KR20060040494A - Method for screening a substance capable of inhibiting either or both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a host cell transformed with a dna encoding all enzymes associated with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated indogenous nonmevalonate pathway - Google Patents

Method for screening a substance capable of inhibiting either or both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a host cell transformed with a dna encoding all enzymes associated with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated indogenous nonmevalonate pathway Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시킴으로써 얻어지는, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 외래 메발론산 경로를 가지고 있고, 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있는 형질전환된 숙주세포 및 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포를 시험 물질의 존재하에서 배양하는 단계를 포함하는, 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법을 제공한다.In the present invention, a mevalonic acid pathway of a cell having a mevalonic acid pathway in a host cell having only a non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) and one or more genes of the non-mevalonic acid pathway is inactivated Transformed host cells which have foreign mevalonic acid pathways as biosynthetic pathways of isopentenyl diphosphate (IPP), which are obtained by introducing DNA encoding all enzymes involved in Mevalonic acid comprising the step of culturing host cells in the presence of a test substance having only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) and the gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated How to search for substances that inhibit either or both pathways and nonmevalonic acid pathways Provided.

메발론산, 메발론산 경로, 비메발론산 경로Mevalonic acid, mevalonic acid pathway, nonmevalonic acid pathway

Description

내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있고, 외래 메발론산 경로에 관련되는 모든 효소를 코딩하는 DNA로 형질전환된 숙주세포를 이용한 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법{Method for screening a substance capable of inhibiting either or both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a host cell transformed with a DNA encoding all enzymes associated with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated indogenous nonmevalonate pathway}The intrinsic nonmevalonic acid pathway is inactivated and inhibits either or both of the mevalonic acid pathway and the nonmevalonic acid pathway using a host cell transformed with DNA that encodes all enzymes involved in the foreign mevalonic acid pathway. {Method for screening a substance capable of inhibiting either or both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a host cell transformed with a DNA encoding all enzymes associated with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated indogenous nonmevalonate pathway}

도 1은 IPP의 생합성 경로로서 메발론산 경로 및 비메발론산 경로를 나타내는 도면이다. 1 is a diagram showing a mevalonic acid pathway and a non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of IPP.

도 2는 본 발명의 메발론산 대장균 ΔispC 균주를 포스미도마이신 또는 심바스타틴 의 존재하에서 배양한 결과를 나타내는 도면이다.Figure 2 is a view showing the result of culturing the melononic acid E. coli ΔispC strain of the present invention in the presence of fosmidomycin or simvastatin.

본 발명은 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있고, 외래 메발론산 경로에 관련된 모든 효소를 코딩하는 DNA가 도입된 형질전환된 숙주세포를 이용한 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 탐 색하는 방법에 관한 것이다. In the present invention, either or both of the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway using a transformed host cell into which the intrinsic non-mevalonic acid pathway is inactivated and DNA encoding all enzymes related to the foreign mevalonic acid pathway are introduced. It relates to a method of searching for a substance that inhibits the.

이소프레노이드 (isoprenoid)는 공통의 생합성 기원 즉, 단일 전구체인 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)를 갖는 아주 다양한 천연 산물의 군이다. 이소프레노이드 천연산물의 군에는 5 탄소화합물인 IPP로부터 생합성적으로 파생되는 모든 물질이 포함된다. 이소프레노이드는 테르핀 (terpene) 또는 테르페노이드 (terpenoid)라고도 한다.Isoprenoids are a group of a wide variety of natural products having a common biosynthetic origin, i.e., isopentenyl diphosphate (IPP), which is a single precursor. The group of isoprenoid natural products includes all substances derived biosynthetically from the five carbon compound IPP. Isoprenoid is also called terpene or terpenoid.

이소프레노이드의 생합성 경로로서 메발론산 경로 및 비메발론산 경로가 알려져 있다. 메발론산 경로는 대부분의 진핵생물 (예, 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)), 식물 세포의 세포질, 일부 박테리아 (예, 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) 및 파라코커스 제악산티니파시엔스 (Paracoccus zeaxanthinifaciens)) 및 말라리아 세포에 존재하는 것으로 알려져 있다. 비메발론산 경로는 대부분의 박테리아 (예, 대장균), 식물 세포의 색소체 (plastid)에 존재한다. 식물 세포와 방선균은 이들 두 가지 경로를 모두 가지고 있는 것으로 알려져 있다. As the biosynthetic pathway of isoprenoids, the mevalonic acid pathway and the nonmevalonic acid pathway are known. The mevalonic acid pathway is most eukaryotic (e.g. Saccharomyces cerevisiae ), the cytoplasm of plant cells, some bacteria (e.g. Streptococcus pneumoniae ) and paracoccal zeaxanthinipaci Paracoccus zeaxanthinifaciens ) and malaria cells. The nonmevalonic acid pathway is present in most bacteria (eg, E. coli), the plastids of plant cells. Plant cells and actinomycetes are known to have both of these pathways.

종래 메발론산 경로에 관련된 여러 단계들이 알려져 있었다. 종래 알려진 메발론산 경로는, 아세토아세틸-CoA 티올라제, HMG-CoA 신타제, HMG-CoA 리덕타제, MVA 키나제, MVAP 키나제, MVAPP 데카르복실라제 및 IPP 이소머라제에 의한 반응 단계로 구성된다 (도 1A 참조). 그람 양성 박테리아인 스트렙토코커스 뉴모니애에서는 상기 효소는 각각 atoB, mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2mvaD 유전자에 의하여 코딩되는 것으로 알려져 있다. 또한, mvaK1, mvaK2mvaD 유전자들 (Genbank accession No. AF290098)과 mvaSmvaA 유전자들 (Genbank accession No. AF290099)은 각각 하나의 오페론으로 염색체 상에 존재한다. 또한, 그람 음성 박테리아인 파라코커스 제악산티니파시엔스 (Paracoccus zeaxanthinifaciens)에 있어서, 아세토아세틸-CoA로부터 IPP 합성에 관련되는 효소는 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 mvaD 유전자에 의하여 코딩되고, 이들 모두 하나의 오페론 (Genbank accession No. AJ431696)을 형성하는 것으로 알려져 있다. 또한, 진핵 세포인 사카로마이세스 세레비지애에 있어서, 아세토아세틸-CoA로부터 IPP 합성에 관련되는 효소는 HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648) 및 ERG19 (Genbank accession No. X97557) 유전자에 의하여 코딩되며, 각각 별도의 오페론에 존재하는 것으로 알려져 있다. Several steps related to the mevalonic acid pathway have been known. The known mevalonic acid pathway consists of a reaction step by acetoacetyl-CoA thiolase, HMG-CoA synthase, HMG-CoA reductase, MVA kinase, MVAP kinase, MVAPP decarboxylase and IPP isomerase ( See FIG. 1A). In Gram-positive bacteria Streptococcus pneumoniae, the enzyme is known to be encoded by the atoB , mvaS , mvaA , mvaK1 , mvaK2 and mvaD genes, respectively. In addition, mvaK1 , mvaK2 and mvaD genes (Genbank accession No. AF290098) and mvaS and mvaA genes (Genbank accession No. AF290099) are each present on the chromosome with one operon. In addition, the Gram-negative bacterium Paracacus zeaxanthinipanciens In Paracoccus zeaxanthinifaciens , enzymes involved in IPP synthesis from acetoacetyl-CoA are encoded by the mvaS , mvaA , mvaK1 , mvaK2 and mvaD genes, all of which form one operon (Genbank accession No. AJ431696). Known. Further, in the eukaryotic cell is Saccharomyces process as MY three Levy jiae, the enzyme according to the IPP is synthesized from acetoacetyl -CoA is HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648) and ERG19 (Genbank accession No. X97557) genes, each known to exist in separate operons.

종래 비메발론산 경로에 관련된 여러 단계들이 또한 알려져 있었다. 종래 알려진 비메발론산 경로는, DXP 신타제, DXP 리덕토이소머라제, CDP-ME 신타제, CDP-ME 키나제, MECP 신타제, HMBPP 신타제 및 HMBPP 리덕타제에 의한 반응 단계로 구성된다 (도 1B 참조). 그람 음성 박테리아인 대장균에서는 상기 효소는 각각 dxs (Genbank accession No. AF035440), ispC (Genbank accession No. AB013300), ispD (Genbank accession No. AF230736), ispE (Genbank accession No. AF216300), ispF (Genbank accession No. AE000219), ispG (Genbank accession No. AE000338) 및 ispH (Genbank accession No. AE000113) 유전자에 의하여 코딩되는 것으로 알려져 있다. Several steps related to the conventional nonmevalonic acid pathway have also been known. The known nonmevalonic acid pathway consists of a reaction step by DXP synthase, DXP reductoisomerase, CDP-ME synthase, CDP-ME kinase, MECP synthase, HMBPP synthase and HMBPP reductase (FIG. 1B). In E. coli, a gram-negative bacterium, the enzymes are dxs (Genbank accession No. AF035440), ispC (Genbank accession No. AB013300), ispD (Genbank accession No. AF230736), ispE (Genbank accession No. AF216300), and ispF (Genbank accession). No. AE000219), ispG (Genbank accession No. AE000338) and ispH (Genbank accession No. AE000113) genes are known to be encoded.

