KR20070055193A - Antioxidant gene isolated from melon - Google Patents

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KR20070055193A KR1020050113628A KR20050113628A KR20070055193A KR 20070055193 A KR20070055193 A KR 20070055193A KR 1020050113628 A KR1020050113628 A KR 1020050113628A KR 20050113628 A KR20050113628 A KR 20050113628A KR 20070055193 A KR20070055193 A KR 20070055193A
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Abstract

본 발명은 멜론에서 분리된 항산화 유전자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드를 암호화하는 핵산 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 CmSOD 유전자는 수퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase)를 암호화한다. 따라서, 본 발명의 CmSOD 단백질 및 이를 암호화하는 핵산은 수퍼옥사이드 디스뮤타제를 과생산하는 식물 품종을 육성하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다. The present invention relates to an antioxidant gene isolated from melon, and more particularly, to a nucleic acid encoding a polypeptide having an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 and its use. The CmSOD gene of the present invention encodes a superoxide dismutase. Therefore, the CmSOD protein of the present invention and the nucleic acid encoding the same can be very useful for growing plant varieties that overproduce superoxide dismutase.

항산화 효소, 멜론, SOD Antioxidant enzyme, melon, SOD

Description

멜론에서 분리된 항산화 유전자{Antioxidant gene isolated from melon}Antioxidant gene isolated from melon

도 1은 멜론 SOD 유전자의 스크리닝을 위한 탐침을 제조하기 위하여 여러 식물의 SOD 유전자에서 잘 보존된 염기서열을 토대로 제작한 프라이머로 PCR을 수행한 결과이다. Figure 1 shows the results of PCR with primers prepared on the basis of well-preserved sequences in the SOD genes of various plants in order to prepare a probe for the screening of the melon SOD gene.

레인 1: 분자량 마커(1kb ladder marker) Lane 1: 1 kb ladder marker

레인 2: PCR 산물 Lane 2: PCR product

도 2는 실시예 1에서 스크리닝된 클론의 염기서열로부터 추정되는 아미노산 서열(CmSOD, 서열번호 3)과 종래 알려진 담배(NPSOD, GenBank accession no. CAA39444), 고추(CASOD, GenBank accession no. O22373), 고구마(IBSOD, GenBank accession no. CAA51654), 중국양배추(BRSOD, GenBank accession no. AAC25568), 애기장대(ATSOD, GenBank accession no. AAM14107), 옥수수(ZMSOD, GenBank accession no. CAB57992), 레몬(CLSOD, GenBank accession no. AAQ14591), 사시나무(PTSOD, GenBank accession no. AAD01605), 올리브나무(OESOD, GenBank accession no. CAD21706), 완두(PSSOD, GenBank accession no. BAC81657)의 SOD 단백질의 아미노산 서열을 다중 서열 정렬(multiple sequence alignment)하여 비교한 결과이다. Figure 2 shows the amino acid sequence (CmSOD, SEQ ID NO: 3), the conventionally known tobacco (NPSOD, GenBank accession no. CAA39444), pepper (CASOD, GenBank accession no. Sweet Potato (IBSOD, GenBank accession no.CAA51654), Chinese Cabbage (BRSOD, GenBank accession no.AAC25568), Baby Pole (ATSOD, GenBank accession no.AAM14107), Corn (ZMSOD, GenBank accession no. The amino acid sequence of the SOD protein of GenBank accession no.AAQ14591), aspen (PTSOD, GenBank accession no.AAD01605), olive tree (OESOD, GenBank accession no.CAD21706), pea (PSSOD, GenBank accession no. This is the result of multiple sequence alignment.

도 3CmSOD 유전자의 과실 발달단계 및 조직별 발현양상을 분석한 결과이다. Figure 3 is the result of analyzing the fruit development stage and tissue expression pattern of the CmSOD gene.

0: 수분 직후 9: 수분 후 9일된 과실0: Immediately after pollination 9: Nine days after pollination

18: 수분 후 18일된 과실 27: 수분 후 27일된 과실18: Fruit 18 days after pollination 27: Fruit 27 days after pollination

36: 수분 후 27일된 과실 36: 27 days after pollination

L: 잎 MF: 웅화L: Leaf MF: Mengung

FF: 자화 S: 줄기FF: magnetization S: stem

T: 덩굴손 (+): PCR로 증폭된 CmSOD 유전자T: tendril (+): CmSOD gene amplified by PCR

도 4는 여러 가지 제한효소로 절단된 멜론의 게놈 DNA에 대하여 CmSOD 유전자 탐침으로 서던 블럿을 수행한 결과이다. Figure 4 shows the results of Southern blot of CmSOD gene probe for genomic DNA of melon cut by various restriction enzymes.

도 5CmSOD 유전자를 삽입하여 제조한 재조합 벡터들의 개략적인 모식도이다. 5 is a schematic diagram of recombinant vectors prepared by inserting the CmSOD gene.

35S:CmSOD(S): CmSOD 유전자의 센스 단편을 삽입한 재조합 벡터35S: CmSOD (S): Recombinant vector inserting a sense fragment of the CmSOD gene

35S:CmSODRNAi: CmSOD 유전자의 RNAi 단편을 삽입한 재조합 벡터35S: CmSODRNAi: recombinant vector inserting RNAi fragment of CmSOD gene

도 6CmSOD 유전자의 센스 단편이 도입된 형질전환 멜론의 모습이다. 6 is a view of a transgenic melon into which a sense fragment of the CmSOD gene is introduced.

도 7CmSOD 유전자의 센스 단편이 도입된 형질전환 멜론에서 상기 유전자의 도입 여부를 PCR을 통해 확인한 결과이다. Figure 7 is a transgenic melon introduced into the sense fragment of the CmSOD gene It is the result of confirming whether the gene was introduced through PCR.

M: 분자량 마커(1kb ladder marker) M: molecular weight marker (1kb ladder marker)

(-): 비 형질전환 식물체(-): Non-transgenic plant

7-1: 형질전환 식물체 #1 7-1: Transgenic Plant # 1

(+): 멜론의 형질전환에 사용된, CmSOD 유전자의 센스 단편을 포함하는 재조합 벡터(+): Recombinant vector comprising a sense fragment of the CmSOD gene, used for transformation of melon

본 발명은 멜론에서 분리된 항산화 유전자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드를 암호화하는 핵산 및 이의 용도에 관한 것이다. The present invention relates to an antioxidant gene isolated from melon, and more particularly, to a nucleic acid encoding a polypeptide having an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 and its use.

식물을 포함한 대부분의 생물은 병균, 해충, 바이러스 등의 생물학적 스트레스뿐 아니라 지구 환경 악화에 따라 생기는 각종 환경 스트레스를 받으면, 생명유지에 필요한 필수 원소인 산소가 수퍼옥사이드 음이온 라디칼(superoxide anion radical), 과산화수소(hydrogen peroxide), 수산화기 라디칼(hydroxyl radical) 등의 활성산소종(reactive oxygen species)으로 변하게 된다. 그 중에서도 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼(O2 -)은 산소 분자가 전자와 반응하여 생긴다(2O2 + 2e- → 2·O2 -). 이들 활성산소종은 반응성이 높아 심각한 생리적 장해를 유발한다. Most organisms, including plants, are subject to biological stresses such as germs, pests, and viruses, as well as various environmental stresses caused by deterioration of the global environment, and oxygen, which is an essential element for life, is converted to superoxide anion radical and hydrogen peroxide. It is converted into reactive oxygen species such as hydrogen peroxide and hydroxyl radicals. In particular, superoxide anion radical (O 2 -) is an oxygen molecule occurs by reaction with e (2O 2 + 2e - → 2 · O 2 -). These reactive oxygen species are highly reactive and cause severe physiological disorders.

슈퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismutase, 이하 'SOD'라 함)는 생체 내에서 화학적으로 불가피하게 만들어지는 슈퍼옥사이드 라디칼(O2 -)을 H2O2로 전환시키는 효소로서, 세포 내 방어기능을 하는 중요한 효소 중 하나이다(Fridovich, I. et al., Annu. Rev. Biochem., 64, 97-112). SOD는 슈퍼옥사이드 음이온 라디칼을 제거할 뿐 아니라 수산화기 라디칼의 생성도 예방하는 작용을 하므로 생체 방어 기구에 중요한 역할을 한다. SOD는 거의 모든 생물에 존재하는 것으로 알려져 있다. SOD는 결합된 금속의 종류에 따라 3종류, 즉 Cu,Zn-SOD, Fe-SOD 및 Mn-SOD로 나뉜다. Cu,Zn-SOD는 진핵 생물 내에서, Fe-SOD는 진정세균과 원시세균에서 볼 수 있으며, Mn-SOD는 세균과 진핵 생물 미토콘드리아에서 볼 수 있다. Superoxide dismutase (D superoxide dismutase, hereinafter 'SOD';) is superoxide radical being chemically unavoidably created in the body (O 2 -), an enzyme that converts to H 2 O 2, cells my defenses Is one of the important enzymes (Fridovich, I. et al., Annu. Rev. Biochem ., 64, 97-112). SOD plays an important role in biological defense mechanisms because it not only removes superoxide anion radicals, but also prevents the formation of hydroxyl radicals. SOD is known to exist in almost all living things. SOD is divided into three types according to the type of metal bonded, that is, Cu, Zn-SOD, Fe-SOD, and Mn-SOD. Cu, Zn-SOD can be found in eukaryotes, Fe-SOD can be found in calm and primitive bacteria, and Mn-SOD can be found in bacteria and eukaryotic mitochondria.

이와 같이 SOD는 환경 스트레스에 의해 생성되는 생체 내 활성산소종을 제거하는 환경 내성 인자로서 매우 중요하다. SOD가 의약품, 식품, 화약품 등에 이용될 수 있는 가능성이 제시되었다. 실제로 SOD의 의약적 용도로는 항염증제로서 관절염, 류마티스 등에 유효한 것으로 보고되어 있고, 허혈성 심질환, 방사선 장해방지 등에 효과가 있는 것으로 인정된 바 있다. 또한 자외선으로 손상이 된 피부에 SOD를 바르는 경우 피부의 표피 속으로 SOD가 침투되어 손상된 피부가 회복되는 것에 관한 연구도 보고된 바 있다(Experimental Dermatology, 6:116-121, 1997). SOD를 유효성분으로 하는 의약품의 개발이 미국, 일본 등의 제약회사에서 활발히 진행되고 있고, 국내에서도 노화방지용 SOD 함유 화장품이 개발 및 시판되고 있다. As such, SOD is very important as an environmental resistance factor to remove free radicals in vivo generated by environmental stress. It is suggested that SOD could be used for medicines, foods, and chemicals. In fact, the medicinal use of SOD has been reported to be effective as an anti-inflammatory agent for arthritis, rheumatism, etc., and it has been recognized that it is effective in preventing ischemic heart disease and radiation interference. In addition, a study has been reported on the application of SOD to the skin damaged by UV rays to recover the damaged skin by infiltrating the SOD into the epidermis of the skin (Experimental Dermatology, 6: 116-121, 1997). Development of medicines using SOD as an active ingredient is actively underway in pharmaceutical companies such as the US and Japan, and anti-aging SOD-containing cosmetics are being developed and marketed in Korea.

