KR20100107873A - Dna polymerase derived from thermococcus celer and its use - Google Patents

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권석태
배희진
김기쁨
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성균관대학교산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A thermal resistant DNA polymerase which is derived from Thermococcus celer with DNA polymerization activity and proofreading activity is provided to widely use in various nucleic acid polymerization. CONSTITUTION: A thermal resistant Tce DNA polymerase isolated from Thermococcus celer contains an amino acid of seuqnce number 10. The Tce DNA polymerase has an optimal activity in 20-35 mM of (NH_4)_2SO_4 and 4-16 mM of Mg^2+ at pH 6.5 and 75°C. A nucleic acid molecule encoding the Tce DNA polymerase contains a nucleic acid sequence of sequence number 9. A pTCE vector contains a nucleic acid molecule encoding the Tce DNA polymerase. A method for preparing the Tce DNA polymerase comprises: a step of preparing a vector expressing the Tce DNA polymerase; a step of transforming the vector to the microorganism; a step of culturing the transformant; and a step of collecting protein from the transformant.

Description

써모코커스 씰러 균주 유래의 내열성 DNA 중합효소 및 이의 이용 {DNA POLYMERASE DERIVED FROM THERMOCOCCUS CELER AND ITS USE}Heat-resistant DNA polymerase derived from thermococcus sealer strain and use thereof {DNA POLYMERASE DERIVED FROM THERMOCOCCUS CELER AND ITS USE}

본 발명은 초고온성 고세균 (hyperthermophilic archaeum) 써모코커스 씰러 (Thermococcus celer) 균주 유래의 DNA 중합효소 및 이의 이용에 관한 것이다. The present invention relates to a DNA polymerase derived from a hyperthermophilic archaeum Thermococcus celer strain and its use.