메발론산 경로 또는 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색하는 방법은 각 경로에 관여하는 효소를 분리하고, 분리된 효소와 시험 물질을 인 비트로 (in vitro)에서 반응시켜 효소 활성을 저해하는지 여부를 결정함으로써 이루어질 수 있다. 또한, 메발론산 경로 또는 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색하는 방법은 상기 메발론산 경로 또는 비메발론산 경로에 관련되는 효소를 코딩하는 유전자에 변이를 갖는 변이 균주를 이용함으로써 이루어질 수 있다. 예를 들면, 국제특허 공개 제WO02/31120호에는 신규한 항생제 및 제초제를 탐색하는데 사용될 수 있는 형질도입된 박테리아 숙주세포 및 그를 이용한 항생제 및 제초제를 탐색하는 방법이 개시되어 있다. 상기 형질도입된 박테리아 숙주세포는 비메발론산 경로의 파괴된 제1 내재적 유전자 및 상기 파괴된 제1 유전자를 기능적으로 대신하는 전이유전자 (transgene)을 포함한다. 상기 형질도입된 박테리아 숙주세포에는 메발론산 (MVA) 경로의 필수적인 유전자를 포함하는 미니 오페론이 또한 도입될 수 있다. 상기 형질도입된 박테리아 숙주세포를 이용하여 항생제 및 제초제를 탐색하는 방법은 상기 파괴된 제1 유전자를 구제하는 화학적 보충물을 포함하는 배지 중에서 상기 균주를 배양하는 단계를 포함한다. 이 방법에 의하면 상기 형질도입된 박테리아 숙주세포를 시험 물질의 존재하에서 배양함으로써 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 항생제 및 제초제를 탐색할 수 있다. 그러나, 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질만을 탐색할 수 있으며, 배지에는 항상 상기 파괴된 제1 유전자를 구제할 수 있는 화학적 보충물과 상기의 미니 오페론의 작용을 위한 메발론산을 포함하고 있어야 한다. 미국특허 공개 제2003/0170662호에는 IPP와 DMAPP의 생합성 경로로서 메발로네이트 경로 및 비메발로네이트 경로 모두를 사용할 수 있는 개체를 이용함으로써 비메발로네이트 경로를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색하는 방법을 개시하고 있다. 상기 메발로네이트 경로 및 비메발로네이트 경로 모두를 사용할 수 있는 개체는 메발론산의 존재하에서만 메발로네이트 경로를 사용할 수 있는 개체 또는 부존재하에서도 메발로네이트 경로를 사용할 수 있는 개체들이다. 구체적으로 상기 탐색 방법은 메발론산의 존재하에서만 메발로네이트 경로를 이용할 수 있는 개체를 메발론산의 존재 또는 부존재하에서 시험물질을 포함하는 배지 중에서 배양하고, 메발론산의 존재하에서는 생육하나 메발론산 부존재하에서는 생육하지 않는 물질을 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질로 선발한다. 또한, 상기 탐색 방법은 메발론산의 부재하에서도 메발로네이트 경로를 이용할 수 있는 형질전환 개체와 비메발론산 경로만을 갖는 야생균주를 메발론산의 부존재하에서 시험물질을 포함하는 배지 중에서 배양하고, 메발론산 경로가 없는 야생균주의 생육만을 저해하는 물질을 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질로 선발한다. 본 방법에 의하면, 한 종류의 세포를 이용하여 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색할 경우에는 메발론산을 배지에 첨가해야하고 두 종류의 세포를 이용하는 경우에는 메발론산을 첨가할 필요는 없다. 그러나, 본 방법에 의하면 두가지 경우에서 모두 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질만을 탐색할 수 있다. In order to search for substances that specifically inhibit the mevalonic acid pathway or the non-mevalonic acid pathway, the enzymes involved in each pathway are isolated and the enzyme activity is inhibited by reacting the isolated enzyme with the test substance in vitro . By determining whether or not. In addition, the method of searching for a substance that specifically inhibits the mevalonic acid pathway or the non-mevalonic acid pathway may be made by using a variant strain having a mutation in a gene encoding an enzyme related to the mevalonic acid pathway or the non-mevalonic acid pathway. have. For example, WO 02/31120 discloses transduced bacterial host cells that can be used to search for novel antibiotics and herbicides and methods for searching for antibiotics and herbicides using the same. The transduced bacterial host cell comprises a disrupted first intrinsic gene of the nonmevalonic acid pathway and a transgene that functionally replaces the disrupted first gene. The transduced bacterial host cell may also be introduced with a mini operon comprising an essential gene of the mevalonic acid (MVA) pathway. The method of searching for antibiotics and herbicides using the transduced bacterial host cells includes culturing the strain in a medium comprising a chemical supplement to rescue the disrupted first gene. According to this method, antibiotics and herbicides which specifically inhibit the non-mevalonic acid pathway can be searched by culturing the transduced bacterial host cells in the presence of a test substance. However, only substances that specifically inhibit the non-mevalonic acid pathway can be searched for, and the medium always contains a chemical supplement capable of rescue of the destroyed first gene and mevalonic acid for the action of the mini-operon. Should be U.S. Patent Publication No. 2003/0170662 discloses a method for searching for substances that specifically inhibit the non-mevalonate pathway by using individuals that can use both the mevalonate and non-mevalonate pathways as biosynthetic pathways of IPP and DMAPP. It is starting. Individuals that can use both the mevalonate and non-mevalonate pathways are those who can use the mevalonate route only in the presence of mevalonic acid or those who can use the mevalonate route in the absence. Specifically, the search method is to culture the individual that can use the mevalonate route only in the presence of mevalonic acid in the medium containing the test substance in the presence or absence of mevalonic acid, grow in the presence of mevalonic acid, but in the absence of mevalonic acid Substances that do not grow are selected as substances that specifically inhibit the non-mevalonic acid pathway. In addition, the search method is cultured in the medium containing the test substance in the absence of mevalonic acid and transformed individuals that can use the mevalonate pathway in the absence of mevalonic acid and wild strain having only the non-mevalonic acid pathway, mevalonic acid Substances that inhibit only the growth of wild strains without pathways are selected as substances that specifically inhibit the non-mevalonic acid pathway. According to this method, when searching for a substance that specifically inhibits the non-mevalonic acid pathway using one cell, mevalonic acid should be added to the medium, and mevalonic acid should be added when using two types of cells. There is no. However, the present method can only search for substances that specifically inhibit the non-mevalonic acid pathway in both cases.

따라서, 상기한 종래 기술에 의하더라도 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질를 탐색하는 동시에 메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색하 는 방법에 대한 요구는 여전히 남아 있다.Therefore, there is still a need for a method of searching for a substance that specifically inhibits the mevalonic acid pathway, while at the same time searching for a substance that specifically inhibits the non-mevalonic acid pathway.

본 발명의 목적은 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있고, 외래 메발론산 경로에 관련된 모든 효소를 코딩하는 DNA가 도입된 균주를 이용하여 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법을 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to employ either or both of the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway using strains in which the intrinsic non-mevalonic acid pathway is inactivated and DNA encoding all enzymes involved in the foreign mevalonic acid pathway is introduced. It is to provide a method for searching for inhibitors.

본 발명의 일 양상은 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시킴으로써 얻어지는, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 외래 메발론산 경로를 가지고 있고, 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있는 형질전환된 숙주세포 및 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포를 시험 물질의 존재하에서 배양하는 단계를 포함하는, 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법을 제공한다.One aspect of the present invention is a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) of a cell having a mevalonic acid pathway in a host cell having only the non-mevalonic acid pathway and at least one gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated. The biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), obtained by introducing DNA encoding all enzymes involved in the mevalonic acid pathway, has a foreign mevalonic acid pathway, and the intrinsic nonmevalonic acid pathway is inactivated and transformed. Culturing host cells in the presence of a test substance having only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of the host cell and isopentenyl diphosphate (IPP) and the gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated. Search for substances that inhibit either or both of the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway Provide a way to.

본 발명의 방법에 사용되는 상기 숙주세포는 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 것이면 어느 것이나 포함된다. 예를 들면, 대장균, 살모넬라 티피뮤리움 (Salmonella typimurium) 및 플라즈모디움 팔시파룸 (Plasmodium falsiparum)이 포함되나 이들 예에 한정되는 것은 아니다. The host cell used in the method of the present invention contains only the non-mevalonic acid pathway as the biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), and any one of the non-mevalonic acid pathways is inactivated. . For example, E. coli, Salmonella typimurium , and Plasmodium falsiparum are included, but are not limited to these examples.

본 발명의 방법에 사용되는 상기 숙주세포는 내재적 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 것이다. 유전자를 불활성화하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들면, 위치특이적 돌연변이유발 (site specific mutagenesis) 및 상동재조합에 의한 돌연변이 유발법 등이 사용될 수 있다. 상동재조합에 의한 돌연변이 유발법에 의하면, 불활성화시키고자 하는 유전자와 상동서열을 포함하나 일부 서열이 결실되어 있는 DNA를 숙주세포에 도입하고, 세포 내에서 상동재조합이 일어나게 한 다음 불활성화된 세포를 선별함으로써 제조할 수 있다. 불활성화되는 유전자는 내재적 비메발론산 경로에 관여하는 임의의 효소를 코딩하는 유전자일 수 있다. 예를 들면, 1-데옥시-D-자일룰로즈 5-포스페이트 (DXP) 신타제, DXP 리덕토이소머라제, CDP-메틸-D-에리쓰리톨-4-포스페이트 (CDP-ME) 신세타제, CDP-ME 키나제, MECDP 신타제, HMB-PP 신타제 및 HMB-PP 리덕타제를 코딩하는 DNA 군으로 부터 선택되는 하나 이상의 DNA일 수 있다. 이들 DNA에는 예를 들면, E.colidxs (Genbank accession No. AF035440), ispC (Genbank accession No. AB013300), ispD (Genbank accession No. AF230736), ispE (Genbank accession No. AF216300), ispF (Genbank accession No. AE000219), ispG (Genbank accession No. AE000338) 및 ispH (Genbank accession No. AE000113) 유전자일 수 있으며, 바람직하게는 ispC (Genbank accession No. AB013300)이다. The host cell used in the method of the present invention is one or more genes of the intrinsic nonmevalonic acid pathway are inactivated. Methods of inactivating genes are well known in the art. For example, site specific mutagenesis and mutagenesis by homologous recombination may be used. According to the method of mutagenesis by homologous recombination, DNA containing the gene to be inactivated and homologous sequence but partly deleted is introduced into the host cell, homologous recombination occurs within the cell, and then the inactivated cell is removed. It can manufacture by selecting. The gene to be inactivated may be a gene encoding any enzyme involved in the intrinsic nonmevalonic acid pathway. For example, 1-deoxy-D-xylulose 5-phosphate (DXP) synthase, DXP reductoisomerase, CDP-methyl-D-erythritol-4-phosphate (CDP-ME) synthetase , CDP-ME kinase, MECDP synthase, HMB-PP synthase and HMB-PP reductase. These DNAs include, for example, E. coli dxs (Genbank accession No. AF035440), ispC (Genbank accession No. AB013300), ispD (Genbank accession No. AF230736), ispE (Genbank accession No. AF216300), ispF (Genbank). accession No. AE000219), ispG (Genbank accession No. AE000338) and ispH (Genbank accession No. AE000113) genes, preferably ispC (Genbank accession No. AB013300).