따라서 자연계로부터 SOD를 분리하여 이를 이용하려는 연구가 계속되고 있다. 지금까지 담배, 고추, 고구마, 중국양배추, 애기장대, 옥수수, 레몬, 사시나 무, 올리브나무, 완두 등으로부터 SOD 유전자가 분리되었다. 그러나, 아직까지 멜론에서는 SOD 유전자가 분리된 바 없다.Therefore, the research to separate and use SOD from the natural world is continuing. To date, SOD genes have been isolated from tobacco, pepper, sweet potato, Chinese cabbage, baby pole, corn, lemon, sashimi, radish, olive tree, and peas. However, no SOD gene has been isolated from melon.

이에 본 발명자들은 멜론으로부터 SOD 유전자를 분리하기 위하여 연구를 거듭하던 중, 멜론으로부터 서열번호 3의 SOD 단백질을 암호화는 SOD 유전자를 분리함으로써 본 발명을 완성하였다. Accordingly, the present inventors have completed the present invention by separating the SOD gene encoding the SOD protein of SEQ ID NO: 3 from the melon while repeatedly studying to separate the SOD gene from the melon.

따라서, 본 발명의 목적은 멜론으로부터 분리된 SOD 유전자 및 이의 용도를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an SOD gene isolated from melon and its use.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a polypeptide having an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 폴리펩티드를 암호화하는 핵산을 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a nucleic acid encoding the polypeptide.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 상기 핵산을 함유하는 재조합 벡터 및 형질전환 박테리아를 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, there is provided a recombinant vector and transforming bacteria containing the nucleic acid.

또한 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 핵산을 증폭시키기 위한 프라이머를 제공한다.In addition, to achieve another object of the present invention, the present invention provides a primer for amplifying the nucleic acid.

본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 핵산을 식물체 내로 도입하는 것을 포함하는 슈퍼옥사이드 디스뮤타제를 과생산하는 형질전환 식물체의 제조방법을 제공한다.In order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a method for producing a transgenic plant that overproduces a superoxide dismutase comprising introducing the nucleic acid into the plant.

나아가 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상기 폴리펩티드 또는 이의 변이형, 이들을 암호화하는 핵산, 이들의 절편 또는 유도체를 탐침으로 하여 식물의 항산화 관련 물질을 탐색하는 방법을 제공한다.Furthermore, in order to achieve another object of the present invention, the present invention provides a method for searching for antioxidant-related substances of plants by using the polypeptide or its variants, nucleic acids encoding them, fragments or derivatives thereof as probes.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 멜론으로부터 분리된 SOD를 암호화하는 유전자를 처음으로 제공한다는 점에 특징이 있다.The present invention is characterized in that it provides for the first time a gene encoding SOD isolated from a melon.

본 발명은 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드를 제공한다. 상기 폴리펩티드는 종래 알려진 여러 식물 유래의 SOD와 매우 높은 상동성을 나타낸다(도 2 참조). 구체적으로 본 발명에 따른 폴리펩티드는 고구마에서 분리된 SOD와 89.5%, 사시나무에서 분리된 SOD와 88.2%, 그리고 담배에서 분리된 SOD와 87.5%의 상동성을 나타낸다. 본 발명에서 멜론으로부터 분리된 서열번호 3의 폴리펩티드를 'CmSOD'라 명명하였다.The present invention provides a polypeptide having the amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3. The polypeptides show very high homology with SODs from a variety of known plants (see FIG. 2). Specifically, the polypeptide according to the present invention shows homology of 89.5% with SOD isolated from sweet potato, 88.2% with SOD isolated from aspen, and 87.5% with SOD isolated from tobacco. In the present invention, the polypeptide of SEQ ID NO: 3 isolated from the melon was named 'CmSOD'.

본 발명의 CmSOD 단백질은 천연형 또는 재조합 단백질 또는 이들과 실질적으로 동등한 생리 활성을 갖는 단백질을 포함한다. 실질적으로 동등한 생리 활성을 갖는 단백질에는 천연형/재조합 CmSOD 단백질과 그 기능적 동등물(functional equivalent) 및 기능적 유도체(functional derivative)가 포함된다. 상기 "기능적 동등물"에는 천연형 단백질 아미노산 중 일부 또는 전부가 치환되거나, 아미노산의 일부가 결실 또는 부가된 아미노산 서열 변형체로서 천연형 CmSOD 단백질과 실질적으로 동등한 생리활성을 갖는 것을 말한다. 본 발명의 폴리펩티드에는 상기 서열번호 3의 CmSOD 단백질과 적어도 90% 이상의 서열 상동성을 가지는 폴리펩티드가 포함된다. 또한 상기 "기능적 유도체"는 상기 CmSOD 단백질의 기본 골격 및 실질적으로 동등한 생리 활성을 유지하면서 단백질의 물리/화학적 성질을 증가 또는 감소시키기 위한 변형을 가한 단백질을 의미한다. 예를 들어, 본 발명의 폴리펩티드의 안정성, 저장성, 휘발성 또는 용해도 등을 변경시키기 위한 구조변경이 이에 포함된다.CmSOD proteins of the invention include naturally occurring or recombinant proteins or proteins having physiological activity substantially equivalent thereto. Proteins having substantially equivalent physiological activity include native / recombinant CmSOD proteins and their functional equivalents and functional derivatives. The term "functional equivalent" refers to an amino acid sequence variant in which some or all of the native protein amino acids are substituted or a part of the amino acids are deleted or added, and have substantially the same physiological activity as the native CmSOD protein. Polypeptides of the invention include polypeptides having at least 90% sequence homology with the CmSOD protein of SEQ ID NO: 3. In addition, the "functional derivative" refers to a protein that has been modified to increase or decrease the physicochemical properties of the protein while maintaining the basic backbone and substantially equivalent physiological activity of the CmSOD protein. For example, this includes structural modifications for altering the stability, shelf life, volatility or solubility of the polypeptide of the present invention.

본 발명의 CmSOD 단백질은 당업계에 공지된 화학적 합성(Creighton, Proteins; Structures and Molecular Principles, W. H. Freeman and Co., NY, 1983)에 의해 쉽게 제조될 수 있다. 대표적인 방법으로서 이들로 한정되는 것은 아니지만 액체 또는 고체상 합성, 단편 응축, F-MOC 또는 T-BOC 화학법이 포함된다(Chemical Approaches to the Synthesis of Peptides and Proteins, Williams et al., Eds., CRC Press, Boca Raton Florida, 1997; A Practical Approach, Athert on & Sheppard, Eds., IRL Press, Oxford, England, 1989). CmSOD proteins of the present invention can be readily prepared by chemical synthesis known in the art (Creighton, Proteins; Structures and Molecular Principles, WH Freeman and Co., NY, 1983). Representative methods include, but are not limited to, liquid or solid phase synthesis, fragment condensation, F-MOC or T-BOC chemistry (Chemical Approaches to the Synthesis of Peptides and Proteins, Williams et al ., Eds., CRC Press) , Boca Raton Florida, 1997; A Practical Approach, Athert on & Sheppard, Eds., IRL Press, Oxford, England, 1989).

또한 본 발명의 CmSOD 단백질은 유전공학적 방법에 의해 작제될 수 있다. 우선, 통상적인 방법에 따라 상기 서열번호 3의 폴리펩티드를 암호화하는 DNA 서열을 작제한다. DNA 서열은 적절한 프라이머를 사용하여 PCR 증폭함으로써 작제할 수 있다. 다른 방법으로 당업계에 공지된 표준 방법에 의해, 예컨대, 자동 DNA 합성 기(Biosearch 또는 Applied Biosystems 사에서 판매하는 것)를 사용하여 DNA 서열을 합성할 수도 있다. 작제된 DNA 서열은 이 DNA 서열에 작동가능하게 연결되어(operatively linked) 그 DNA 서열의 발현을 조절하는 하나 또는 그 이상의 발현 조절 서열(expression control sequence)(예: 프로모터, 인핸서 등)을 포함하는 벡터에 삽입시키고, 이로부터 형성된 재조합 발현 벡터로 숙주세포를 형질전환시킨다. 생성된 형질전환체를 상기 DNA 서열이 발현되도록 하기에 적절한 배지 및 조건 하에서 배양하여, 배양물로부터 상기 DNA 서열에 의해 코딩된 실질적으로 순수한 폴리펩티드를 회수한다. 상기 회수는 당업계에 공지된 방법(예컨대, 크로마토그래피)을 이용하여 수행할 수 있다. 상기에서 '실질적으로 순수한 폴리펩티드'라 함은 본 발명에 따른 폴리펩티드가 숙주세포로부터 유래된 어떠한 다른 단백질도 실질적으로 포함하지 않는 것을 의미한다. 본 발명의 CmSOD 단백질의 합성을 위한 유전공학적 방법은 다음의 문헌을 참고할 수 있다: Maniatis et al., Molecular Cloning; A laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory, 1982; Sambrook et al., supra; Gene Expression Technology, Method in Enzymology, Genetics andMolecular Biology, Method in Enzymology, Guthrie & Fink (eds.), Academic Press, San Diego, Calif, 1991; 및 Hitzeman et al., J. Biol. Chem., 255:12073-12080, 1990.In addition, the CmSOD protein of the present invention can be constructed by genetic engineering methods. First, a DNA sequence encoding the polypeptide of SEQ ID NO: 3 is constructed according to a conventional method. DNA sequences can be constructed by PCR amplification using appropriate primers. Alternatively, DNA sequences may be synthesized by standard methods known in the art, such as using automated DNA synthesizers (such as those sold by Biosearch or Applied Biosystems). The constructed DNA sequence includes a vector comprising one or more expression control sequences (e.g., promoters, enhancers, etc.) that are operatively linked to the DNA sequence to regulate expression of the DNA sequence. The host cell is transformed with the recombinant expression vector formed therefrom. The resulting transformants are cultured under appropriate media and conditions to allow the DNA sequence to be expressed, to recover substantially pure polypeptides encoded by the DNA sequences from the culture. The recovery can be carried out using methods known in the art (eg chromatography). As used herein, "substantially pure polypeptide" means that the polypeptide according to the present invention is substantially free of any other protein derived from a host cell. For genetic engineering methods for the synthesis of CmSOD proteins of the present invention, reference may be made to Maniatis et al ., Molecular Cloning; A laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory, 1982; Sambrook et al ., Supra; Gene Expression Technology, Method in Enzymology, Genetics and Molecular Biology, Method in Enzymology, Guthrie & Fink (eds.), Academic Press, San Diego, Calif, 1991; And Hitzeman et al ., J. Biol. Chem., 255: 12073-12080, 1990.