DNA 중합효소 (deoxyribonucleic acid polymerase, DNA polymerase, E.C. number 2.7.7.7)는 주형 DNA (template DNA)에 의존하여 5′→3′ 방향으로 상보적인 DNA를 합성하는 효소로서, 생명체에 있어 DNA 복제 (DNA replication)나 수리 (DNA repair)시에 가장 중요한 역할을 하는 효소이다 (참조: Lehninger, A. L. et al., 1993, Principles of biochemistry, 2nd ed., Worth Publishers). DNA 중합효소는 1957년 콘버그 (Kornberg) 등에 의해 대장균에서 최초로 발견되었으며, 현재의 대장균 DNA 중합효소Ⅰ이다 (참조: Konberg, A. and Baker, T., 1992, DNA replication, 2nd ed., Freeman Company). 이 대장균 DNA 중합효소Ⅰ (Escherichia coli DNA polymeraseⅠ, E. coli DNA polymeraseⅠ)은 5′→3′ 핵산말단 가수분해 효소 활성 (5′→3′ exonuclease activity), 교정 활성 (proofreading activity)이라 불리는 3′→5′ 핵산말단 가수분해효소 활성 (3′→5′ exonuclease activity) 및 DNA 중합 활성 (DNA polymerization activity)인 5′→3′ 중합효소 활성 (5′→3′ polymerase activity)을 함께 갖고 있다.내열성 DNA 중합효소는 1976년 치엔 (Chien) 등에 의해 고온균인 써머스 아쿠아티커스 와이티-1 (Thermus aquaticus YT-1)에서 최초로 분리된 이후, 같은 써머스 속 (genus)에 속하는 써머스 플라버스 (Thermus flavus), 써머스 써모필러스 에이치비8 (Thermus thermophilus HB8) 등에서 분리되어 그 특성들이 밝혀졌으나, 그다지 주목을 받지 못했다 (참조: Chien, A. et al., 1976, J. Bacteriol. 127, 1550-1557; Kaledin, A. S. et al., 1981, Biokhimiya 46, 1576-1584; Ruettimann, C. et al., 1985, Eur. J. Biochem. 149, 41-46). 그러나 1988년 사이키 (Saiki) 등에 의해 내열성 DNA 중합효소를 이용한 PCR 기술이 개발 (참조: Saiki, R. K. et al., 1988, Science 239, 487-491)되면서 내열성 DNA 중합효소가 주목을 받기 시작하여, 현재까지 써모코커스 리토랄리스 (Thermococcus litoralis), 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus), 나노아케움 이퀴탄스 (Nanoarchaeum equitans), 써머스 칼도필러스 지케이24 (Thermus caldophilus GK24), 써머스 필리포미스 (Thermus filiformis) 및 파이로코커스 워세이 (Pyrococcus woesei) 등의 여러 고온균 및 초고온성 고세균들로부터 내열성 DNA 중합효소가 경쟁적으로 연구 개발되었다 (참조: Kong, H. et al., 1993, The Journal of Biological Chemistry 168(3) 1965-1975; Lundberg, K. S. et al., 1991, Gene 108, 1-6; Choi, J. J. et al., 2008, Appl. Environ. Microbiol. 74, 6563-6569; Park, J. H. et al., 1993, Eur. J. Biochem. 214, 135-140; Jung, S. E. et al., 1997, Mol. Cells 7, 769-776; Dabrowski, S. and Kur, J., 1998, Protein Expres. Purif. 14, 131-138). 특히, 고세균 써모코커스와 파이로코커스 속 균주 유래 DNA 중합효소들은 써머스 속 균주 유래 DNA 중합효소들과는 달리 교정 활성을 갖는 내열성 DNA 중합효소들이라는 점에서 더욱 주목을 받아왔으며, 고도의 정확성을 요구하는 PCR에 사용되고 있다.DNA polymerase (deoxyribonucleic acid polymerase, DNA polymerase, EC number 2.7.7.7) is an enzyme that synthesizes complementary DNA in the 5 '→ 3' direction depending on template DNA. enzymes that play the most important role in replication or DNA repair (Lehninger, AL et al ., 1993, Principles of biochemistry, 2nd ed ., Worth Publishers). DNA polymerase was first discovered in Escherichia coli by Kornberg et al in 1957 and is the current E. coli DNA polymerase I (Konberg, A. and Baker, T., 1992, DNA replication, 2nd ed ., Freeman). Company). This Escherichia coli DNA polymerase I ( E. coli DNA polymerase I) is a 5 ′ → 3 ′ nucleic acid terminal hydrolase activity (5 ′ → 3 ′ exonuclease activity, 3 ′ called proofreading activity). → 5 ′ nucleic acid end hydrolase activity (3 ′ → 5 ′ exonuclease activity) and DNA polymerization activity (DNA polymerization activity) 5 ′ → 3 ′ polymerase activity (5 '→ 3' polymerase activity) together. The heat-resistant DNA polymerase was first isolated from the thermophilic Thermos aquaticus YT-1 by Chien et al. In 1976, and then Thermus flavus belonging to the same genus ) And its properties have been isolated from Thermus thermophilus HB8 and the like, but have not received much attention (see Chien, A. et al. , 1976, J. Bacteriol. 127 , 1550-1557; Kaledin, AS et al ., 1981, Biokh imiya 46 , 1576-1584; Ruettimann, C. et al. , 1985, Eur. J. Biochem . 149 , 41-46). However, in 1988, Saiki et al . Developed a PCR technique using heat-resistant DNA polymerase (see Saiki, RK et al ., 1988, Science 239 , 487-491). as Thermococcus litoralis (Thermococcus litoralis), pie far Caucus furiosus (Pyrococcus furiosus), nanoah keum Iquique Tansu (Nanoarchaeum equitans), sseomeoseu knife filler's not K-24 (Thermus caldophilus GK24), sseomeoseu Filippo Miss (Thermus Heat-resistant DNA polymerase has been competitively researched and developed from several thermophile and hyperthermic archaea, such as filiformis ) and Pyrococcus woesei ( Hong , H. et al ., 1993, The Journal of Biological Chemistry 168 (3) 1965-1975; Lundberg, KS et al. , 1991, Gene 108 , 1-6; Choi, JJ et al ., 2008, Appl. Environ.Microbiol. 74 , 6563-6569; Park, JH et al. , 1993, Eur. J. Biochem. 214 , 135-140; Jung, SE et al. , 1997, Mol. Cells 7 , 769-776; Dabrowski, S. and Kur, J., 1998, Protein Expres. Purif. 14 , 131-138). In particular, DNA polymerases derived from S. aureus and Pyrococcus strains have been attracting more attention because they are heat-resistant DNA polymerases with corrective activity, unlike DNA polymerases derived from S. aureus, and PCR requiring high accuracy. It is used for.