본 발명의 방법에 사용되는 상기 형질전환된 숙주세포는 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입하여 얻어진 것이다. 상기 메발론산 경로를 갖는 세포는 메발론산 경로를 갖는 것이면 특별히 한정되지 않으며 예를 들면, 스트렙토코커스 뉴모니애, 파라코커스 제악산티니파시엔스 및 사카로마이세스 세레비지애가 포함될 수 있다. 본 발명에 있어서, "메발론산 경로에 관여하는 모든 효소"란 메발론산 경로에 필수적으로 관여하는 효소로서 아세토아세틸-CoA로부터 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)를 합성하는 데에 관여하는 모든 효소를 의미한다. 따라서, 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 (a) 3-히드록시-3-메틸글루타릴-코엔자임 A (HMG-CoA) 신타제 (EC 4.1.3.5), (b) HMG-CoA 리덕타제 (EC 1.1.1.34), (c) 메발로네이트 키나제 (EC 2.7.1.36), (d) 포스포메발로네이트 키나제 (EC 2.7.4.2) 및 (e) 메발로네이트 디포스페이트 디카르복실라제 (EC 4.1.1.33)를 코딩하는 DNA일 수 있다. 상기 DNA에는 아세토아세틸 CoA 티올라제 (EC 2.3.1.9) 및 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP) 이소머라제 (EC 5.3.3.2)를 코딩하는 DNA가 더 포함될 수 있다. 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 예를 들면, 알칼리젠스 유트로푸스 (Alcaligenes eutrophus) H16 유래의 phbA 유전자 (Genbank accession No. J04987), 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2mvaD 유전자 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 포함하는 DNA, 파라코커스 제악산티니파시엔스의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaDidi 유전자를 포함하는 DNA, 또는 사카로마이세스 세레비지애의 HMGS, HMG1, ERG12, ERG8, ERG19 및 대장균 유 래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 포함하는 DNA일 수 있다. The transformed host cell used in the method of the present invention is a DNA encoding all the enzymes involved in the mevalonic acid pathway of a cell having a mevalonic acid pathway in a host cell in which one or more genes of the non-mevalonic acid pathway are inactivated. It is obtained by introduction. The cells having the mevalonic acid pathway are not particularly limited as long as they have the mevalonic acid pathway, and for example, Streptococcus pneumoniae, Paracoccus zeaxanthinipassiens and Saccharomyces cerevisiae may be included. In the present invention, "all enzymes involved in the mevalonic acid pathway" refers to all enzymes involved in synthesizing isopentenyl diphosphate (IPP) from acetoacetyl-CoA as essential enzymes involved in the mevalonic acid pathway. do. Thus, the DNA encoding all of the enzymes involved in the mevalonic acid pathway is (a) 3-hydroxy-3-methylglutaryl-coenzyme A (HMG-CoA) synthase (EC 4.1.3.5), (b) HMG-CoA reductase (EC 1.1.1.34), (c) mevalonate kinase (EC 2.7.1.36), (d) phosphomevalonate kinase (EC 2.7.4.2) and (e) mevalonate diphosphate dica DNA encoding the reboxylase (EC 4.1.1.33). The DNA may further include DNA encoding acetoacetyl CoA thiolase (EC 2.3.1.9) and isopentenyl diphosphate (IPP) isomerase (EC 5.3.3.2). DNA encoding all the enzymes involved in the mevalonic acid pathway is, for example, phbA gene from Alcaligenes eutrophus H16 (Genbank accession No. J04987), mvaS from Streptococcus pneumoniae , mvaA , mvaK1, mvaK2 and mvaD idi gene and the gene of Escherichia coli-derived DNA containing (Genbank accession No. AF119715), Paracoccus claim aksan Tiny Pacific Enschede of mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, DNA containing the idi gene and mvaD, Or DNA including HMGS , HMG1 , ERG12 , ERG8 , ERG19 and E. coli-derived idi gene (Genbank accession No. AF119715) from Saccharomyces cerevisiae.

숙주세포에 DNA를 도입하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들면, 형질전환, 형질감염, 형질도입, 전기천공 및 입자충돌법 등이 사용될 수 있으나, 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 도입되는 상기 DNA는 코딩 서열 뿐만 아니라 상기 코딩 서열의 상류 (5′-비코딩 서열), 내부 및 하류 (3′-비코딩 서열)에 위치하는 조절서열을 포함한다. 상기 조절서열은 전사, RNA 가공 또는 안정성, 또는 연관된 코딩 서열의 번역에 영향을 미친다. 상기 조절에는 프로모터, 번역 리더 서열, 인트론, 폴리아데닐레이션 인지 서열, RNA 가공 부위, 효과기 (effector) 결합 부위 및 스템-루프 구조가 포함될 수 있다. 도입되는 DNA는 DNA 그 자체 또는 운반체에 삽입된 상태로 숙주세포에 도입될 수 있다. 상기 운반체에는 "플라스미드", "벡터" 및 "카세트"가 포함될 수 있으며, 이들은 세포의 중심 대사의 일부분이 아닌 유전자를 종종 가지고 있으며, 보통 2중가닥 원형 DNA 단편인 염색체외 요소를 말한다. 본 명세서에서 "플라스미드", "벡터" 및 "카세트"는 상호 교환가능하게 사용된다. 상기 요소는 많은 뉴클레오티드 서열이 연결되거나 재조합되어진 독특한 구조체로서 프로모터 및 적합한 3′비번역 서열과 함께 선택된 유전자 산물을 코딩하는 DNA를 세포에 도입시킬 수 있는, 임의의 원천으로부터 유래된 독립적으로 복제하는 서열, 게놈 삽입 서열, 파지 또는 뉴클레오티드 서열, 선형 또는 원형, 단일 또는 2중가닥의 DNA 또는 RNA일 수 있다. 바람직하게는, 상기 벡터는 pBAD24, pSTV28, 또는 pBBR1MCS이다.Methods of introducing DNA into host cells are well known in the art. For example, transformation, transfection, transduction, electroporation and particle collision may be used, but are not limited to these examples. The DNA to be introduced includes not only the coding sequence but also regulatory sequences located upstream (5′-noncoding sequence), inside and downstream (3′-noncoding sequence) of the coding sequence. The regulatory sequence affects transcription, RNA processing or stability, or translation of the associated coding sequence. Such regulation may include promoters, translation leader sequences, introns, polyadenylation recognition sequences, RNA processing sites, effector binding sites, and stem-loop structures. The DNA to be introduced may be introduced into the host cell while being inserted into the DNA itself or the carrier. Such carriers may include “plasmids”, “vectors” and “cassettes,” which refer to extrachromosomal elements that often have genes that are not part of the cell's central metabolism and are usually double-stranded circular DNA fragments. As used herein, "plasmid", "vector" and "cassette" are used interchangeably. The element is a unique construct from which a large number of nucleotide sequences are linked or recombined and is an independently replicating sequence derived from any source capable of introducing into the cell DNA encoding a selected gene product with a promoter and a suitable 3 ′ untranslated sequence. , Genomic insertion sequences, phage or nucleotide sequences, linear or circular, single or double stranded DNA or RNA. Preferably, the vector is pBAD24, pSTV28, or pBBR1MCS.

본 발명의 방법은 상기 형질전환된 숙주세포의 생육은 저해하지만 상기 비메 발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육은 저해하지 않는 시험 물질은 메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method of the present invention inhibits the growth of the transformed host cell but does not inhibit the growth of the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated is a candidate that specifically inhibits the mevalonic acid pathway. The method may further include selecting a material.

또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 숙주세포의 생육은 저해하지 않지만 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육은 저해하는 시험 물질은 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다. In addition, the test method of the present invention does not inhibit the growth of the transformed host cell, but the test substance that inhibits the growth of the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated, specifically inhibits the non-mevalonic acid pathway. The method may further include selecting a candidate substance to inhibit.

또한, 본 발명의 방법은 상기 형질전환된 숙주세포 및 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육을 모두 저해하는 시험 물질은 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 모두를 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the test method of the present invention inhibits both the growth of the transformed host cell and the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated inhibits both the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway. The method may further include selecting a candidate substance.

본 발명의 방법에 있어서, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포는 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시키는데 사용되는 벡터에서 상기 DNA가 포함되어 있지 않은 공벡터가 도입된 것일 수 있다. 본 발명에 있어서, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포는 대조군 배양으로서 사용되는 동시에 비메발론산 특이적 저해물질을 탐색하기 위한 실험군이다. In the method of the present invention, the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated has only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), and one of the non-mevalonic acid pathways. The empty vector containing no DNA may be introduced into a vector used to introduce a DNA encoding all enzymes involved in the mevalonic acid pathway of a cell having a mevalonic acid pathway to a host cell in which the above gene is inactivated. have. In the present invention, a host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated is used as a control culture and is an experimental group for searching for non-mevalonic acid specific inhibitors.