또한 본 발명은 상기 CmSOD 단백질을 암호화하는 핵산을 제공한다. 상기 핵산은 서열번호 2의 염기서열을 포함하는 것이 바람직하다. 예컨대, 서열번호 1의 염기서열을 가질 수 있다. 보다 바람직하게는 서열번호 2의 염기서열을 가질 수 있다. 본 발명의 핵산에는 CmSOD 단백질의 기능적 동등물을 암호화하는 핵산이 포함될 수 있다. The present invention also provides a nucleic acid encoding the CmSOD protein. Preferably, the nucleic acid includes the nucleotide sequence of SEQ ID NO. For example, it may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. More preferably, it may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2. Nucleic acids of the invention can include nucleic acids encoding functional equivalents of the CmSOD protein.

본 발명의 핵산은 발현 조절 서열에 작동가능하게 연결될 수 있다. "작동 가능하게 연결된다(operably linked)"는 것은 하나의 핵산 단편이 다른 핵산 단편과 결합되어 그의 기능 또는 발현이 다른 핵산 단편에 의해 영향을 받는 것을 말한다. 또한, "발현 조절 서열(expression control sequence)"이란 특정한 숙주 세포에서 작동 가능하게 연결된 핵산 서열의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 그러한 조절 서열은 전사를 개시하기 위한 프로모터(promoter), 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터(operator) 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함한다. Nucleic acids of the invention may be operably linked to expression control sequences. "Operably linked" means that one nucleic acid fragment is combined with another nucleic acid fragment so that its function or expression is affected by the other nucleic acid fragment. Also, "expression control sequence" refers to a DNA sequence that controls the expression of a nucleic acid sequence operably linked in a particular host cell. Such regulatory sequences include promoters for initiating transcription, any operator sequence for regulating transcription, sequences encoding suitable mRNA ribosomal binding sites, and sequences regulating termination of transcription and translation.

본 발명에 따른 핵산은 적절한 발현 벡터 내에 센스 방향 및/또는 안티센스 방향으로 삽입될 수 있다. 여기서, "발현 벡터"라 함은 본 발명의 핵산이 삽입될 수 있는 당업계에 공지된 플라스미드, 바이러스 또는 기타 매개체를 의미한다. 식물 세포내로 본 발명의 핵산을 도입시키기 위한 적합한 벡터로는 Ti-플라스미드, 뿌리 유도성(Ri)-플라스미드 및 식물 바이러스 벡터가 있으며, 이에 한정되지는 않는다. 바람직하게는 pCAMBIA3300 벡터를 사용할 수 있다. Nucleic acids according to the invention can be inserted in the sense direction and / or antisense direction in a suitable expression vector. As used herein, the term "expression vector" refers to a plasmid, virus or other medium known in the art to which a nucleic acid of the present invention can be inserted. Suitable vectors for introducing the nucleic acids of the invention into plant cells include, but are not limited to, Ti-plasmids, root-inducible (Ri) -plasmids and plant viral vectors. Preferably pCAMBIA3300 vector can be used.

본 발명에 따른 핵산을 포함하는 재조합 벡터는 당업계에 공지된 방법을 사용하여 세포에 도입할 수 있다. 상기에서 세포는 효모, 식물 세포와 같은 진핵세포 또는 대장균과 같은 원핵세포일 수 있다. 바람직하게는 박테리아(bacteria)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 대장균 또는 아그로박테리움 속 미생물이다. 상기 본 발명에 따른 발현 벡터를 숙주 세포에 도입하는 공지된 방법으로는, 이에 한정되지는 않으나, 아그로박테리움 매개 형질전환법(Agrobacterium-mediated transformation), 입자 총 충격법(particle gun bombardment or microparticle bombardment), 실리콘 탄화물 위스커(Silicon carbide whiskers), 초음파 처리(sonication), 전기천공법(electroporation) 및 폴리에틸렌글리콜에 의한 침전법(polyethylenglycol-mediated uptake) 등을 사용할 수 있다. 바람직하게는 아그로박테리움 매개 형질전환법을 사용할 수 있다.Recombinant vectors comprising nucleic acids according to the invention can be introduced into cells using methods known in the art. The cells may be eukaryotic cells such as yeast, plant cells or prokaryotic cells such as E. coli. It may preferably be a bacterium, more preferably E. coli or Agrobacterium microorganisms. By the known methods for introducing the expression vector according to the present invention into a host cell it includes, but are not limited to, Agrobacterium mediated transformation methods (Agrobacterium -mediated transformation), particle (particle gun bombardment method gun bombardment or microparticle bombardment ), Silicon carbide whiskers, sonication, electroporation, and polyglycol-mediated uptake may be used. Preferably, Agrobacterium mediated transformation can be used.

또한 본 발명은 상기 핵산을 증폭하기 위한 프라이머를 제공한다. 상기 프라이머는 본 발명의 단백질 또는 이의 기능적 동등물을 증폭하기 위해 당업자가 디자인할 수 있는 모든 프라이머를 포함한다. 상기 프라이머에는 본 발명에 따른 CmSOD 유전자의 센스, 안티센스 또는 RNAi 단편을 증폭할 수 있는 프라이머가 모두 포함된다. 또한 상기 프라이머는 그 서열 내에 증폭된 유전자의 용이한 클로닝을 위하여 적절한 제한효소 인식 서열을 포함할 수 있다. CmSOD 유전자의 센스 단편을 증폭하기 위한 프라이머는 서열번호 6, 서열번호 7, 서열번호 12 및 서열번호 13으로 이루어진 군에서 선택되는 염기서열을 가지는 것이 바람직하다. 바람직하게는 서열번호 6와 7의 프라이머 조합 또는 서열번호 12와 13의 프라이머 조합을 사용할 수 있다. 또한 CmSOD 유전자의 안티센스 단편을 증폭하기 위한 프라이머는 서열번호 10 및 서열번호 11의 염기서열을 가지는 것이 바람직하다. 또한 CmSOD 유전자의 RNAi 단편을 증폭하기 위한 프라이머는 CmSOD 유전자의 안티센스 및 센스 단편을 증폭하기 위한 모든 프라이머가 포함된다. 바람직하게는 서열번호 10과 11의 염기서열을 갖는 CmSOD 유전자의 안티센스 단편 증폭용 프라이머 및 서열번호 12와 13의 염기서열을 갖는 CmSOD 유전자의 센스 단편 증폭용 프라이머를 사용하여 CmSOD 유전자의 RNAi 단편을 제조할 수 있다.The present invention also provides a primer for amplifying the nucleic acid. Such primers include all primers that can be designed by those skilled in the art to amplify a protein of the invention or a functional equivalent thereof. The primers include all primers capable of amplifying sense, antisense or RNAi fragments of the CmSOD gene according to the present invention. The primer may also comprise a restriction enzyme recognition sequence suitable for easy cloning of the amplified gene within the sequence. The primer for amplifying the sense fragment of the CmSOD gene preferably has a nucleotide sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 12, and SEQ ID NO: 13. Preferably, primer combinations of SEQ ID NOs: 6 and 7 or primer combinations of SEQ ID NOs: 12 and 13 may be used. In addition, the primer for amplifying the antisense fragment of the CmSOD gene preferably has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11. It is also a primer for amplifying the RNAi fragment of CmSOD gene containing all the primers for amplifying the sense and antisense fragments of CmSOD gene. Preferably preparing the RNAi fragment of CmSOD gene using the SEQ ID NO: 10 and 11 of the nucleotide sequence primer for the antisense fragment amplification of CmSOD gene having the SEQ ID NO: 12 as the sense fragment amplification primers for the CmSOD gene having the nucleotide sequence of 13 can do.

본 발명의 CmSOD 유전자는 식물체 내로 도입하여 과발현시킴으로써 SOD를 과생산하는 형질전환 식물체를 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기에서 '과발현'이란, 야생형 식물에서 발현되는 수준 이상으로 유전자가 발현되도록 하는 것을 의미한다. 따라서 본 발명은 CmSOD 유전자를 식물체 내로 도입하는 것을 포함하는 SOD를 과생산하는 형질전환 식물체의 제조방법을 제공한다. 구체적으로 본 발명의 방법은 The CmSOD gene of the present invention can be used to prepare transgenic plants that overproduce SOD by introducing into plants and overexpressing them. "Overexpression" in the above means that the gene is expressed above the level expressed in wild-type plants. Accordingly, the present invention provides a method for producing a transgenic plant that overproduces SOD, comprising introducing a CmSOD gene into the plant. Specifically, the method of the present invention

(a) 본 발명의 CmSOD 단백질을 암호화하는 핵산을 발현 벡터에 삽입하는 단계; 및(a) inserting a nucleic acid encoding a CmSOD protein of the invention into an expression vector; And

(b) 상기 발현 벡터를 식물체 내로 도입하는 단계를 포함한다.(b) introducing the expression vector into the plant.

상기 (a) 단계에서 본 발명의 CmSOD 단백질을 암호화하는 핵산은 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열을 가지는 것이 바람직하다. 또한 상기 발현 벡터는 핵산의 발현을 조절할 수 있는 프로모터를 함유하고 있는 것이 바람직하다. 상기 프로모터로는 모든 시간대에 상시적으로 목적 유전자의 발현을 유도하는 프로모터(constitutive promoter), 식물의 조직 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터 또는 식물의 발달 특이적으로 발현을 유도하는 프로모터가 모두 사용될 수 있다. 프로모터의 예로는 CaMV 35S 프로모터(Odell et al., Nature, 313:810-812, 1985), Rsyn7 프로모터(미국특허출원 제08/991,601호), 라이스 액틴(rice actin) 프로모터(McElroy et al., Plant Cell 2:163-171, 1990), 유비퀴틴 프로모터(Christensen et al., Plant Mol. Biol. 12:619-632, 1989) 및 ALS 프로모터(미국 특허출원 제08/409,297) 등이 있다. 이외에도 미국특허 제5,608,149; 제5,608,144호 제5,604,121호 제5,569,597호 제5,466,785호, 제5,399,680호 제5,268,463호 및 제5,608,142호 등에 개시된 프로모터들을 모두 사용할 수 있다. 바람직하게는 CaMV 35S 프로모터를 사용한다. Preferably, the nucleic acid encoding the CmSOD protein of the present invention in step (a) has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. In addition, the expression vector preferably contains a promoter capable of regulating the expression of the nucleic acid. As the promoter, a promoter (constitutive promoter) which induces the expression of a gene of interest at all times at all times, a promoter which induces tissue-specific expression of a plant, or a promoter which induces development-specific expression of a plant may be used. have. Examples of promoters include CaMV 35S promoters (Odell et al ., Nature, 313: 810-812, 1985), Rsyn7 promoters (US Patent Application No. 08 / 991,601), rice actin promoters (McElroy et al ., Plant Cell 2: 163-171, 1990), ubiquitin promoters (Christensen et al ., Plant Mol. Biol . 12: 619-632, 1989) and ALS promoters (US Patent Application No. 08 / 409,297). In addition, U.S. Patents 5,608,149; The promoters disclosed in 5,608,144 5,604,121 5,569,597 5,466,785, 5,399,680 5,268,463, 5,608,142, and the like can all be used. Preferably a CaMV 35S promoter is used.