PCR은 DNA 중합효소와 프라이머 (primer)를 이용하여 극미량의 주형 DNA를 대량 증폭시키는 기술로서, DNA 변성 (DNA denaturation, 94℃), 프라이머 어닐링 (primer annealing, 40-65℃) 및 DNA 합성 (DNA extension, 72℃)의 3단계 과정을 연속적으로 20-30회 반복하게 된다. 따라서 반응 특성상 고온을 필요로 하기 때문에, PCR에 있어 가장 중요한 요소인 내열성 DNA 중합효소의 개발은 다양한 PCR 기술의 개발과 발전을 위해 필수불가결하다 (참조: Erlich H. A. et al., 1989, Stockton Press 193?208). 내열성 DNA 중합효소는 PCR에 의한 유전자의 확인 및 증폭, DNA 염기서열 결정, 임상진단 등에 있어 매우 유용한 효소로서, 분자생물학 및 유전공학연구를 비롯하여 바이러스 유전자와 암 유전자의 조기진단, 유전병 진단 및 법의학적 연구에 이르기까지 광범위한 분야에서 사용되고 있으며, 그 수요가 날로 증가하고 있다.PCR is a technique for mass amplification of trace amounts of template DNA using DNA polymerase and primers, DNA denaturation (94 ° C), primer annealing (40-65 ° C), and DNA synthesis (DNA). extension, 72 ° C.) is repeated 20-30 times in succession. Therefore, since high temperature is required due to the nature of the reaction, the development of heat-resistant DNA polymerase, which is the most important factor in PCR, is indispensable for the development and development of various PCR technologies (see Erlich HA et al. , 1989, Stockton Press 193). ? 208). Heat-resistant DNA polymerase is a very useful enzyme for identification and amplification of genes by PCR, DNA sequencing, clinical diagnosis, etc., including molecular biology and genetic engineering research, early diagnosis of viral and cancer genes, genetic diagnosis and forensic It is used in a wide range of fields from research to the demand is increasing day by day.

현재까지 초고온성 고세균인 써모코커스 씰러로부터 DNA 중합효소 유전자의 염기서열이나 전기 유전자가 암호화하는 내열성 DNA 중합효소에 대한 특성과 이 효소의 이용에 대하여 밝혀진 것이 없다. 따라서 본 발명자들은 초고온성 고세균 써 모코커스 씰러로부터 내열성 DNA 중합효소 유전자를 분리하고, 전기 유전자가 암호화하고 있는 효소를 대장균 내에서 발현시켜 정제한 다음, 효소 특성을 밝히고 PCR에 이용하고자 하였다. 이는 현재까지 그 예가 없는 써모코커스 씰러로부터의 내열성 DNA 중합효소의 산업적 이용을 위해 중요한 의의를 가질 것이다.To date, there have been no studies on the use of this enzyme and the characteristics of the thermococcal sealer, which is a hyperthermic archaea, for the DNA sequence of the DNA polymerase gene and the heat-resistant DNA polymerase encoded by the electric gene. Therefore, the present inventors intended to isolate the heat-resistant DNA polymerase gene from the ultra-high temperature archaea thermococcus sealer, to express and purify the enzyme encoded by the electric gene in E. coli, and to identify the enzyme properties and use it for PCR. This will be of significant significance for the industrial use of heat-resistant DNA polymerases from the Thermococcus sealer, which has not been the case so far.