본 발명의 방법의 일 구체예는 다음과 같다. 본 구체예에서는, ispC 유전자 의 불활성화에 의하여 내재적 비메발론산 경로가 불활성화되어 있고, 스트렙토코커스 뉴모니애, 파라코커스 제악산티니파시엔스, 또는 사카로마이세스 세레비지애 유래의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA가 도입된 대장균 (이하 "메발론산 대장균 ΔispC 균주"라 한다)과 상기 DNA를 제외한 공벡터만이 도입된 대장균 (이하 "대조군 대장균"이라 한다)을 사용한다. 먼저, 96웰 또는 384웰 플레이트에 약 200 ㎕의 LB 배지 및 시험 물질 (test substance)을 20 ㎕를 분액장치를 이용하여 2 개조로 분주한 다음, 각각 메발론산 대장균 ΔispC 균주와 대조군 대장균의 배양액 20 ㎕를 접종한다. 이때 초기 세포 농도는 OD600 값이 0.1에 해당하는 농도로 맞추고, 마이크로 플레이트 리더를 이용하여 일정한 시간 간격 (예, 배양 6 시간 및 12 시간 후)으로 세포 농도를 측정한다. 음성 대조군으로는 시험 물질 대신에 증류수 20 μl를 첨가하고, 양성 대조군으로는 메발론산 대장균 ΔispC 균주 및 대조군 균주에 대하여 각각 심바스타틴 및 포스미도마이신을 첨가한다. 배양 결과, 각각 대조군과 비교하여 시험 물질이 각 균주의 생육을 저해하는 정도를 결정한다. 배양 결과, 메발론산 대장균 ΔispC 균주가 접종된 마이크로웰 플레이트에서만 생육을 저해하는 물질은 메발론산 경로 특이적 저해물질로 판별하고, 대조군 대장균 균주가 접종된 마이크로웰 플레이트에서만 생육을 저해하는 물질은 비메발론산 경로를 특이적으로 저해물질로 판별하고, 두 마이크로웰 플레이트 모두에서 생육을 저해하는 물질은 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 모두를 저해하는 후보 물질로 판별한다.One embodiment of the method of the present invention is as follows. In this embodiment, the intrinsic non-mevalonic acid pathway is inactivated by the inactivation of the ispC gene, and the mevalonic acid pathway derived from Streptococcus pneumoniae, Paracoccus zanthic acid panifaciens , or Saccharomyces cerevisiae E. coli (hereinafter referred to as "mevalonic Escherichia coli ΔispC strain") into which DNA encoding all the enzymes involved in E. coli is introduced, and E. coli (hereinafter referred to as "control E. coli") into which only an empty vector except the DNA is introduced is used. First, 20 μl of approximately 200 μl of LB medium and test substance were dispensed into 2 wells in a 96-well or 384-well plate using a separator.Then, cultures of Mevalonic Escherichia coli ΔispC strain and Control Escherichia coli 20, respectively. Inoculate μl. At this time, the initial cell concentration is adjusted to a concentration corresponding to an OD 600 value of 0.1, and the cell concentration is measured at regular time intervals (eg, 6 hours and 12 hours after incubation) using a microplate reader. As a negative control, 20 μl of distilled water is added in place of the test substance, and as a positive control, simvastatin and fosmidomycin are added to the E. coli ΔispC strain and the control strain, respectively. As a result of the culture, the degree to which the test substance inhibits the growth of each strain is determined in comparison with the control group, respectively. As a result of the culture, the substance which inhibited growth only in the microwell plate inoculated with the E. coli ΔispC strain was determined as the mevalonic acid pathway specific inhibitor, and the substance which inhibited the growth only in the microwell plate inoculated with the control E. coli strain The lonic acid pathway is specifically identified as an inhibitor, and the substances that inhibit growth in both microwell plates are identified as candidates that inhibit both the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway.

본 발명은 또한, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시킴으로써 얻어지는, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 외래 메발론산 경로를 가지고 있고, 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있는 형질전환된 숙주세포로서, The present invention also provides a cell of a cell having a mevalonic acid pathway in a host cell having only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) and in which at least one gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated. A transgenic host that has a foreign mevalonic acid pathway as the biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) obtained by introducing DNA encoding all enzymes involved in the lonic acid pathway, and the intrinsic nonmevalonic acid pathway is inactivated. As a cell,

비메발론산 경로의 ispC (Genbank accession No. AB013300) 유전자가 불활성화되어 있는 대장균에 스트렙토코커스 뉴모니애의 mvaSmvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1, mvaK2mvaD (Genbank accession No. AF290098), 알칼리젠스 유트로푸스 H16 유래의 유래의 phbA 유전자 (Genbank accession No. J04987) 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 DNA, 파라코커스 제악산티니파시엔스의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaDidi 유전자들 (Genbank accession No. AJ431696)를 갖는 DNA 및 사카로마이세스 세레비지애의 HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) 유전자 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 DNA로 이루어지는 군으로부터 선택되는 DNA를 도입하여 얻어지는 숙주세포를 제공한다. MvaS and mvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1 , mvaK2 and mvaD (Genbank accession No. AF290098) of Streptococcus pneumoniae in Escherichia coli in which ispC (Genbank accession No. AB013300) gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated , alkali presence oil Trojan crispus H16 phbA gene derived from the origin (Genbank accession No. J04987), and the idi gene derived from E. coli (Genbank accession No. AF119715) with the DNA, Paracoccus claim aksan Tiny Pacific Enschede of mvaS, mvaA, mvaK1 , mvaK2, mvaD and idi genes (Genbank accession No. AJ431696) and a DNA having a saccharide in the My process three Levy jiae HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) gene and E. coli-derived idi gene (Genbank accession No. AF119715) obtained by introducing a DNA selected from the group consisting of Provides host cells.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실 시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, these examples are for illustrative purposes only and the scope of the present invention is not limited to these examples.

실시예 Example

이하 본 발명의 실시예에서는 메발론산 경로를 갖는 미생물인 스트렙토코커스 뉴모니애, 파라코커스 제악산티니파시엔스, 또는 사카로마이세스 세레비지애로부터 메발론산 경로에 관연하는 효소들을 코딩하는 DNA를 얻고, 이를 내재적 비메발론산 경로가 ispC 유전자의 결실에 불활성화된 대장균에 도입하여, 내재적 비메발론산 경로가 불활성화되고 외래 메발론산 경로를 갖는 대장균을 제조하였다. 다음으로, 상기 형질전환된 대장균과 상기 DNA를 제외한 공벡터로 형질전환된 내재적 비메발론산 경로를 갖는 대장균을 공지의 메발론산 경로 또는 비멜발론산 경로의 저해물질의 존재하에서 배양하여, 탐색 방법으로 유용한지를 검사하였다. 이하 본 실시예에서 본 발명의 재조합 균주를 제조하는데 사용되는 분자 생물학적 방법은 공지된 방법을 사용하였다 (J. Sambrook & D.W. Russel, (Ed.) Molecular Cloning 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press). In the following embodiment of the present invention, DNA encoding the enzymes associated with the mevalonic acid pathway from Streptococcus pneumoniae, Paracoccus t. Antifaciens, or Saccharomyces cerevisiae, This was introduced into Escherichia coli in which the intrinsic non-mevalonic acid pathway was inactivated by the deletion of the ispC gene, thereby preparing E. coli with the intrinsic non-mevalonic acid pathway inactivated and the foreign mevalonic acid pathway. Next, the transformed Escherichia coli and Escherichia coli having an intrinsic non-mevalonic acid pathway transformed with an empty vector except for the DNA are cultured in the presence of a known mevalonic acid pathway or a inhibitor of the vimevalonic acid pathway. It was checked for usefulness. Hereinafter, the molecular biological method used to prepare the recombinant strain of the present invention in this Example used a known method (J. Sambrook & DW Russel, (Ed.) Molecular Cloning 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press).

실시예 1 : 스트렙토코커스 뉴모니애 유래 메발론산 경로에 관련되는 모든 효소들을 코딩하는 DNA를 포함하는 벡터의 제조Example 1: Preparation of a vector comprising DNA encoding all enzymes involved in Streptococcus pneumoniae-derived mevalonic acid pathway

본 실시예에서는 그람 양성균인 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 메발론산 경로에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자인 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 mvaD 및 알칼리젠스 유트로푸스 H16 유래의 phbA 유전자 (Genbank accession No. J04987) 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 포함하는 복수 종의 발현벡터를 제조하였다. In this example, Gram-positive bacteria Streptococcus pneumoniae The gene coding for the enzyme involved in the mevalonic acid-derived path of mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 and mvaD and alkaline presence oil Trojan crispus H16 origin of the phbA gene (Genbank accession No. J04987), and the E. coli origin of the idi gene (Genbank accession No. AF119715) was used to prepare a plurality of expression vectors.

먼저, 스트렙토코커스 뉴모니애 염색체를 주형으로 하고, 각각 KpnI과 XbaI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 1과 2의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 mvaK1, mvaK2 mvaD 유전자를 포함하는 2.8 kb 크기의 오페론 DNA를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 KpnI/XbaI 제한효소로 절단하고, KpnI/XbaI으로 절단된 pBAD24 발현 벡터 (Genbank accession No. X81837)에 삽입하여 pDSN12D 벡터를 제조하였다. First, Streptococcus pneumoniae PCR reactions were performed using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 1 and 2, in which chromosomes were used as templates and KpnI and XbaI restriction enzyme cleavage sequences were introduced, respectively. As a result, Streptococcus pneumoniae The 2.8 kb size of operon DNA including the derived mvaK1, mvaK2 and mvaD genes were amplified. Next, the amplified DNA product was digested with KpnI / XbaI restriction enzyme and inserted into pBAD24 expression vector (Genbank accession No. X81837) digested with KpnI / XbaI to prepare a pDSN12D vector.