상기 (b) 단계에서 식물체로의 도입은 공지의 식물체 형질전환방법을 이용할 수 있다. 예컨대, 앞서 기재한 바와 같이, 아그로박테리움 매개 형질전환법, 입자 총 충격법, 실리콘 탄화물 위스커, 초음파 처리, 전기천공법 및 폴리에틸렌글리콜에 의한 침전법 등을 이용할 수 있다. 바람직하게는 아그로박테리움 매개 형질전환법을 이용한다. Introduction to the plant in step (b) may use a known plant transformation method. For example, as described above, Agrobacterium mediated transformation, particle gun bombardment, silicon carbide whiskers, sonication, electroporation, and precipitation with polyethylene glycol can be used. Preferably, Agrobacterium mediated transformation is used.

또한, 본 발명은 상기 방법으로 제조된 형질전환 식물체를 제공한다. 상기 방법에 따라 CmSOD 유전자가 도입된 형질전환 식물체는 야생형 식물체에 비하여 SOD를 과생산한다. 따라서 본 발명의 방법에 따라 제조된 형질전환 식물체는 여러 환경 스트레스에 의하여 과도하게 발생되는 활성산소를 억제할 수 있다. 또한 본 발명에 따라 제조된 형질전환 식물체, 이의 과실 및 종자는 SOD를 과생산하므로 의약품, 식품, 화장품의 원료로 유용하게 사용될 수 있으며, 따라서 상품적 가치가 높다. 본 발명에 따른 형질전환 식물체는 조직 배양으로 무성번식될 수 있다. 조직 배양의 예는 다음과 같다: 본 발명에 따른 형질전환 식물체의 조직을 캘러스 유도 배지에서 배양하여 캘러스를 유도한 후, 이를 뿌리 유도 배지에서 배양하여 발근을 유도한다. 이 때 뿌리 유도용 배지에는 소량의 NAA(naphthalenacetic acid)를 첨가하는 것이 바람직하다. 이외에도 겜보그 비타민 액(Gamborg's vitamin solution), IAA(indole-3-acetic acid) 등의 식물 생장 촉진제를 첨가할 수 있다. 이후, 뿌리 유도 배지에서 배양된 유식물체(plantlet)로부터 세근(부정근)이 나면, 배지를 깨끗이 제거하여 멸균 배합토에 이식한다. 이 때 비닐로 화분을 덮어 약 3주간 밀봉하는 것이 바람직하다. 그리고 나서, 큰 화분으로 옮겨 완전한 식물체로 재분화시킨다. The present invention also provides a transgenic plant produced by the above method. Transgenic plants introduced with the CmSOD gene according to the above method overproduce SOD compared to wild-type plants. Therefore, the transgenic plant prepared according to the method of the present invention can suppress free radicals generated excessively by various environmental stresses. In addition, the transgenic plants, fruits and seeds thereof produced according to the present invention may be usefully used as raw materials for pharmaceuticals, foods and cosmetics because they overproduce SOD, and thus have high commercial value. Transgenic plants according to the invention can be asexually propagated by tissue culture. Examples of tissue culture are as follows: Tissues of the transformed plants according to the present invention are cultured in callus induction medium to induce callus, and then cultured in root induction medium to induce rooting. At this time, it is preferable to add a small amount of NAA (naphthalenacetic acid) to the root induction medium. In addition, plant growth promoters such as Gamborg's vitamin solution and IAA (indole-3-acetic acid) may be added. Subsequently, when the root of the root (esophagus) is grown from a plantlet cultured in the root induction medium, the medium is removed and transplanted into a sterile compound soil. At this time, it is preferable to cover the pot with vinyl and seal for about 3 weeks. Then, they are transferred to large pots and re-divided into complete plants.

본 발명에 적용될 수 있는 식물은 쌍자엽 식물(dicotyledonous plant) 또는 단자엽 식물(monocotyledonous plant)일 수 있다. 구체적으로, 벼, 밀, 보리, 옥수수, 콩, 감자, 팥, 귀리 및 수수와 같은 식량작물류; 아라비돕시스, 배추, 무, 고추, 딸기, 토마토, 수박, 오이, 양배추, 참외, 호박, 파, 양파 및 당근과 같은 채소작물류; 인삼, 담배, 목화, 참깨, 사탕수수, 사탕무우, 들깨, 땅콩 및 유채와 같은 특용작물류; 사과나무, 배나무, 대추나무, 복숭아, 양다래, 포도, 감귤, 감, 자두, 멜론, 살구 및 바나나와 같은 과수류; 장미, 글라디올러스, 거베라, 카네이션, 국화, 백합 및 튤립과 같은 화훼류; 및 라이그라스, 레드클로버, 오차드그라스, 알파알파, 톨페스큐 및 페레니얼라이그라스와 같은 사료작물류가 모두 이용될 수 있다. 바람직하게는 멜론일 수 있다.The plant applicable to the present invention may be a dicotyledonous plant or a monocotyledonous plant. Specifically, food crops such as rice, wheat, barley, corn, soybeans, potatoes, red beans, oats and sorghum; Vegetable crops such as arabidopsis, cabbage, radish, pepper, strawberry, tomato, watermelon, cucumber, cabbage, melon, pumpkin, green onion, onion, and carrot; Special crops such as ginseng, tobacco, cotton, sesame, sugar cane, sugar beet, perilla, peanut and rapeseed; Fruit trees such as apple trees, pears, jujube trees, peaches, leeks, grapes, citrus fruits, persimmons, plums, melons, apricots and bananas; Flowers such as roses, gladiolus, gerberas, carnations, chrysanthemums, lilies and tulips; And feed crops such as lygras, redclover, orchardgrass, alphaalpha, tolsquescue and perennial lygras may be used. Preferably melon.

아울러, 본 발명은 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드, 이를 암호화하는 핵산, 이들의 절편 또는 유도체를 이용하여 식물의 항산화 관련 물질을 탐색하는 방법을 제공한다. 상기 항산화 관련 물질은 유전자 또는 단백질일 수 있으며, 또한 천연에서 분리되거나 화학적으로 합성된 화합물 또는 추출물일 수도 있다. 바람직하게 상기 방법은 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드, 이를 암호화하는 핵산, 이들의 절편 또는 유도체를 '탐침'으로 하여 수행될 수 있다. 상기에서 '탐침(probe)'이란 원하는 것을 찾아내는 매개체를 의미한다. 상기 탐침은 찾아내는 물질의 스크리닝 및 분리를 용이하게 하기 위하여 방사성 동위원소, 형광 색소 또는 발색 효소 등으로 표지될 수 있다. 바람직하게는 3H, 32P, 35S, FITC(Fluorescein Isohiocyanate), TRITC(Tetrame-thylrhodamine isothiocyanate), 바이오틴(Biotin), 디그옥시제닌( Digoxigennin), HRP(Horse-Radish Peroxidase), 글루코스 옥시다제(Glucose Oxidase), 알칼린 포스파타제(Alkaline Phosphatase) 등으로 표지될 수 있다. 표지 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예컨대, 핵산의 표지 방법으로는 닉 트랜스레이션(nick translation), 랜덤 올리뉴클레오티드 프라이머를 이용한 방법과 같은 핵산 전체를 균일하게 표식하는 방법 또는 키네이션(kination)과 필링-인(filling-in)과 같이 5' 말단이나 3'말단을 표지하는 방법을 사용할 수 있다. 또한 폴리펩티드의 경우에는 방사성 옥소화를 통해 표지할 수 있다. 폴리펩티드의 티로신 또는 히스티딘 에 방사성 옥소를 직접 표지할 수도 있고, 클로라민-T법(Chloramine-T), 요오드젠법(Iodogen) 또는 락토과산화효소(lactoperoxidase)를 이용하여 표지할 수 있다. In addition, the present invention provides a method for searching for an antioxidant-related substance of a plant using a polypeptide having an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 3, a nucleic acid encoding the same, fragments or derivatives thereof. The antioxidant-related substance may be a gene or a protein, and may also be a compound or extract that is isolated or chemically synthesized from nature. Preferably the method can be carried out using a polypeptide having an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 3, a nucleic acid encoding it, a fragment or derivative thereof as a 'probe'. The term 'probe' refers to a medium for finding a desired one. The probe may be labeled with radioisotopes, fluorescent dyes, or colorimetric enzymes and the like to facilitate screening and separation of the locating material. Preferably 3 H, 32 P, 35 S, Fluorescein Isohiocyanate (FITC), Tetrame-thylrhodamine isothiocyanate (TRITC), Biotin, Digoxigennin, Horse-Radish Peroxidase (HRP), Glucose oxidase (HRP) Glucose Oxidase), alkaline phosphatase, and the like. Labeling methods are known in the art. For example, a method of labeling nucleic acids may include uniformly labeling the entire nucleic acid, such as nick translation and random oligonucleotide primers, or as a kind of keying and filling-in. The method of labeling the 5 'end or 3' end can be used. Polypeptides can also be labeled via radioactive oxolation. Radioactive oxo may be directly labeled on tyrosine or histidine of the polypeptide, or may be labeled using Chloramine-T, Iodogen, or lactoperoxidase.