이에, 본 발명자들은 초고온성 고세균 (hyperthermophilic archaea)의 일종인 써모코커스 씰러 (Thermococcus celer) 유래의 내열성 DNA 중합효소를 밝히고자, 써모코커스 씰러 게노믹 DNA (genomic DNA)로부터 써모코커스 씰러 DNA 중합효소 (Thermococcus celer DNA polymerase, Tce DNA polymerase, 이하 ‘Tce DNA 중합효소’라고 함) 유전자를 선별하고, 상기 유전자의 염기서열 및 그로부터 유추되는 아미노산 서열을 결정하여, Tce DNA 중합효소가 종래의 내열성 B 계열 DNA 중합효소 (family B type DNA polymerase)들과 높은 아미노산 서열 상동성을 가지는 새로운 내열성 B 계열 DNA 중합효소임을 확인하였다. 다음, 상기 유전자의 발현벡터 (expression vector)를 제작하고, 대장균 (Escherichia coli)에 클로닝하여 발현시킨 후, 열처리와 컬럼 크로마토그래피 (column chromatography) 과정을 통하여 단백질을 정제하였다. 이어, 정제된 Tce DNA 중합효소의 다양한 효소 특성들을 조사하여 최적 활성 조건을 확인하였으며, DNA 중합 시에 정확성을 높여주는 교정활성 (proofreading activity)을 가지고 있음을 확인하였다. 마지막으로, Tce DNA 중합 효소를 사용하여 중합효소 연쇄 반응 (polymerase chain reaction, 이하 ‘PCR’이라고 함)을 수행함으로써, 정제된 Tce DNA 중합효소를 PCR에 이용하고자 한다.Accordingly, the present inventors have attempted to identify a heat-resistant DNA polymerase derived from Thermococcus celer , which is a kind of hyperthermophilic archaea. Thermococcus celer DNA polymerase, Tce DNA polymerase, hereinafter "Tce DNA polymerase, ") by selecting a gene and determining the nucleotide sequence and amino acid sequence deduced therefrom of the gene, Tce DNA polymerase is a conventional heat-resistant B type DNA It was confirmed that it is a new heat-resistant B series DNA polymerase having high amino acid sequence homology with family B type DNA polymerases. Next, an expression vector of the gene was prepared, cloned into Escherichia coli and expressed, and the protein was purified through heat treatment and column chromatography. Subsequently, various enzyme properties of the purified Tce DNA polymerase were examined to confirm the optimum activity condition, and it was confirmed that the Tce DNA polymerase had a proofreading activity that improved the accuracy during DNA polymerization. Finally, by performing (referred to as polymerase chain reaction, hereinafter 'PCR') polymerase chain reaction using the Tce DNA polymerase, it is intended to use the purified Tce DNA polymerase in PCR.

본 발명은 초고온성 고세균의 일종인 써모코커스 씰러 (Thermococcus celer)로부터 분리한 Tce DNA 중합효소에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 서열번호 10의 아미노산 서열을 가지는 써모코커스 씰러로부터 분리된 내열성 Tce DNA 중합효소에 관한 것이다.The present invention relates to a Tce DNA polymerase isolated from Thermococcus celer , which is a kind of hyperthermic archaea. Specifically, the present invention relates to a heat resistant Tce DNA polymerase isolated from a thermococcal sealer having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10.

상기 본 발명의 Tce DNA는 내열성 B 계열 DNA 중합효소 (family B type DNA polymerase)로, DNA 중합 활성 (DNA polymerization activity)인 5′→3′ 중합효소 활성 (5′→3′ polymerase activity) 뿐만 아니라, 교정 활성 (proofreading activity)이라 불리는 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성 (3′→5′ exonuclease activity)을 가지는 것을 특징으로 한다. The Tce DNA of the present invention is a heat-resistant B-type DNA polymerase, which is a DNA polymerization activity of 5 ′ → 3 ′ polymerase activity, as well as 5 ′ → 3 ′ polymerase activity. , 3 '→ 5' nucleic acid terminal hydrolase activity (proof'ing activity) is characterized in that it has an exonuclease activity (3 '→ 5').

본 발명의 Tce DNA 중합효소는 종지코돈 (stop codon)을 포함하여 2,325 bp로 이루어져 있고, 774개의 아미노산으로 구성된다. Tce DNA polymerase of the present invention is composed of 2,325 bp, including stop codon, and consists of 774 amino acids.