다음으로, 대장균 염색체 DNA를 주형으로 하고, 각각 SmaI과 SphI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 3과 4의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 0.55 kb 크기의 idi 유전자 DNA (Genbank accession No. AF119715)를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 SmaI/SphI 제한효소로 절단하고, SmaI/SphI으로 절단된 상기 pDSN12D 발현 벡터에 삽입하여 pDSN12Didi 벡터를 제조하였다. Next, PCR reactions were performed using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 3 and 4, in which E. coli chromosome DNA was used as a template and SmaI and SphI restriction enzyme cleavage sequences were introduced, respectively. As a result, idi gene DNA (Genbank accession No. AF119715) of 0.55 kb size was amplified. Next, the amplified DNA product was digested with SmaI / SphI restriction enzyme and inserted into the pDSN12D expression vector digested with SmaI / SphI to prepare a pDSN12Didi vector.

다음으로, 스트렙토코커스 뉴모니애 염색체를 주형으로 하고, 각각 EcoRI과 KpnI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 5와 6의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 mvaS mvaA 유전자를 포함하는 2.5 kb 크기의 오페론 DNA (Genbank accession No. AF290099)를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 EcoRI/KpnI 제한효소로 절단하고, EcoRI/KpnI으로 절단된 상기 pDSN12Didi 발현 벡 터에 삽입하여 pDSNSA12DI 벡터를 제조하였다. Next, Streptococcus pneumoniae PCR reactions were performed using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 5 and 6, in which the chromosomes were used as templates and EcoRI and KpnI restriction enzyme cleavage sequences were introduced, respectively. As a result, Streptococcus pneumoniae 2.5 kb of operon DNA (Genbank accession No. AF290099) containing the derived mvaS and mvaA genes were amplified. Next, the amplified DNA product was digested with EcoRI / KpnI restriction enzyme and inserted into the pDSN12Didi expression vector digested with EcoRI / KpnI to prepare a pDSNSA12DI vector.

다음으로, 알칼리젠스 유트로푸스 H16의 염색체 DNA를 주형으로 하고, 각각 NheI과 EcoRI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 7과 8의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 1.2 kb 크기의 phbA 유전자 DNA (Genbank accession No. J04987)를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 NheI/EcoRI 제한효소로 절단하고, NheI/EcoRI으로 절단된 상기 pDSNSA12DI 발현 벡터에 삽입하여 최종적으로 pDASNSA12DI 발현 벡터를 제조하였다. 얻어진 pDASNSA12DI는 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 mvaD 유전자 및 알칼리젠스 유트로푸스 H16 유래의 phbA 및 대장균 유래의 idi 유전자를 코딩하는 DNA를 포함하고 있다. Next, PCR reactions were performed using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 7 and 8, in which the chromosomal DNA of alkaligen eutropus H16 was used as a template, and introduced with NheI and EcoRI restriction enzyme cleavage sequences, respectively. As a result, a 1.2 kb phbA gene DNA (Genbank accession No. J04987) was amplified. Next, the amplified DNA product was digested with NheI / EcoRI restriction enzyme and inserted into the pDSNSA12DI expression vector digested with NheI / EcoRI to finally prepare a pDASNSA12DI expression vector. The obtained pDASNSA12DI was Streptococcus pneumoniae DNAs encoding the mvaS, mvaA , mvaK1, mvaK2 and mvaD genes derived from the phbA derived from the alkaline gene Eutropus H16 and the idi gene derived from E. coli are included.

상기 pDASNSA12DI 발현 벡터의 제조과정과 유사한 과정을 통하여, pSTV28 벡터 (Takara Shuzo Co., Ltd.)와 pBBR1MCS 벡터 (Genbank accession No. U02374)에도 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 mvaD 유전자 및 대장균 유래의 idi 유전자를 코딩하는 DNA를 도입하여 pSSNSA12DI 및 pBSNSA12DI 발현 벡터를 제조하였다. 발현벡터의 제조에 사용된 pSTV28 벡터는 저카피 수 벡터이며, pBBR1MCS 벡터는 넓은 숙주 범위를 갖는 벡터이다.Streptococcus pneumoniae to pSTV28 vector (Takara Shuzo Co., Ltd.) and pBBR1MCS vector (Genbank accession No. U02374) through a process similar to the manufacturing process of the pDASNSA12DI expression vector. By introducing the DNA encoding the mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2 idi gene and the gene and the E. coli origin of mvaD origin was prepared pSSNSA12DI and pBSNSA12DI expression vector. The pSTV28 vector used in the preparation of the expression vector is a low copy number vector and the pBBR1MCS vector is a vector with a wide host range.

실시예 2 : 파라코커스 제악산티니파시엔스 유래 메발론산 경로에 관련되는 모든 효소들을 코딩하는 DNA를 포함하는 벡터의 제조Example 2 Preparation of a Vector Containing DNA Encoding All Enzymes Associated with Paracacus zanthicipanciens Derived Mevalonic Acid Pathway

본 실시예에서는 그람 음성균인 파라코커스 제악산티니파시엔스 유래의 메발론산 경로에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자인 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaD idi 및 대장균 유래의 atoB 유전자를 포함하는 복수 종의 발현벡터를 제조하였다. In the present embodiment, the Gram-negative bacterium Paracacus zeaxanthinipineciens A plurality of expression vectors including mvaS, mvaA , mvaK1, mvaK2, mvaD and idi , which are genes encoding enzymes involved in the derived mevalonic acid pathway, and atoB genes derived from E. coli were prepared.

먼저, 파라코커스 제악산티니파시엔스 염색체를 주형으로 하고, 각각 NheI과 XbaI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 9과 10의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 파라코커스 제악산티니파시엔스 유래의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaD idi 유전자를 포함하는 6.3 kb 크기의 오페론 DNA를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 NheI/XbaI 제한효소로 절단하고, NheI/XbaI으로 절단된 pBAD24 발현 벡터에 삽입하여 pDPZSA12DI 벡터를 제조하였다. First, Paracoccus zeaksan tiffany faciens PCR reactions were carried out using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 9 and 10, in which chromosomes were used as templates and NheI and XbaI restriction enzyme cleavage sequences were introduced, respectively. As a result, Paracacus zeaksan tiffany faciens The operon DNA of 6.3 kb size including the derived mvaS, mvaA , mvaK1, mvaK2, mvaD and idi genes was amplified. Next, the amplified DNA product was digested with NheI / XbaI restriction enzyme and inserted into pBAD24 expression vector digested with NheI / XbaI to prepare a pDPZSA12DI vector.

상기 pDPZSA12DI 발현 벡터의 제조과정과 유사한 과정을 통하여, pSTV28 벡터 (Takara Shuzo Co., Ltd.)와 pBBR1MCS 벡터 (Genbank accession No. U02374)에도 파라코커스 제악산티니파시엔스 유래의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaD idi 유전자 DNA를 도입하여 pSPZSA12DI 및 pBPZSA12DI 발현 벡터를 제조하였다. 발현벡터의 제조에 사용된 pSTV28 벡터는 저카피 수 벡터이며, pBBR1MCS 벡터는 넓은 숙주 범위를 갖는 벡터이다. Through a process similar to the preparation of the pDPZSA12DI expression vector, paracoccus zeaxanthin thyfaciens is also applied to the pSTV28 vector (Takara Shuzo Co., Ltd.) and the pBBR1MCS vector (Genbank accession No. U02374). Derived mvaS, mvaA , mvaK1, mvaK2, mvaD and idi gene DNA were introduced to prepare pSPZSA12DI and pBPZSA12DI expression vectors. The pSTV28 vector used in the preparation of the expression vector is a low copy number vector and the pBBR1MCS vector is a vector with a wide host range.

실시예 3 : 사카로마이세스 세레비지애 유래 메발론산 경로에 관련되는 모든 효소들을 코딩하는 DNA를 포함하는 벡터의 제조Example 3 Preparation of a Vector Containing DNA Encoding All Enzymes Associated with Saccharomyces cerevisiae Derived Mevalonic Acid Pathway

본 실시예에서는 진핵 세포인 사카로마이세스 세레비지애 유래의 메발론산 경로에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자인 HMGS, HMG1, ERG12, ERG8ERG19 및 대장균 유래의 idi 유전자를 포함하는 복수 종의 발현벡터를 제조하였다. In this example, Saccharomyces cerevisiae, a eukaryotic cell. To prepare a plurality of types including the idi gene in the gene coding for the enzyme involved in the mevalonic acid-derived path of HMGS, HMG1, ERG12, ERG8, and ERG19, and E. coli-derived expression vector.

먼저, 사카로마이세스 세레비지애 염색체를 주형으로 하고, 각각 PstI과 HindIII, SalI과 PstI, SacI과 SmaI, NcoI과 EcoRI 및 EcoRI과 SalI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 11과 12, 서열번호 13과 14,서열번호 15와 16,서열번호 17과 18 및 서열번호 19과 20의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 각각 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 사카로마이세스 세레비지애 유래의 HMGS (mvaS에 해당), HGM1 (mvaA에 해당), ERG12 (mvaK1에 해당), ERG8 (mvaK2에 해당) 및 ERG19 (mvaD에 해당) 유전자를 포함하는 각각 1.5, 1.5, 1.3, 1.3 및 1.2 kb 크기의 DNA를 증폭하였다. First, Saccharomyces cerevisiae SEQ ID NO: 11 and 12, SEQ ID NO: 13 and 14, SEQ ID NO: 15 and PSE and HindIII, SalI and PstI, SacI and SmaI, NcoI and EcoRI and EcoRI and SalI restriction enzyme cleavage sequences introduced, respectively 16, SEQ ID NO: 17 and 18 and SEQ ID NO: 19 and 20 oligonucleotides were used as primers, respectively, PCR reaction was performed. As a result, Saccharomyces cerevisiae Derived HMGS ( corresponds to mvaS ), HGM1 ( corresponds to mvaA ), ERG12 ( corresponds to mvaK1 ), ERG8 ( corresponds to mvaK2 ) and ERG19 ( corresponds to mvaD ) DNAs of 1.5, 1.5, 1.3, 1.3 and 1.2 kb size, including genes, were amplified, respectively.