보다 구체적으로 본 발명의 방법은 서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 CmSOD 단백질, 이의 절편 또는 유도체와의 단백질 결합 양상을 분석함으로써 항산화 관련 단백질을 탐색할 수도 있으며, 본 발명에 따른 CmSOD 단백질의 활성을 억제 또는 활성화하는 물질을 탐색할 수 있다. 또한 상기 CmSOD 단백질을 암호화하는 핵산 또는 이의 절편을 식물체로부터 추출한 RNA 또는 mRNA로부터 제조된 cDNA와 혼성화 반응을 수행함으로써 항산화 관련 유전자를 탐색할 수 있다. 또한, 직접적으로 상기 CmSOD 유전자 또는 이의 변이형 유전자와 결합하는 물질 또는 이들의 발현을 억제 또는 활성화하는 화학물질 등을 탐색할 수 있다. 아울러, 본 발명의 방법은 상기 CmSOD 단백질을 암호화하는 핵산과 염기서열을 비교하여 높은 서열 상동성을 가진 유전자를 탐색할 수도 있다. 본 발명의 방법은 일반적으로 사용되는 DNA 칩, 단백질 칩, 중합효소 연쇄반응(PCR), 노던 블럿, 서던 블럿, 웨스턴 블럿, 효소 면역 반응(ELISA), 2-D 겔 분석, 효모 이중 혼성화 반응(yeast two hybrid system) 및 시험관 내 결합 어세이(in vitro binding assay)를 포함하는 다양한 방법으로 탐색을 수행할 수 있다.More specifically, the method of the present invention may search for an antioxidant-related protein by analyzing the protein binding aspect with the CmSOD protein, fragment or derivative thereof having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3, and activity of the CmSOD protein according to the present invention. It is possible to search for a substance that inhibits or activates. In addition, the nucleic acid encoding the CmSOD protein or a fragment thereof may be hybridized with cDNA prepared from RNA or mRNA extracted from a plant to search for antioxidant-related genes. In addition, it is possible to directly search for substances that bind the CmSOD gene or its mutant gene or chemicals that inhibit or activate their expression. In addition, the method of the present invention may search for a gene having high sequence homology by comparing the nucleic acid encoding the CmSOD protein with the nucleotide sequence. The method of the present invention is generally used for DNA chips, protein chips, polymerase chain reaction (PCR), Northern blot, Southern blot, Western blot, enzyme immunoreaction (ELISA), 2-D gel analysis, yeast double hybridization reaction ( Screening can be performed in a variety of ways, including yeast two hybrid systems) and in vitro binding assays.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.However, the following examples are merely to illustrate the invention, but the content of the present invention is not limited to the following examples.

<실시예 1><Example 1>

멜론으로부터 From melon CmSODCmSOD 유전자의 분리 및 서열 분석 Gene Isolation and Sequence Analysis

<1-1> 멜론 과실 발달별 cDNA 라이브러리의 제작<1-1> Development of cDNA Library by Melon Fruit Development

개화한 멜론(Cucumis melo cv. Reticulatus F1 Alpha)을 인공수정하였다. 0 및 9 DAP(day after pollination)에 멜론 과실로부터 RNA를 추출하여 동일한 양을 혼합하였다. 이후, 스트라타진 cDNA 라이브러리 키트에서 제시한 방법에 따라 pBK-CMV 파지미드 벡터(Strategene)를 이용하여 cDNA 라이브러리를 제작하였다. 또한 과실발달 단계 중 후반부에 속하는 라이브러리를 제작하기 위하여, 인공 수정 후 수확일이 된 36 및 37 DAP에 멜론 과실로부터 상기와 같이 cDNA 라이브러리를 제작하였다. 형질전환된 세포를 37℃에서 45분 동안 배양한 후, X-gal(80 ㎍/㎖)과 IPTG(0.55 mM), 그리고 가나마이신(50 ㎍/㎖)을 포함하는 LB 배지에 도말하였다. 재조합 DNA를 포함하는 화이트 콜로니를 선발하여 이를 384 well 마이크로타이터 플레이트(microtiter plate)에 피킹(picking)하였다. 이후, 자동 눈금 시스템(automatic gridding system) TAS(BioRobotics, Cambridge, UK)를 이용하여 콜로니들을 니트로셀룰로스 막으로 옮겼다.Flowering melon ( Cucumis melo cv. Reticulatus F1 Alpha) was artificially inseminated. RNA was extracted from melon fruit at 0 and 9 DAP (day after pollination) and the same amount was mixed. Then, the cDNA library was prepared using the pBK-CMV phagemid vector (Strategene) according to the method suggested by the stratazine cDNA library kit. In addition, in order to produce a library belonging to the latter part of the fruit development step, cDNA library was prepared as described above from melon fruit in 36 and 37 DAP which was the harvest date after artificial insemination. The transformed cells were incubated at 37 ° C. for 45 minutes and then plated in LB medium containing X-gal (80 μg / ml), IPTG (0.55 mM), and kanamycin (50 μg / ml). White colonies containing recombinant DNA were selected and picked into 384 well microtiter plates. The colonies were then transferred to nitrocellulose membranes using an automatic gridding system TAS (BioRobotics, Cambridge, UK).

<1-2> 탐침의 제조<1-2> Preparation of the Probe

고구마(Impomoea batatas), 사시나무(Populus tremuloides), 담배(Nicotiana plumbaginifolia) 등에서 기 보고된 SOD 유전자의 염기서열로부터 잘 보존된 부위를 찾아내어 이에 대한 프라이머를 제작하였다. 제작된 프라이머 서열은 서열번호 4 및 서열번호 5로 기재하였다. 이후, 멜론 잎으로부터 추출한 게놈 DNA를 주형으로 하여 PCR을 수행하였다. PCR은 94℃에서 4분 동안 주형 DNA를 전변성(predenaturation)을 시킨 후, 94℃에서 1분; 55℃에서 1분; 72℃에서 1분를 한 사이클로 하여 총 30사이클을 반복 수행하였으며, 최종적으로 72℃에서 10분 동안 반응시켰다. PCR 결과, 약 500 bp 크기의 증폭된 산물을 얻었다(도 1 참조). 증폭된 산물을 pGEMT-easy (Promega Co.) vector에 삽입한 후, 당업계에 공지된 방법에 따라 염기서열분석을 수행하여 SOD 유전자의 염기서열을 확인하였다. 이후, 증폭된 산물을 [α-32P]dCTP로 표지하여 탐침으로 제조하였다(RediprimeII Rnadom Prime Labelling System, Amersham, #RPN1633). The primers were prepared by finding well-conserved sites from the base sequences of SOD genes reported in sweet potatoes ( Impomoea batatas ), Populus tremuloides , and tobacco ( Nicotiana plumbaginifolia ). The prepared primer sequences are set forth in SEQ ID NO: 4 and SEQ ID NO: 5. Thereafter, PCR was performed using genomic DNA extracted from the melon leaf as a template. PCR predenatured the template DNA for 4 minutes at 94 ° C., followed by 1 minute at 94 ° C .; 1 minute at 55 ° C .; A total of 30 cycles were repeated for one minute at 72 ° C., and the reaction was finally performed at 72 ° C. for 10 minutes. PCR resulted in an amplified product of about 500 bp size (see Figure 1). After inserting the amplified product into the pGEMT-easy (Promega Co.) vector, the sequencing of the SOD gene was confirmed by sequencing according to methods known in the art. The amplified product was then labeled with [α- 32 P] dCTP and prepared by probe (Rediprime II Rnadom Prime Labeling System, Amersham, # RPN1633).

<1-3> cDNA 라이브러리 스크리닝<1-3> cDNA library screening

멜론 SOD 유전자의 전장 cDNA를 클로닝하기 위하여 상기 실시예 <1-1>에서 멜론의 과실로부터 제작된 cDNA 라이브러리를 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 탐침을 이용하여 스크리닝하였다. 상기 cDNA 라이브러리를 나일론 막으로 옮긴 후, 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 탐침과 65℃에서 24시간 동안 혼성화시켰다. 2× SSC, 0.1% SDS 용액에서 1시간, 1× SSC, 0.1% SDS에서 1시간, 0.5× SSC, 0.1% SDS에서 30분, 그리고 0.1× SSC, 0.1% SDS 용액에서 20분 동안 순차적으로 세척하였다. 이후, X-ray 필름에 감광시켰다. 그 결과, 36/37 DAP에서만 탐침과 혼성화된 클론이 검출되었다(결과 미도시). To clone the full-length cDNA of the melon SOD gene, the cDNA library prepared from the fruit of the melon in Example <1-1> was screened using the probe prepared in Example <1-2>. The cDNA library was transferred to a nylon membrane, and then hybridized with the probe prepared in Example <1-2> at 65 ° C for 24 hours. Sequential washing for 1 hour in 2 × SSC, 0.1% SDS solution, 1 hour in 1 × SSC, 0.1% SDS, 30 minutes in 0.5 × SSC, 0.1% SDS, and 20 minutes in 0.1 × SSC, 0.1% SDS solution It was. Thereafter, the X-ray film was exposed to light. As a result, clones hybridized with the probe were detected only in 36/37 DAP (results not shown).

<1-4> 전기영동 및 서열분석<1-4> Electrophoresis and Sequencing

상기 실시예 <1-3>에서 선별된 클론을 LB 브로쓰에 접종하여 37℃에서 밤새 배양하였다. 배양액으로부터 플라스미드 DNA를 분리한 후, 제한효소 EcoRI과 XhoI으로 절단하고, 1% 아가로우즈 젤에서 전기영동을 하였다. 전기영동 결과에서 733 bp의 DNA 삽입물(insert)을 확인하였다(결과 미도시). 이후, 상기 DNA 삽입물의 서열분석을 수행하였다. 그 결과, 상기 클론은 34 bp의 5'UTR과 459 bp의 코딩부분, 그리고 240 bp의 3'UTR을 포함하였다. 클론의 전체 염기서열을 서열번호 1로 기재하였으며, 전체 염기서열 중에서도 단백질로 발현되는 코딩 부분의 서열만을 서열번호 2로 기재하였다. 상기 클론으로부터 암호화되는 단백질의 아미노산 서열을 서열번호 3으로 기재하였다. The clones selected in Example <1-3> were inoculated into LB broth and incubated overnight at 37 ° C. Plasmid DNA was isolated from the culture medium, digested with restriction enzymes Eco RI and Xho I, and electrophoresed on a 1% agarose gel. Electrophoresis results confirmed a DNA insert of 733 bp (results not shown). Thereafter, sequencing of the DNA insert was performed. As a result, the clone contained 34 bp 5'UTR, 459 bp coding portion, and 240 bp 3'UTR. The entire nucleotide sequence of the clone was described as SEQ ID NO: 1, and only the sequence of the coding part expressed as a protein among the entire nucleotide sequences was described as SEQ ID NO. The amino acid sequence of the protein encoded from the clone is set forth in SEQ ID NO: 3.

