 cct cct gtc agc tgc atc aag agg 72 Pro Pro Val Ser Cys Ile Lys Arg 20 <210> 2 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 2 Met Thr Lys Cys Phe Gln Trp Gln Arg Asn Met Arg Lys Val Arg Gly 1 5 10 15 Pro Pro Val Ser Cys Ile Lys Arg 20 <210> 3 <211> 78 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of bovine lactoferricin <220> <221> CDS (222) (1) .. (78) <400> 3 atg ttc aag tgc cga cga tgg caa tgg agg atg aag aag act ctg ggt gct 48 Met Phe Lys Cys Arg Arg Trp Gln Trp Arg Met Lys Lys Leu Gly Ala 1 5 10 15 cca tct atc act tgt gtg agg agg gcc ttc 78 Pro Ser Ile Thr Cys Val Arg Arg Ala Phe 20 25 <210> 4 <211> 26 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 4 Met Phe Lys Cys Arg Arg Trp Gln Trp Arg Met Lys Lys Leu Gly Ala 1 5 10 15 Pro Ser Ile Thr Cys Val Arg Arg Ala Phe 20 25 <210> 5 <211> 72 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> the nucleotide sequence of porcine lactoferricin <220> <221> CDS (222) (1) .. (72) <400> 5 atg tcc aag tgc cgc cag tgg caa tct aag atc aga aga aga acg aat ccc 48 Met Ser Lys Cys Arg Gln Trp Gln Ser Lys Ile Arg Arg Thr Asn Pro 1 5 10 15 atc ttc tgc atc agg agg gcg tcg 72 Ile Phe Cys Ile Arg Arg Ala Ser 20 <210> 6 <211> 24 <212> PRT <213> Artificial Sequence <400> 6 Met Ser Lys Cys Arg Gln Trp Gln Ser Lys Ile Arg Arg Thr Asn Pro 1 5 10 15 Ile Phe Cys Ile Arg Arg Ala Ser 20

Claims (9)

서열목록 제 3 서열에 기재된 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 소-유래 락토페리신을 코딩하는 폴리뉴클레오타이드.A polynucleotide encoding bovine-derived lactoferricin comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 3 sequence. (ⅰ) 상기 제 1 항의 폴리뉴클레오타이드; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 폴리뉴클레오타이드에 작동적으로 연결되며 식물세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (ⅲ) 식물세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위를 포함하는 소-유래 락토페리신의 식물발현용 벡터.(Iii) the polynucleotide of claim 1; (Ii) a promoter operably linked to the polynucleotide of (iii) and acting on plant cells to form RNA molecules; And (iii) a 3'-non-detoxification site that acts on plant cells to cause 3'-end polyadenylation of the RNA molecule. 다음의 단계를 포함하는 재조합 소-유래 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체의 제조방법: A method for preparing a transient transfected plant that expresses recombinant bovine-derived lactoferricin temporarily comprising the following steps: (a) 상기 제 2 항의 식물발현용 벡터를 식물체의 식물세포로 도입되는 단계; 및 (a) introducing the plant expression vector of claim 2 into a plant cell of a plant; And (b) 상기 식물세포에 유전자 도입이 되었는지 여부를 확인하는 단계. (b) confirming whether the gene has been introduced into the plant cell. 상기 제 3 항의 방법에 의해 제조된 재조합 소-유래 락토페리신을 일시적으로 발현하는 일시적 형질감염 식물체.A transient transfected plant transiently expressing recombinant bovine-derived lactoferricin prepared by the method of claim 3. 다음의 단계를 포함하는 재조합 소-유래 락토페리신의 제조방법:A method for preparing a recombinant bovine-derived lactoferricin comprising the following steps: (a) 상기 제 2 항의 식물발현용 벡터를 식물세포로 도입되는 단계; (a) introducing the plant expression vector of claim 2 into a plant cell; (b) 상기 식물세포에 유전자 도입이 되었는 지 여부를 확인하는 단계; 및 (b) confirming whether the gene has been introduced into the plant cell; And (c) 유전자가 도입된 식물세포를 포함하는 식물체로부터 재조합 락토페리신을 수득하는 단계.(c) obtaining recombinant lactoferricin from a plant comprising plant cells into which the gene has been introduced. 다음의 단계를 포함하는 재조합 소-유래 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체의 제조방법: A method of producing a transgenic plant stably expressing recombinant bovine-derived lactoferricin comprising the following steps: (a) 상기 제 2 항의 식물발현용 벡터를 식물세포에 도입하는 단계; (a) introducing the plant expression vector of claim 2 into a plant cell; (b) 형질전환된 식물세포를 선별하는 단계; 및 (b) selecting the transformed plant cells; And (c) 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물체를 재분화시켜 형질전환 식물체를 수득하는 단계.(c) regenerating the plant from the transformed plant cells to obtain a transformed plant. 상기 제 6 항의 방법에 의해 제조된 재조합 소-유래 락토페리신을 안정되게 발현하는 형질전환 식물체.A transgenic plant stably expressing recombinant bovine-derived lactoferricin prepared by the method of claim 6. 다음의 단계를 포함하는 재조합 소-유래 락토페리신의 제조방법: A method for preparing a recombinant bovine-derived lactoferricin comprising the following steps: (a) 상기 제 2 항의 식물발현용 벡터를 식물세포에 도입하는 단계; (a) introducing the plant expression vector of claim 2 into a plant cell; (b) 형질전환된 식물세포를 선별하는 단계; (b) selecting the transformed plant cells; (c) 상기 형질전환된 식물세포로부터 식물체를 재분화시켜 형질전환 식물체를 수득하는 단계; 및 (c) regenerating the plant from the transformed plant cells to obtain a transformed plant; And (d) 상기 형질전환 식물체로부터 재조합 락토페리신을 수득하는 단계.(d) obtaining recombinant lactoferricin from the transgenic plant. 상기 제 5 항 또는 제 8 항의 방법에 의해 제조된 재조합 소-유래 락토페리신.Recombinant bovine-derived lactoferricin prepared by the method of claim 5 or 8.
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