다음으로, 대장균 염색체 DNA를 주형으로 하고, 각각 SmaI과 SalI 제한효소 절단 염기서열이 도입된 서열번호 19와 20의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 0.55 kb 크기의 idi 유전자 DNA를 증폭하였다. Next, PCR reactions were performed using the oligonucleotides of SEQ ID NOs: 19 and 20, in which E. coli chromosomal DNA was used as a template and introduced with SmaI and SalI restriction enzyme cleavage sequences, respectively. As a result, idi gene DNA of 0.55 kb size was amplified.

다음으로, 상기 증폭된 DNA 산물을 각각 해당되는 제한효소로 절단하고, pTrc99A 벡터 (Genbank accession No. M22744)에 idi, HMGS, ERG8, ERG19, ERG12 HGM1의 순서로 삽입하여 pTSCSA12DI를 제조하였다. Next, pTSCSA12DI was prepared by digesting the amplified DNA products with the corresponding restriction enzymes and inserting them into the pTrc99A vector (Genbank accession No. M22744) in the order of idi, HMGS, ERG8, ERG19, ERG12, and HGM1 .

상기 pTSCSA12DI 발현 벡터의 제조과정과 유사한 과정을 통하여, pSTV28, pBBR1MCS 및 pBAD24에도 대장균 유래의 idi 유전자 및 사카로마이세스 세레비지애 유래의 HMGS, ERG8, ERG19, ERG12 HGM1 유전자 DNA를 도입하여 pSSCSA12DI, pBSCSA12DI 및 pDSCSA12DI 발현벡터를 제조하였다.Through the process similar to the preparation of the pTSCSA12DI expression vector, pSTV28, pBBR1MCS and pBAD24 are also derived from E. coli idi gene and Saccharomyces cerevisiae HMGS, ERG8, ERG19, ERG12 and HGM1 gene DNA derived were introduced to prepare pSSCSA12DI, pBSCSA12DI and pDSCSA12DI expression vectors.

실시예 4: 대장균의 비메발론산 경로의 불활성화 및 외래 메발론산 경로에 관여하는 효소 유전자의 도입Example 4: Inactivation of the non-mevalonic acid pathway of E. coli and introduction of enzyme genes involved in the foreign mevalonic acid pathway

본 실시예에서는 대장균의 비메발론산 경로에 관여하는 DXP 리덕토이소머라제를 코딩하는 ispC 유전자를 불활성시켜 얻어진 균주에 상기 실시예 1 내지 3에서 제작된 외래 메발론산 경로를 갖는 발현 벡터를 도입하여 외래 메발론산 경로를 갖는 대장균 균주를 제조하였다. In this embodiment, the expression vector having the foreign mevalonic acid pathway prepared in Examples 1 to 3 was introduced into a strain obtained by inactivating the ispC gene encoding the DXP reductoisomerase involved in the non-mevalonic acid pathway of E. coli. E. coli strains with foreign mevalonic acid pathways were prepared.

실시예 1의 pDSN12Didi 벡터는 메발론산으로부터 IPP 및 DMAPP 합성에 관여하는 메발로산 경로의 효소들을 코딩하는 mvaK1, mvaK2, mvaD idi 유전자를 포함하고 있다. pDSN12Didi를 BamHI과 SalI 제한효소로 절단하면 상기 유전자들이 포함된 DNA 단편이 얻어진다. 이 DNA 단편을 BamHI과 SalI 제한효소로 절단한 pSTV28 벡터에 삽입하여 pSSN12Didi 벡터를 제조하였다. 얻어진 pSSN12Didi 벡터를 대장균 FS1576에 도입하여 형질전환된 대장균을 제조하였다. 본 대장균은 메발론산 경로 중 메발론산으로부터 IPP 및 DMAPP 합성에 관여하는 효소를 발현할 수 있어, 메발론산이 존재하는 배지하에서는 생육할 수 있다. The pDSN12Didi vector of Example 1 contains mvaK1, mvaK2, mvaD and idi genes encoding enzymes of the mevalolic acid pathway involved in IPP and DMAPP synthesis from mevalonic acid. Cleavage of pDSN12Didi with BamHI and SalI restriction enzymes yields a DNA fragment containing these genes. This DNA fragment was inserted into pSTV28 vector digested with BamHI and SalI restriction enzyme to prepare pSSN12Didi vector. The obtained pSSN12Didi vector was introduced into Escherichia coli FS1576 to prepare transformed Escherichia coli. E. coli can express enzymes involved in the synthesis of IPP and DMAPP from mevalonic acid in the mevalonic acid pathway, and can be grown under a medium in which mevalonic acid is present.

다음으로, 상기 pSSN12Didi 벡터로 형질전환된 대장균에 카나마이신 저항성 유전자 (aphII)를 상동 재조합법에 의해 삽입하여 내재적 비메발론산 경로를 불활성화시킨 변이주를 제조하였다. 대장균의 염색체를 주형으로 하고, 서열번호 22와 23의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 사용하여 PCR 반응을 수행하였다. 그 결과, 1.2 kb 크기의 ispC 유전자 DNA (Genbank accession No. AB013300)를 증폭하였다. 다음으로, 상기 증폭된 DNA를 EcoRV로 절단된 pBluescript SK(+) (Stratagen 사) 발현 벡터에 삽입하여 pBispC 벡터를 제조하였다. SalI으로 pUK4K (Pharmacia 사) 로 절단하여 카나마이신 유전자 저항성 단편을 얻고, 클레나우로 평활말단화하였다. 상기 카나미아신 유전자 저항성 단편을 NcoI으로 ispC 유전자 부위를 절단하고 클레나우로 평활말단화한 pBispC 벡터에 삽입하여 pBCK를 제조하였다. 상동재조합의 효율성을 높이기 위하여 pBCK를 BspH1 제한효소로 절단하여 선형화하고 상기의 pSSN12Didi 벡터로 형질전환된 대장균 FS1576에 전기천공으로 도입하였다. 유전자 ispC가 결손된 형질전환체를 찾기 위하여 50 ㎍/ml 카나미이신과 1 mM 메발론산이 함유된 LB 고체 배지와 50 ㎍/ml 카나미이신이 함유된 LB 고체 배지에 레플리카 방법으로 옮기고 50 ㎍/ml 카나미이신만이 함유된 LB 고체 배지에서는 생육하지 않고 50 ㎍/ml 카나미이신과 1 mM 메발론산이 함유된 LB 고체 배지에서만 생육하는 콜로니를 선택함으로써 ispC 결손주를 제조하였다.Next, a mutant strain in which the kanamycin resistance gene ( aphII ) was inserted into the E. coli transformed with the pSSN12Didi vector by homologous recombination, inactivating the endogenous non-mevalonic acid pathway. PCR reaction was performed using the chromosome of E. coli as a template and oligonucleotides of SEQ ID NOs: 22 and 23 as primers. As a result, 1.2 kb of ispC gene DNA (Genbank accession No. AB013300) was amplified. Next, the amplified DNA was inserted into pBluescript SK (+) (Stratagen) expression vector digested with EcoRV to prepare a pBispC vector. SalI was digested with pUK4K (Pharmacia) to obtain kanamycin gene resistant fragments and blunt-terminated with Klenow. The kanamycin gene resistant fragment was cut into an ispC gene region with NcoI and inserted into pBispC vector blunt-terminated with Klenau to prepare pBCK. To increase the efficiency of homologous recombination, pBCK was digested with BspH1 restriction enzyme, linearized, and electroporated into E. coli FS1576 transformed with the pSSN12Didi vector. To find a transformant lacking the gene isp C, it was replicated in LB solid medium containing 50 μg / ml kanamycin and 1 mM mevalonic acid and LB solid medium containing 50 μg / ml kanamycin by replica method. Isp C deficiency strains were prepared by selecting colonies that grew only in LB solid medium containing 50 μg / ml kanamycin and 1 mM mevalonic acid, but not in LB solid medium containing only μg / ml kanamycin.

상동 재조합 결과 얻어진 대장균은 메발론산이 첨가된 배지 및 메발론산이 첨가되지 않은 배지에서 배양하고, 메발론산이 첨가된 배지에서만 집락을 형성하는 균주를 내재적 비메발론산 경로가 불활성화된 대장균으로 선별하였다. Escherichia coli obtained as a result of homologous recombination was cultured in a medium to which mevalonic acid was added and a medium to which no mevalonic acid was added. .