코딩부분으로부터 암호화되는 아미노산 서열(서열번호 3)을 이용하여 유사성 탐색()을 한 결과, 다른 식물 유래의 SOD들과 높은 유사성을 보였다(도 2 참조). 특히, 고구마(Impomoea batatas)에서 분리된 SOD(GenBank accession no. CAA51654)와 89.5%의 높은 상동성을 나타내었으며, 사시나무(Populus tremuloides; GenBank accession no. AAD01605) 및 담배(Nicotiana plumbaginifolia; GenBank accession no. CAA39444)에서 분리된 SOD들과 각각 88.2% 및 87.5%의 상동성을 나타내었다. 따라서, 본 발명자들은 서열번호 2의 핵산을 'CmSOD 유전자'라 명명하였다.Similarity search () using an amino acid sequence (SEQ ID NO: 3) encoded from the coding part, showed a high similarity to SODs derived from other plants (see Figure 2). In particular, it showed a high homology of 89.5% with SOD (GenBank accession no. CAA51654) isolated from sweet potatoes ( Impomoea batatas ), and Populus tremuloides (GenBank accession no. AAD01605) and tobacco ( Nicotiana plumbaginifolia ; Homologous to SODs isolated from CAA39444), 88.2% and 87.5%, respectively. Thus, the present inventors named the nucleic acid of SEQ ID NO: 2 ' CmSOD gene'.

<실시예 2><Example 2>

CmSODCmSOD 유전자의 과실 발달별 및 조직별 발현 양상 분석 Analysis of gene expression patterns by fruit development and tissue

상기 실시예 1에서 분리한 CmSOD 유전자의 과실발달 및 조직별 발현양상을 조사하기 위하여 과실발달별로는 0, 9, 18, 27 및 36 DAP의 과실에서, 그리고 조직별로는 수분 직후(0 DAP)의 잎(leaf, L), 웅화(male flower, MF), 자화(female flower, FF), 줄기(stem, S) 및 덩굴손(tendril, T)에서 각각 총 RNA를 추출하였다. 이후, 추출된 총 RNA를 주형으로 하고, 인비트로젠(Invitrogen)사의 수퍼스크립트(Superscript, #12371-019)를 이용하여 1차-스트랜드 cDNA(first-strand cDNA)를 합성하였다. 합성된 1차-스트랜드 cDNA를 주형으로 CmSODF 프라이머(서열번호 6)와 CmSODR 프라이머(서열번호 7)를 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR은 94℃에서 3분 동안 전변성(predenaturation)을 시킨 후, 94℃에서 1분; 50℃에서 1분; 72℃에서 1분 30초를 한 사이클로 하여 총 30사이클을 반복 수행하였으며, 최종적으로 72℃에서 10분 동안 반응시켰다. 이 때 대조군으로는 멜론의 액틴(actin) 유전자를 증폭할 수 있는 CmActinF 프라이머(서열번호 8)와 CmActinR 프라이머(서열번호 9)를 이용하여 PCR을 수행하였다. 이후, PCR을 통해 증폭된 밴드가 CmSOD 유전자인지 확인하기 위하여 상기 실시예 <1-2>에서 제조한 탐침과 서던 블럿을 실시하였다. In order to investigate the fruit development and tissue-specific expression patterns of the CmSOD gene isolated in Example 1, the fruit of 0, 9, 18, 27 and 36 DAP by fruit development, and immediately after a few minutes (0 DAP) by tissue ( Total RNA was extracted from leaf, L), male flower (MF), female flower (FF), stem (Stem, S), and tendril (T). Thereafter, the extracted total RNA was used as a template, and a first-strand cDNA was synthesized using Invitrogen's Superscript (# 12371-019). PCR was performed using the synthesized primary-strand cDNA as a template using CmSODF primer (SEQ ID NO: 6) and CmSODR primer (SEQ ID NO: 7). PCR was pre-denatured for 3 minutes at 94 ° C., followed by 1 minute at 94 ° C .; 1 minute at 50 ° C .; A total of 30 cycles were repeated at 1 minute and 30 seconds at 72 ° C., and finally, the reaction was carried out at 72 ° C. for 10 minutes. In this case, PCR was performed using a CmActinF primer (SEQ ID NO: 8) and a CmActinR primer (SEQ ID NO: 9) capable of amplifying the actin gene of melon. Then, the probe and Southern blot prepared in Example <1-2> were performed to confirm whether the band amplified by PCR is the CmSOD gene.

그 결과, 도 3에서 보는 바와 같이, 과실 발달별로 조사한 경우 CmSOD 유전자는 0 DAP를 제외한 나머지 단계에서 모두 발현이 되었고, 조직별로 조사한 경우에는 웅화와 자화를 제외한 다른 모든 기관에서 발현이 되는 것으로 확인되었다. As a result, as shown in Figure 3 , the CmSOD gene was detected at all stages except for 0 DAP when the fruit development was examined, and it was confirmed that the expression is expressed in all other organs except for the maturation and magnetization when examined by tissue .

<실시예 3><Example 3>

CmSODCmSOD 유전자의 게놈 구조 분석 Genome structure analysis of genes

CmSOD 유전자의 게놈 구조를 분석하기 위하여 서던블럿을 실시하였다. 멜론의 게놈 DNA를 제한효소 HindⅢ, EcoRⅠ, EcoRⅤ 및 XbaⅠ으로 각각 절단한 후, 1.0% 아가로즈 젤에 전기영동하였다. 이후 젤 상의 DNA를 나일론 막으로 옮기고, 상기 실시예 <1-2>에서 제조된 탐침과 65℃에서 각각 밤새 혼성화시켰다. 0.1% SDS를 함유하는 2× SSC 용액에서 1시간, 0.1% SDS를 함유하는 1× SSC 용액에서 1시간, 0.1% SDS를 함유하는 0.5× SSC 용액에서 30분, 0.1% SDS를 함유하는 0.1× SSC 용액에서 20분 동안 순차적으로 세척하였다. 이후, X-ray 필름에 감광시켜 결과를 분석하였다. 그 결과, 멜론의 게놈 내에 CmSOD 유전자는 하나의 카피를 보이는 것으로 나타났다(도 4 참조).Southern blot was performed to analyze the genomic structure of the CmSOD gene. The genomic DNA of the melon was digested with restriction enzymes Hin dIII, Eco RI, Eco RV and Xba I, respectively, and then electrophoresed on 1.0% agarose gel. The DNA on the gel was then transferred to a nylon membrane and hybridized overnight at 65 ° C. with the probe prepared in Example <1-2>. 1 hour in 2x SSC solution containing 0.1% SDS, 1 hour in 1x SSC solution containing 0.1% SDS, 30 minutes in 0.5x SSC solution containing 0.1% SDS, 0.1x containing 0.1% SDS Washed sequentially in SSC solution for 20 minutes. Thereafter, the results were analyzed by exposing it to an X-ray film. As a result, the CmSOD gene was found to show one copy in the melon genome (see FIG. 4 ).

<실시예 4><Example 4>

식물 형질전환체 개발을 위한 재조합 벡터의 제작Construction of recombinant vector for plant transformant development

본 발명자들은 CmSOD 유전자의 센스 단편 또는 RNAi 단편을 함유하는 재조합 벡터를 식물형질전환용 pCAMBIA3300 벡터(CAMBIA; http://www.cambia.org)를 이용하여 다음과 같이 제조하였다.The inventors prepared a recombinant vector containing a sense fragment or RNAi fragment of the CmSOD gene using the plant transformation pCAMBIA3300 vector (CAMBIA; http://www.cambia.org) as follows.

먼저 pCAMBIA3300 벡터(CAMBIA; http://www.cambia.org)를 HindⅢ와 EcoRI으로 절단한 후, pMBPI 벡터로부터 동일한 제한효소로 절단하여 얻은 35S 프로모터, MCS(multi cloning site) 및 NOS를 포함하는 단편과 라이게이션(ligation)시켰다.First, the pCAMBIA3300 vector (CAMBIA; http://www.cambia.org) was digested with Hin dIII and Eco RI, and then the 35S promoter, MCS (multi cloning site) and NOS obtained from the pMBPI vector were digested with the same restriction enzyme. Ligation with fragments.

CmSOD 유전자의 센스 단편을 포함하는 재조합 벡터의 제조를 위해, CmSOD 유전자의 센스 단편을 CmSODSF 프라이머(서열번호 12) 및 CmSODSR 프라이머(서열번호 13)를 이용하여 PCR로 증폭하였다. PCR 반응은 상기 실시예 1과 동일한 방법에 따라 수행하였다. 증폭된 PCR 산물을 키트(Qia quick PCR purification kit, QIAGEN, #28104)를 이용하여 정제하였다. 이후, 정제된 PCR 산물을 KpnI과 SacI으로 절단한 후, 상기에서 제조한 35S 프로모터와 NOS를 포함하는 pCAMBIA3300 벡터에 삽입하였다. 제조된 재조합 벡터를 ‘35S:CmSOD(S)'라 명명하였다(도 5 참조). For the preparation of recombinant vectors comprising sense fragments of the CmSOD gene, the sense fragments of the CmSOD gene were amplified by PCR using CmSODSF primers (SEQ ID NO: 12) and CmSODSR primers (SEQ ID NO: 13). PCR reaction was carried out according to the same method as in Example 1. Amplified PCR products were purified using a kit (Qia quick PCR purification kit, QIAGEN, # 28104). Thereafter, the purified PCR product was digested with Kpn I and Sac I, and then inserted into a pCAMBIA3300 vector containing the 35S promoter and NOS prepared above. The prepared recombinant vector was named '35S: CmSOD (S)' (see FIG. 5 ).

한편, RNAi 단편을 포함하는 재조합 벡터의 제조를 위해, 상기에서 제조한 35S 프로모터와 NOS를 포함하는 pCAMBIA3300 벡터를 XbaI과 BamHI으로 절단한 후, 동일한 효소로 절단하여 얻은 GUS 유전자를 삽입하였다. CmSOD 유전자의 안티센스 단편은 CmSODASF 프라이머(서열번호 10) 및 CmSODASR 프라이머(서열번호 11)를 이용하여 PCR로 증폭하였고, CmSOD 유전자의 센스 단편은 CmSODSF 프라이머(서열번호 12) 및 CmSODSR 프라이머(서열번호 13)를 이용하여 PCR로 증폭하였다. PCR 반응은 상기 실시예 1과 동일한 방법에 따라 수행하였다. 이후, 안티센스 단편은 XbaI과 BamHI으로, 그리고 센스 단편은 KpnI과 SacI으로 절단하여 상기 pCAMBIA3300 벡터 내 GUS 유전자의 앞부분 및 뒷부분에 각각 삽입하였다(도 5 참조). 제조된 재조합 벡터를 ‘35S:CmSODRNAi'라 명명하였다.On the other hand, for the production of a recombinant vector containing the RNAi fragment, the pCAMBIA3300 vector containing the 35S promoter and NOS prepared above was cut with Xba I and Bam HI, and then the GUS gene obtained by cutting with the same enzyme was inserted. The antisense fragment of CmSOD gene CmSODASF primer (SEQ ID NO: 10) and CmSODASR primers used (SEQ ID NO: 11) were amplified by PCR, the sense fragment of CmSOD gene CmSODSF primer (SEQ ID NO: 12) and CmSODSR primer (SEQ ID NO: 13) Was amplified by PCR. PCR reaction was carried out according to the same method as in Example 1. Then, the antisense fragment with Xba I and Bam HI, and the sense fragments were each inserted into the front part and the rear part of the GUS gene in the pCAMBIA3300 vector was cut with Kpn I and Sac I (see Fig. 5). The prepared recombinant vector was named '35S: CmSODRNAi'.

이후, 제조된 각 재조합 벡터를 전기천공법(electrophoration)으로 DH10B 세포에 도입하였다. 세포를 가나마이신(50 ㎎/L)을 함유하고 있는 LB 고체배지에 도말하고, 37℃에서 밤새 배양하여 형질전환체를 선발하였다. 선발된 콜로니들을 대 상으로 PCR 분석과 DNA 제한효소 절단분석을 수행하여 유전자 삽입을 확인하였다(결과 미도시). 이후, 상기 형질전환체로부터 각 재조합 벡터를 분리하고, 이를 다시 아그로박테리움 튜메파시엔스 LBA4404에 각각 도입시켰다. 형질전환된 아그로박테리움 튜메파시엔스 LBA4404는 PCR 분석을 통해 형질전환여부를 확인하였다.Each recombinant vector thus prepared was then introduced into DH10B cells by electroporation. Cells were plated in LB solid medium containing kanamycin (50 mg / L) and cultured overnight at 37 ° C. to select transformants. PCR analysis and DNA restriction enzyme cleavage analysis were performed on the selected colonies to confirm gene insertion (result not shown). Thereafter, each recombinant vector was isolated from the transformants, which were then introduced into Agrobacterium tumefaciens LBA4404, respectively. The transformed Agrobacterium tumefaciens LBA4404 was confirmed by the PCR analysis.

<실시예 5> Example 5

멜론의 형질전환 및 검증Transformation and verification of melon

<5-1> 형질전환<5-1> transformation

멜론의 형질전환은 다음과 같이 수행하였다. 먼저 멜론의 종자를 발아용 배지(GM; MS 4.4 g/L, Sucorse 20 g/L, Agar 8g/L)에 2일간 발아시킨 후, 자엽에서(cotyledone)에서 외식편(explant)을 제작하였다. 상기 실시예 4에서 제조한 형질전환된 아그로박테리움 튜메파시엔스 LBA4404들을 멜론의 외식편과 각각 공동배양하였다. 이후, 상기 외식편을 전배양 배지(MPM; LS 4.4g/L, Sucrose 20g/L, BA 0.5uM, Agar 8g/L)에 2일간 배양한 후, 선별배지(MSM; LS 4.4g/L, Sucrose 20g/L, BA 0.5uM, PPT 5mg/L, Cf 250mg/LAgar 8g/L)에서 신초(shoot)를 유도하였다. 3-4주 후, 유도된 신초를 뿌리 유도용배지(MRM; LS 2.2g/L, Sucorse 20g/L, Agar 6g/L)에 옮겨 배양하였다. CmSOD 유전자의 센스 단편 또는 RNAi 단편이 각각 삽입된 신초에서 모두 뿌리가 유도되었다. 뿌리가 유도된 유식물체를 기내에서 순화시킨 후, 온실에서 재배하였다(도 6 참조).The transformation of melon was performed as follows. First, the seeds of the melon were germinated in germination medium (GM; MS 4.4 g / L, Sucorse 20 g / L, Agar 8 g / L) for 2 days, and then explants were prepared in cotyledone. The transformed Agrobacterium tumefaciens LBA4404 prepared in Example 4 was co-cultured with explants of melon, respectively. Thereafter, the explants were cultured in pre-culture medium (MPM; LS 4.4g / L, Sucrose 20g / L, BA 0.5uM, Agar 8g / L) for 2 days, and then, selection medium (MSM; LS 4.4g / L, Shoots were induced at Sucrose 20g / L, BA 0.5uM, PPT 5mg / L, Cf 250mg / LAgar 8g / L). After 3-4 weeks, induced shoots were transferred to root induction medium (MRM; LS 2.2g / L, Sucorse 20g / L, Agar 6g / L) and cultured. Both roots were induced in shoots into which the sense fragment or RNAi fragment of the CmSOD gene was inserted, respectively. The root-derived seedlings were purified in-flight and then grown in a greenhouse (see FIG. 6 ).

<5-2> 형질전환 유무 확인<5-2> Confirmation of transformation

상기 실시예 <5-1>에서 제조된 형질전환 멜론 중 대표적으로 CmSOD 유전자의 센스 단편이 도입된 유식물체의 잎으로부터 키트(DNeasy Plant Mini kit, QIAGEN, #69104)를 이용하여 게놈 DNA를 추출하였다. 분리된 DNA를 주형으로 하고 35S 프로모터와 CmSOD 유전자를 증폭할 수 있는 35S 프라이머/CmSODSR 프라이머 조합(서열번호 14/서열번호 13) ; 및 CmSOD 유전자와 NOS를 증폭할 수 있는 CmSODSF 프라이머/NOS 프라이머 조합(서열번호 12/서열번호 15)을 각각 이용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 PCR을 수행하여 형질전환여부를 조사하였다. 그 결과, 도 7에서 보는 바와 같이, 형질전환 멜론에 CmSOD 유전자의 센스 단편이 정확하게 삽입되었음을 확인할 수 있었다. Genomic DNA was extracted using a kit (DNeasy Plant Mini kit, QIAGEN, # 69104) from the leaves of a seedling plant in which a sense fragment of the CmSOD gene was typically introduced among the transgenic melons prepared in Example <5-1>. . 35S primer / CmSODSR primer combination (SEQ ID NO: 14 / SEQ ID NO: 13) capable of amplifying the 35S promoter and the CmSOD gene using the isolated DNA as a template; And using the CmSODSF primer / NOS primer combination (SEQ ID NO: 12 / SEQ ID NO: 15) that can amplify the CmSOD gene and NOS, PCR was carried out in the same manner as in Example 1 to investigate the transformation. As a result, as shown in Figure 7 , it was confirmed that the sense fragment of the CmSOD gene was correctly inserted into the transgenic melon.

또한 상기 형질전환된 식물체의 과실에서 RNA를 추출하여 CmSOD 유전자를 증폭할 수 있는 프라이머 조합(서열번호 6과 서열번호 7)을 이용하여 실제로 멜론 과실에서 CmSOD 유전자의 발현 유무를 확인하였다.In addition, using a primer combination (SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7) capable of amplifying the CmSOD gene by extracting RNA from the fruit of the transformed plant was confirmed whether the expression of the CmSOD gene in the melon fruit actually.

<실시예 6><Example 6>

형질전환된 멜론 과실의 항산화 능력 조사Investigation of the Antioxidant Capacity of Transformed Melon Fruits

상기 실시예 5에서 제조된 각 형질전환 멜론의 과실을 수확한 후에 본 발명의 CmSOD 유전자의 발현 유무에 따른 항산화 능력을 비교 조사하였다. After harvesting the fruit of each transgenic melon prepared in Example 5, the antioxidant capacity of the CmSOD gene expression according to the present invention was compared and investigated.

<실시예 7> <Example 7>

형질전환된 멜론의 후대 검증Subsequent Validation of Transformed Melons

상기 실시예 5에서 제조된 각 형질전환 멜론에서 종자를 수득하였다. 이후, 종자를 PPT가 포함된 배지에서 발아성 검증을 실시하고, 발아된 유식물체를 토양에서 재배하였다. 이후, 실시예 4와 5의 실험을 진행하여 형질전환 멜론의 후대에서도 항산화 능력이 보이는지를 비교 조사하였다.Seeds were obtained from each transgenic melon prepared in Example 5. Thereafter, seeds were germinated in a medium containing PPT, and germinated seedlings were grown in soil. Then, the experiments of Examples 4 and 5 were carried out to compare whether the antioxidant ability is seen even in the later generation of the transformed melon.

이상 살펴본 바와 같이, 본 발명에서는 멜론으로부터 식물의 항산화에 관계하는 CmSOD 유전자를 분리하였다. 본 발명의 CmSOD 유전자는 수퍼옥사이드 디스뮤타제를 암호화한다. 따라서, 본 발명의 CmSOD 단백질 및 이를 암호화하는 핵산은 수퍼옥사이드 디스뮤타제를 과생산하는 식물 품종을 육성하는데 매우 유용하게 사용될 수 있다. As described above, in the present invention, the CmSOD gene related to the antioxidant activity of the plant was isolated from the melon. The CmSOD gene of the present invention encodes superoxide dismutase. Therefore, the CmSOD protein of the present invention and the nucleic acid encoding the same can be very useful for growing plant varieties that overproduce superoxide dismutase.