다음으로, 상기 내재적 비메발론산 경로가 불활성화된 대장균에 실시예 1에서 제작된 pDSNSA12DI 벡터를 도입한 다음, 100 ㎍/ml 암피실린이 첨가된 LB 액체 배지에서 계대배양하여 상기 대장균으로부터 pSSN12Didi 플라스미드가 상실되도록 하였다. 상기 계대배양은 37 ℃에서 12 시간 씩 5회에 걸쳐 수행되었다. 계대배양된 상기 대장균을 100 ㎍/ml 암피실린이 함유된 LB 고체 배지에 도말하고 37 ℃에서 24 시간 배양하였다. 상기 고체 배지에서 형성된 콜로니들을 100 ㎍/ml 암피실린이 함유된 LB 고체 배지와 50 ㎍/ml 클로람페니콜이 함유된 LB 고체 배지에 레플 리카 방법으로 옮기고 50 ㎍/ml 클로람페니콜이 함유된 LB 고체 배지에서는 생육하지 않고 100 ㎍/ml 암피실린이 함유된 LB 고체 배지에서만 생육하는 콜로니들을 선택하였다. 즉, pDSNSA12Didi만이 도입된, 내재적 비메발론산 경로가 불활성화되어 있고 외래 메발론산 경로가 도입되어 있는 대장균 (이하 "메발론산 대장균 ΔispC 균주" 또는 "MEC 균주"라고도 한다)을 제조하였다. Next, the pDSNSA12DI vector prepared in Example 1 was introduced into the E. coli in which the endogenous non-mevalonic acid pathway was inactivated, and then subcultured in LB liquid medium to which 100 μg / ml ampicillin was added to lose the pSSN12Didi plasmid from the E. coli. It was made. The subculture was carried out five times at 37 ° C. for 12 hours. The passaged E. coli was plated in LB solid medium containing 100 μg / ml ampicillin and incubated at 37 ° C. for 24 hours. Colonies formed in the solid medium were transferred to the LB solid medium containing 100 μg / ml ampicillin and the LB solid medium containing 50 μg / ml chloramphenicol by Replica method and not grown in the LB solid medium containing 50 μg / ml chloramphenicol. Colonies growing only in LB solid medium containing 100 μg / ml ampicillin were selected. That is, E. coli (hereinafter referred to as "Mevalonic acid Escherichia coli ΔispC strain" or "MEC strain") in which the intrinsic non-mevalonic acid pathway was inactivated and the foreign mevalonic acid pathway was introduced, in which only pDSNSA12Didi was introduced, was prepared.

실시예 5 : 메발론산 대장균 ΔispC 균주를 이용한 메발론산 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 모두를 특이적으로 저해하는 저해제 물질의 탐색Example 5 Screening of Inhibitor Substances That Specifically Inhibit Any or All of the Mevalonic Acid and Non-Mevalonic Acid Pathways Using the E. coli ΔispC Strain

본 실시예에서는 실시예 4에서 얻어진 메발론산 대장균 ΔispC 균주를 종래 각각 메발론산 경로 및 비메발론산 경로의 특이적 저해제로 알려진 심바스타틴과 포스미도마이신의 존재하에서 배양하여, 메발론산 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 모두를 특이적으로 저해하는 물질을 탐색할 수 있는지를 확인하였다.In this example, the mevalonic acid Escherichia coli ΔispC strain obtained in Example 4 was cultured in the presence of simvastatin and phosmidomycin, which are known as specific inhibitors of the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway, respectively. It was confirmed whether a substance that specifically inhibits any or all can be searched.

먼저, 각각 심바스타틴 및 포스미도마이신이 첨가된 두 종류의 LB 아가 플레이트 (직경 9 cm 플레이트)를 제조하였다. 다음으로, 상기 각각의 LB 아가 플레이트에 실시예 4에서 얻어진 메발론산 대장균 ΔispC 균주와 공벡터만 도입된 대장균을 각각 도말하고 37 ℃에서 20 시간 동안 배양하였다. 배양 결과 얻어지는 플레이트로부터 대장균의 생육정도를 비교하였다. 도 2는 본 발명의 메발론산 대장균 ΔispC 균주를 포스미도마이신 (A) 또는 심바스타틴 (B)의 존재하에서 배양한 결과를 나타내는 도면이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 포스미도마이신이 첨가된 플레이트에서는 메발론산 대장균 ΔispC 균주만이 생육하였고, 심바스타틴이 첨가된 플레이트에서는 메발론산 대장균 ΔispC 균주의 생육은 저해되었고, 공벡터만 도입된 대 장균 균주만이 생육하였다. First, two kinds of LB agar plates (diameter 9 cm plates) to which simvastatin and fosmidomycin were added were prepared. Next, each of the LB agar plates was plated with the E. coli ΔispC strain obtained in Example 4 and E. coli introduced only with the empty vector, and incubated at 37 ° C. for 20 hours. The growth of Escherichia coli was compared from the plate obtained as a result of culture. Fig. 2 is a diagram showing the results of culturing the E. coli ΔispC strain of the present invention in the presence of fosmidomycin (A) or simvastatin (B). As shown in FIG. 2, only the mevalonic acid Escherichia coli ΔispC strain was grown on the plate added with phosmidomycin, and the growth of the mevalonic acid Escherichia coli ΔispC strain was inhibited on the plate to which simvastatin was added, and only the empty vector was introduced. Only grew.

본 실시예의 결과, 본 발명의 메발론산 대장균 ΔispC 균주 및 공벡터만 도입된 대장균 균주를 이용하여 메발론산 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 모두를 특이적으로 저해제 물질을 탐색할 수 있음을 확인하였다. As a result of this embodiment, it was confirmed that the inhibitor material can be specifically searched for either or both of the mevalonic acid and non-mevalonic acid pathways using the E. coli ΔispC strain and the E. coli strain introduced only with the empty vector. .

본 발명의 메발론산 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법에 의하면, 메발론산 또는 2-메틸에리스리톨-4-포스페이트와 같은 메발론산 또는 비메발론산 경로의 중간체를 배지 중에 투여하지 않으면서, 비메발론산 경로의 저해물질 뿐만 아니라 메발론산 경로 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 동시에 탐색할 수 있다. 따라서, 본 발명의 방법에 의하면, 비용이 적게 들며 효율적이다. According to the method for screening a substance that inhibits any or all of the mevalonic acid and non-mevalonic acid pathways of the present invention, media of mevalonic acid or non-mevalonic acid pathways such as mevalonic acid or 2-methylerythritol-4-phosphate Without administration in the middle, it is possible to simultaneously search for inhibitors of the non-mevalonic acid pathway as well as substances that inhibit the mevalonic acid pathway or both. Therefore, according to the method of the present invention, the cost is low and efficient.

<110> Industry-Academic cooperation foundation Gyeongsang National University <120> Method for screening a substance capable of inhibiting either or both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a host cell transformed with a DNA encoding all enzymes associated with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated indogenous nonmevalonate pathway <130> PN056154 <160> 23 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cggtaccaat gacaaaaaaa gttggtgtcg g 31 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ttctagatta cgatttgtcg tcatgtcc 28 <210> 3 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 ccccgggagg agagaaatta tgcaaacgga ac 32 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 tgcatgctta tttaagctgg gtaaatg 27 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gggtaccgat tcctctgagt ttttatgat 29 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 cggctagcag gactacacaa tgactga 27 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cggctagcag gactacacaa tgactga 27 <210> 8 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 cggaattctc ctgcagttat ttgcgctc 28 <210> 9 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 ggctagcagg agagaccaga tgatttccca tac 33 <210> 10 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 gctctagagt ttaacgcccc tcgaacgg 28 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 gctgcagagg aggtgcagca tgaaactctc 30 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 caagcttatg caatcgatgg gggaa 25 <210> 13 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 cgtcgacagg aggttatact atggaccaat tggtg 35 <210> 14 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 gctgcagtta ggatttaatg caggtgacgg 30 <210> 15 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 cgagctcagg agctgtcaat atgttattac cgtt 34 <210> 16 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 gcccgggtta tgaagtccat ggtaaattcg 30 <210> 17 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 cccatggaag agttgagagc cttcagtg 28 <210> 18 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 cgaattctta tcaagataag tttccggat 29 <210> 19 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 ggaattcagg agccagcaca atgaacgttt acac 34 <210> 20 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 ggagctctta ttcctttggt agaccagt 28 <210> 21 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 ggtcgactta tttaagctgg gtaaatg 27 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 atgaagcaac tcaccattct 20 <210> 23 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 23 tcagcttgcg agacgcatca cc 22 <110> Industry-Academic cooperation foundation Gyeongsang National University <120> Method for screening a substance capable of inhibiting either or          both of the mevalonate pathway and nonmevalonate pathway using a          host cell transformed with a DNA encoding all enzymes associated          with a foreign mevalonate pathway and having an inactivated          indogenous nonmevalonate pathway <130> PN056154 <160> 23 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 31 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 1 cggtaccaat gacaaaaaaa gttggtgtcg g 31 <210> 2 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 2 ttctagatta cgatttgtcg tcatgtcc 28 <210> 3 <211> 32 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 3 ccccgggagg agagaaatta tgcaaacgga ac 32 <210> 4 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 4 tgcatgctta tttaagctgg gtaaatg 27 <210> 5 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 5 gggtaccgat tcctctgagt ttttatgat 29 <210> 6 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 6 cggctagcag gactacacaa tgactga 27 <210> 7 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 7 cggctagcag gactacacaa tgactga 27 <210> 8 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 8 cggaattctc ctgcagttat ttgcgctc 28 <210> 9 <211> 33 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 9 ggctagcagg agagaccaga tgatttccca tac 33 <210> 10 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 10 gctctagagt ttaacgcccc tcgaacgg 28 <210> 11 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 11 gctgcagagg aggtgcagca tgaaactctc 30 <210> 12 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 12 caagcttatg caatcgatgg gggaa 25 <210> 13 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 13 cgtcgacagg aggttatact atggaccaat tggtg 35 <210> 14 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 14 gctgcagtta ggatttaatg caggtgacgg 30 <210> 15 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 15 cgagctcagg agctgtcaat atgttattac cgtt 34 <210> 16 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 16 gcccgggtta tgaagtccat ggtaaattcg 30 <210> 17 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 17 cccatggaag agttgagagc cttcagtg 28 <210> 18 <211> 29 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 18 cgaattctta tcaagataag tttccggat 29 <210> 19 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 19 ggaattcagg agccagcaca atgaacgttt acac 34 <210> 20 <211> 28 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 20 ggagctctta ttcctttggt agaccagt 28 <210> 21 <211> 27 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 21 ggtcgactta tttaagctgg gtaaatg 27 <210> 22 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 22 atgaagcaac tcaccattct 20 <210> 23 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer <400> 23 tcagcttgcg agacgcatca cc 22  