<110> FnP corp., Ltd <120> Antioxidant gene isolated from melon <130> NP05-0111 <160> 15 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 733 <212> DNA <213> Cucumis melo <400> 1 gaattcggca cgnccttntg agatcacagg aaagatggta aaggctgtag ctgttcttgg 60 aagtagtgag ggtgtgagtg gaactatctt ttttacccaa gaaggagatg gtccaaccac 120 tgttacgggc aatgtttctg gtctcaagcc cgggcctcat ggattccatg ttcacgcctt 180 aggtgacaca accaatggct gcatgtcgac tgggccacat ttcaaccctg ctggaaagca 240 acatggtgct cccgaggacg agaaccgcca tgccggtgat ttagggaaca ttatcgttgg 300 tgaagatggc acggctaact tcaccattac tgacaaccag atttctctct gtggaaagga 360 ctccattatc ggaagggcgg ttgtggttca tggagaccct gatgatcttg gcaagggtgg 420 acatgaactc agcttaagta caggaaatgc tggtgctaga gtagcctgtg gcattattgg 480 tctgcaaggt taagatttgt tgccttcgtt gccgtttcta ttgaagcatt gaacccaaat 540 gctatctagt gcttccaaga atattcctaa actcgcgtga atgaataaaa acgcagcact 600 gtactttttc tttttctttt actttttttg tgacgattag atcttttact tatccatact 660 tgtctgctgt tttattatta tatttctgga aattcggttt cttttttttc ttttcaaaaa 720 aaaaaaaaaa aaa 733 <210> 2 <211> 456 <212> DNA <213> Cucumis melo <400> 2 atggtaaagg ctgtagctgt tcttggaagt agtgagggtg tgagtggaac tatctttttt 60 acccaagaag gagatggtcc aaccactgtt acgggcaatg tttctggtct caagcccggg 120 cctcatggat tccatgttca cgccttaggt gacacaacca atggctgcat gtcgactggg 180 ccacatttca accctgctgg aaagcaacat ggtgctcccg aggacgagaa ccgccatgcc 240 ggtgatttag ggaacattat cgttggtgaa gatggcacgg ctaacttcac cattactgac 300 aaccagattt ctctctgtgg aaaggactcc attatcggaa gggcggttgt ggttcatgga 360 gaccctgatg atcttggcaa gggtggacat gaactcagct taagtacagg aaatgctggt 420 gctagagtag cctgtggcat tattggtctg caaggt 456 <210> 3 <211> 152 <212> PRT <213> Cucumis melo <400> 3 Met Val Lys Ala Val Ala Val Leu Gly Ser Ser Glu Gly Val Ser Gly 1 5 10 15 Thr Ile Phe Phe Thr Gln Glu Gly Asp Gly Pro Thr Thr Val Thr Gly 20 25 30 Asn Val Ser Gly Leu Lys Pro Gly Pro His Gly Phe His Val His Ala 35 40 45 Leu Gly Asp Thr Thr Asn Gly Cys Met Ser Thr Gly Pro His Phe Asn 50 55 60 Pro Ala Gly Lys Gln His Gly Ala Pro Glu Asp Glu Asn Arg His Ala 65 70 75 80 Gly Asp Leu Gly Asn Ile Ile Val Gly Glu Asp Gly Thr Ala Asn Phe 85 90 95 Thr Ile Thr Asp Asn Gln Ile Ser Leu Cys Gly Lys Asp Ser Ile Ile 100 105 110 Gly Arg Ala Val Val Val His Gly Asp Pro Asp Asp Leu Gly Lys Gly 115 120 125 Gly His Glu Leu Ser Leu Ser Thr Gly Asn Ala Gly Ala Arg Val Ala 130 135 140 Cys Gly Ile Ile Gly Leu Gln Gly 145 150 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODCF primer <400> 4 gcacggcctt atgagatcac agg 23 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODCR primer <400> 5 gcttcaatag aaacggcaac g 21 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODF primer <400> 6 cacaggaaag atggtaaagg ctg 23 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODR primer <400> 7 agaaacggca acgaaggcaa c 21 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmActinF primer <400> 8 gctgtgttcc ccagtattgt tg 22 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmActinR primer <400> 9 actggcatag agagatagaa cg 22 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODASF primer <400> 10 gaaggctcta gatcttaacc ttgc 24 <210> 11 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODASR primer <400> 11 cacaggatcc atggtaaagg ctg 23 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODSF primer <400> 12 cacaggtacc atggtaaagg ctg 23 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODSR primer <400> 13 gaaggcaaga gctcttaacc ttgc 24 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 35S primer <400> 14 tctatctctc tgcagctttc gc 22 <210> 15 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> NOS primer <400> 15 atatgataat catcgcaaga ccg 23 <110> FnP corp., Ltd <120> Antioxidant gene isolated from melon <130> NP05-0111 <160> 15 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 733 <212> DNA <213> Cucumis melo <400> 1 gaattcggca cgnccttntg agatcacagg aaagatggta aaggctgtag ctgttcttgg 60 aagtagtgag ggtgtgagtg gaactatctt ttttacccaa gaaggagatg gtccaaccac 120 tgttacgggc aatgtttctg gtctcaagcc cgggcctcat ggattccatg ttcacgcctt 180 aggtgacaca accaatggct gcatgtcgac tgggccacat ttcaaccctg ctggaaagca 240 acatggtgct cccgaggacg agaaccgcca tgccggtgat ttagggaaca ttatcgttgg 300 tgaagatggc acggctaact tcaccattac tgacaaccag atttctctct gtggaaagga 360 ctccattatc ggaagggcgg ttgtggttca tggagaccct gatgatcttg gcaagggtgg 420 acatgaactc agcttaagta caggaaatgc tggtgctaga gtagcctgtg gcattattgg 480 tctgcaaggt taagatttgt tgccttcgtt gccgtttcta ttgaagcatt gaacccaaat 540 gctatctagt gcttccaaga atattcctaa actcgcgtga atgaataaaa acgcagcact 600 gtactttttc tttttctttt actttttttg tgacgattag atcttttact tatccatact 660 tgtctgctgt tttattatta tatttctgga aattcggttt cttttttttc ttttcaaaaa 720 aaaaaaaaaa aaa 733 <210> 2 <211> 456 <212> DNA <213> Cucumis melo <400> 2 atggtaaagg ctgtagctgt tcttggaagt agtgagggtg tgagtggaac tatctttttt 60 acccaagaag gagatggtcc aaccactgtt acgggcaatg tttctggtct caagcccggg 120 cctcatggat tccatgttca cgccttaggt gacacaacca atggctgcat gtcgactggg 180 ccacatttca accctgctgg aaagcaacat ggtgctcccg aggacgagaa ccgccatgcc 240 ggtgatttag ggaacattat cgttggtgaa gatggcacgg ctaacttcac cattactgac 300 aaccagattt ctctctgtgg aaaggactcc attatcggaa gggcggttgt ggttcatgga 360 gaccctgatg atcttggcaa gggtggacat gaactcagct taagtacagg aaatgctggt 420 gctagagtag cctgtggcat tattggtctg caaggt 456 <210> 3 <211> 152 <212> PRT <213> Cucumis melo <400> 3 Met Val Lys Ala Val Ala Val Leu Gly Ser Ser Glu Gly Val Ser Gly   1 5 10 15 Thr Ile Phe Phe Thr Gln Glu Gly Asp Gly Pro Thr Thr Val Thr Gly              20 25 30 Asn Val Ser Gly Leu Lys Pro Gly Pro His Gly Phe His Val His Ala          35 40 45 Leu Gly Asp Thr Thr Asn Gly Cys Met Ser Thr Gly Pro His Phe Asn      50 55 60 Pro Ala Gly Lys Gln His Gly Ala Pro Glu Asp Glu Asn Arg His Ala  65 70 75 80 Gly Asp Leu Gly Asn Ile Ile Val Gly Glu Asp Gly Thr Ala Asn Phe                  85 90 95 Thr Ile Thr Asp Asn Gln Ile Ser Leu Cys Gly Lys Asp Ser Ile Ile             100 105 110 Gly Arg Ala Val Val Val His Gly Asp Pro Asp Asp Leu Gly Lys Gly         115 120 125 Gly His Glu Leu Ser Leu Ser Thr Gly Asn Ala Gly Ala Arg Val Ala     130 135 140 Cys Gly Ile Ile Gly Leu Gln Gly 145 150 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODCF primer <400> 4 gcacggcctt atgagatcac agg 23 <210> 5 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODCR primer <400> 5 gcttcaatag aaacggcaac g 21 <210> 6 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODF primer <400> 6 cacaggaaag atggtaaagg ctg 23 <210> 7 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODR primer <400> 7 agaaacggca acgaaggcaa c 21 <210> 8 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmActinF primer <400> 8 gctgtgttcc ccagtattgt tg 22 <210> 9 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmActinR primer <400> 9 actggcatag agagatagaa cg 22 <210> 10 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODASF primer <400> 10 gaaggctcta gatcttaacc ttgc 24 <210> 11 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODASR primer <400> 11 cacaggatcc atggtaaagg ctg 23 <210> 12 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODSF primer <400> 12 cacaggtacc atggtaaagg ctg 23 <210> 13 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> CmSODSR primer <400> 13 gaaggcaaga gctcttaacc ttgc 24 <210> 14 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> 35S primer <400> 14 tctatctctc tgcagctttc gc 22 <210> 15 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> NOS primer <400> 15 atatgataat catcgcaaga ccg 23

Claims (11)

서열번호 3으로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드.A polypeptide having an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3. 제1항의 폴리펩티드를 암호화하는 핵산.A nucleic acid encoding the polypeptide of claim 1. 제2항에 있어서, 서열번호 1 또는 서열번호 2의 염기서열을 갖는 것을 특징으로 하는 핵산.The nucleic acid according to claim 2, which has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2. 제2항의 핵산을 함유하는 재조합 벡터.A recombinant vector containing the nucleic acid of claim 2. 제4항의 재조합 벡터로 형질전환된 박테리아.Bacteria transformed with the recombinant vector of claim 4. 제2항의 핵산을 증폭하기 위한 프라이머.A primer for amplifying the nucleic acid of claim 2. 제6항에 있어서, 서열번호 6, 서열번호 7, 서열번호 10, 서열번호 11, 서열번호 12 및 서열번호 13으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 프라이머.The primer according to claim 6, wherein the primer is selected from the group consisting of SEQ ID NO: 6, SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 10, SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 12, and SEQ ID NO: 13. 제2항의 핵산을 식물체 내로 도입하는 것을 포함하는 슈퍼옥사이드 디스뮤타제(superoxide dismatuse)를 과생산하는 형질전환 식물체의 제조방법.A method for producing a transgenic plant that overproduces a superoxide dismatuse, comprising introducing the nucleic acid of claim 2 into a plant. 제8항의 방법으로 제조된 수퍼옥사이드 디스뮤타제를 과생산하는 형질전환 식물체.A transgenic plant overproducing superoxide dismutase prepared by the method of claim 8. 서열번호 2로 기재되는 아미노산 서열을 갖는 폴리펩티드, 이를 암호화하는 핵산, 이들의 절편 또는 유도체를 탐침으로 하여 식물의 항산화 관련 활성 물질을 탐색하는 방법.A method of searching for an antioxidant-related active substance of a plant by using a polypeptide having an amino acid sequence as set forth in SEQ ID NO: 2, a nucleic acid encoding the same, a fragment or a derivative thereof as a probe. 제10항에 있어서, DNA 칩, 단백질 칩, 중합효소 연쇄반응(PCR), 노던 블럿, 서던 블럿, 웨스턴 블럿, 효소 면역 반응(ELISA), 2-D 겔 분석, 효모 이중 혼성화 반응(yeast two hybrid system) 및 시험관 내 결합 어세이(in vitro binding assay)를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 10, wherein the DNA chip, protein chip, polymerase chain reaction (PCR), Northern blot, Southern blot, Western blot, enzyme immunoassay (ELISA), 2-D gel analysis, yeast two hybridization reaction (yeast two hybrid) system) and an in vitro binding assay.
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