Claims (14)

이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시킴으로써 얻어지는, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 외래 메발론산 경로를 가지고 있고, 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있는 형질전환된 숙주세포 및 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로 서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포를 시험 물질의 존재하에서 배양하는 단계를 포함하는, 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 중 어느 하나 또는 둘 모두를 저해하는 물질을 탐색하는 방법.The biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), which has only the nonmevalonic acid pathway and is involved in the mevalonic acid pathway of a cell having the mevalonic acid pathway in a host cell in which one or more genes of the nonmevalonic acid pathway is inactivated. Transformed host cells and isopentenyl, which have foreign mevalonic acid pathways as biosynthetic pathways of isopentenyl diphosphate (IPP), obtained by introducing DNA encoding all enzymes, and the intrinsic nonmevalonic acid pathways are inactivated A mevalonic acid pathway, comprising culturing a host cell having only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of diphosphate (IPP), and wherein the gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated in the presence of a test substance; and A method of searching for substances that inhibit either or both of the nonmevalonic acid pathways. 제1항에 있어서, 상기 숙주세포는 대장균, 살모넬라 티피뮤리움 (Salmonella typimurium) 또는 플라즈모디움 팔시파룸 (Plasmodium falsiparum)인 방법.The method of claim 1, wherein the host cell is Escherichia coli, Salmonella typimurium or Plasmodium falsiparum . 제1항에 있어서, 메발론산 경로를 갖는 세포는 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae), 파라코커스 제악산티니파시엔스 (Paracoccus zeaxanthinifaciens) 또는 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)인 방법.The method of claim 1, wherein the cell with the mevalonic acid pathway is Streptococcus pneumoniae , Paracoccus zeaxanthinifaciens or Saccharomyces cerevisiae . 제1항에 있어서, 불활성화되어 있는 비메발론산 경로의 유전자는 dxs, ispC, ispD, ispE, ispF, ispGispH로 구성되는 유전자로부터 선택되는 하나 이상의 유전자인 방법.The method of claim 1, wherein the gene of the inactivated non mevalonic acid pathway is one or more genes selected from genes consisting of dxs , ispC , ispD , ispE , ispF , ispG and ispH . 제1항에 있어서, 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 HMG-CoA 신타제, HMG-CoA 리덕타제, 메발로네이트 키나제, 포스포메발로네이트 키나제 및 메발로네이트 디포스페이트 디카르복실라제를 코딩하는 DNA인 방법.The method of claim 1 wherein the DNA encoding all the enzymes involved in the mevalonic acid pathway is HMG-CoA synthase, HMG-CoA reductase, mevalonate kinase, phosphomevalonate kinase and mevalonate diphosphate dicar Method of DNA encoding a carboxylase. 제5항에 있어서, 상기 DNA는 아세토아세틸-CoA 티올라제 또는 이소펜테닐 디포스페이트 이소머라제를 코딩하는 DNA를 더 포함하는 방법.The method of claim 5, wherein the DNA further comprises a DNA encoding acetoacetyl-CoA thiolase or isopentenyl diphosphate isomerase. 제1항에 있어서, 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae)의 mvaSmvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1, mvaK2mvaD (Genbank accession No. AF290098), 알칼리젠스 유트로푸스 (Alcaligenes eutrophus) H16 유래의 phbA 유전자 (Genbank accession No. J04987) 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 것인 방법.The method of claim 1, wherein the DNA encoding all the enzymes involved in the mevalonic acid pathway is the mvaS and mvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1 , mvaK2 and mvaD (Genbank accession No.) of Streptococcus pneumoniae AF290098), phbA gene from Alcaligenes eutrophus H16 (Genbank accession No. J04987) and idi gene from E. coli (Genbank accession No. AF119715). 제1항에 있어서, 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 파라코커스 제악산티니파시엔스 (Paracoccus zeaxanthinifaciens)의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaDidi 유전자들 (Genbank accession No. AJ431696)인 방법.The method of claim 1, wherein the DNA encoding all the enzymes involved in the mevalonic acid pathway is the mvaS , mvaA , mvaK1 , mvaK2 , mvaD and idi genes of Paracoccus zeaxanthinifaciens (Genbank accession No. AJ431696). 제1항에 있어서, 상기 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA는 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)의 HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) 유전자 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 것인 방법.According to claim 1, HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002) of DNA in Saccharomyces has three Levy MY process jiae (Saccharomyces cerevisiae) encoding all enzymes involved in the mevalonic acid route, ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) gene and E. coli-derived idi gene (Genbank accession No. AF119715). 제1항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주세포의 생육은 저해하지만 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육은 저해하지 않는 시험 물질은 메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 포함하는 방법. The test substance according to claim 1, wherein the test substance that inhibits the growth of the transformed host cell but does not inhibit the growth of the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated specifically inhibits the mevalonic acid pathway. Selecting as a candidate substance. 제1항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주세포의 생육은 저해하지 않지만 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육은 저해하는 시험 물질은 비메발론산 경로를 특이적으로 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 포함하는 방법. The test substance according to claim 1, wherein the test substance which does not inhibit the growth of the transformed host cell but inhibits the growth of the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated specifically inhibits the non-mevalonic acid pathway. Selecting as a candidate substance. 제1항에 있어서, 상기 형질전환된 숙주세포 및 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포의 생육을 저해하는 시험 물질은 메발론산 경로 및 비메발론산 경로 모두를 저해하는 후보 물질로 선택하는 단계를 포함하는 방법. The test substance for inhibiting the growth of the transformed host cell and the host cell in which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated is a candidate substance that inhibits both the mevalonic acid pathway and the non-mevalonic acid pathway. The method comprising the step of selecting. 제1항에 있어서, 상기 비메발론산 경로의 유전자가 불활성화되어 있지 않은 숙주세포는 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만 을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시키는데 사용되는 벡터에서 상기 DNA가 포함되어 있지 않은 공벡터가 도입된 것인 방법.The host cell of claim 1, wherein the host cell of which the gene of the non-mevalonic acid pathway is not inactivated has only the non-mevalonic acid pathway as a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), and one of the non-mevalonic acid pathways. An empty vector containing no DNA is introduced into a vector used to introduce a DNA encoding all enzymes involved in the mevalonic acid pathway of a cell having a mevalonic acid pathway to a host cell in which the above gene is inactivated. Way. 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 비메발론산 경로만을 가지고 있고, 상기 비메발론산 경로의 하나 이상의 유전자가 불활성화되어 있는 숙주세포에 메발론산 경로를 갖는 세포의 메발론산 경로에 관여하는 모든 효소를 코딩하는 DNA를 도입시킴으로써 얻어지는, 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP)의 생합성 경로로서 외래 메발론산 경로를 가지고 있고, 내재적 비메발론산 경로는 불활성화되어 있는 형질전환된 숙주세포로서, The biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP), which has only the nonmevalonic acid pathway and is involved in the mevalonic acid pathway of a cell having the mevalonic acid pathway in a host cell in which one or more genes of the nonmevalonic acid pathway is inactivated. As a biosynthetic pathway of isopentenyl diphosphate (IPP) obtained by introducing DNA encoding all enzymes, the intrinsic bivalonic acid pathway is an inactivated transformed host cell, 비메발론산 경로의 ispC (Genbank accession No. AB013300) 유전자가 불활성화되어 있는 대장균에 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae)의 mvaSmvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1, mvaK2mvaD (Genbank accession No. AF290098), 알칼리젠스 유트로푸스 (Alcaligenes eutrophus) H16 유래의 phbA 유전자 (Genbank accession No. J04987) 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 DNA, 파라코커스 제악산티니파시엔스 (Paracoccus zeaxanthinifaciens)의 mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, mvaDidi 유전자들 (Genbank accession No. AJ431696)를 갖는 DNA 및 사카로마이세스 세레비지애 (Saccharomyces cerevisiae)의 HMGS (Genbank accession No. X96617), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) 유전자 및 대장균 유래의 idi 유전자 (Genbank accession No. AF119715)를 갖는 DNA로 이루어지는 군으로부터 선택되는 DNA를 도입하여 얻어지는 숙주세포.E. coli in which the ispC (Genbank accession No. AB013300) gene of the non-mevalonic acid pathway is inactivated, mvaS and mvaA (Genbank accession No. AF290099), mvaK1 , mvaK2 and mvaD (Genbank accession) of Streptococcus pneumoniae No. AF290098), DNA having a phbA gene from Alcaligenes eutrophus H16 (Genbank accession No. J04987) and an idi gene from E. coli (Genbank accession No. AF119715), Paracacus zeaxanthinipanciens mvaS, mvaA, mvaK1, mvaK2, HMGS (Genbank accession No. X96617) of mvaD and idi genes (Genbank accession No. AJ431696) the my process three Levy jiae (Saccharomyces cerevisiae) and to the DNA having the saccharide (Paracoccus zeaxanthinifaciens), HMG1 (Genbank accession No. M22002), ERG12 (Genbank accession No. X55875), ERG8 (Genbank accession No. M63648), ERG19 (Genbank accession No. X97557) idi gene and the gene derived from E. coli (Genbank accessi A host cell obtained by introducing a DNA selected from the group consisting of DNA having on No. AF119715).
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