구체적으로, 50 mM Tris-HCl (pH 7.8) / 10 mM (NH4)2SO4 / 5 mM MgSO4 / 0.1% Triton X-100 로 구성된 반응 완충용액 하에서 람다 파아지 (λ phage)의 게노믹 DNA를 주형으로 본 발명의 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR을 수행해 본 결과, 6 kb까지 합성이 가능하였다. 또한, 상기 완충용액 하에서 Tce DNA 중합효소를 이 용하여 PCR을 수행해 본 결과, Taq DNA 중합효소와 Pfu DNA 중합효소와 비교하여 짧은 시간에 2kb의 DNA를 증폭하였다. 또한, PCR시 상당히 낮은 에러율로 높은 정확성을 나타내었다.Specifically, 50 mM Tris-HCl (pH 7.8) / 10 mM (NH 4) 2 SO 4/5 mM MgSO 4 / 0.1% Triton under a reaction buffer consisting of X-100 lambda phage to genomic DNA of (λ phage) PCR was performed using the Tce DNA polymerase of the present invention as a template, and the synthesis was possible up to 6 kb. In addition, as a result of PCR using Tce DNA polymerase under the buffer solution, 2 kb of DNA was amplified in a short time compared with Taq DNA polymerase and Pfu DNA polymerase. In addition, PCR showed high accuracy with a significantly lower error rate.

본 발명의 Tce DNA 중합효소는 pH 6.5의 pH, 75℃의 온도, 20-35 mM의 (NH4)2SO4 농도 및 4-16 mM의 Mg2+ 농도에서 최적의 활성을 나타내는 물리, 화학적 특징을 가진다. 그러나, KCl은 Tce DNA 중합효소의 활성을 저해하는 양상을 보였다. Tce DNA polymerase of the present invention exhibits physical and chemical properties that exhibit optimal activity at pH 6.5, temperature 75 ° C., 20-35 mM (NH 4 ) 2 SO 4 concentration and 4-16 mM Mg 2+ concentration. Has characteristics. However, KCl inhibited the activity of Tce DNA polymerase.

본 발명은 하나 이상의 위치에서 일부 서열의 결실, 삽입, 비보전적 또는 보전적 치환, 부가 또는 이들의 조합에 의하여 야생형의 Tce DNA 중합효소의 아미노산 서열과 상이한 서열을 가지는 단백질 변이체를 본 발명의 범주에 포함한다. 또한, 본 발명의 Tce DNA 중합효소는 인산화, 황화, 아크릴화, 당화, 메틸화, 파네실화등으로 수식된 형태를 본 발명의 범주에 포함한다.The present invention provides protein variants having sequences that differ from the amino acid sequence of wild-type Tce DNA polymerase by deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, addition or combination of some sequences at one or more positions within the scope of the present invention. Include. In addition, the Tce DNA polymerase of the present invention includes the modified form of phosphorylation, sulfidation, acrylated, glycosylated, methylated, farnesylated and the like within the scope of the present invention.

상기 변이체는 야생형 단백질과 실질적으로 동등한 활성을 갖는 기능적 등가물이거나 물리 화학적 성질이 증가 또는 감소된 형태일 수 있다. 예를 들어, 효소활성이 증대된 변이체이다. 또는, 온도, 수분, pH, 전해질, 환원당, 가압, 건조, 동결, 계면장력, 광선, 동결과 해동의 반복, 고농도 조건 등의 물리적 요인과 산, 알카리, 중성염, 유기용매, 금속이온, 산화환원제, 프로티아제 등의 화학적 요인의 외부 환경에 대한 구조적 안정성이 증대된 변이체이다. The variant may be a functional equivalent having substantially the same activity as the wild type protein or a form with increased or decreased physicochemical properties. For example, variants with enhanced enzyme activity. Or physical factors such as temperature, moisture, pH, electrolyte, reducing sugar, pressurization, drying, freezing, interfacial tension, light, repetition of freezing and thawing, high concentration conditions, acid, alkali, neutral salt, organic solvent, metal ion, oxidation It is a variant with enhanced structural stability to the external environment of chemical factors such as reducing agents and proteases.

또한, 상기 내열성 Tce DNA 중합효소를 코딩하는 핵산 분자에 관한 것이다.The present invention also relates to a nucleic acid molecule encoding the heat resistant Tce DNA polymerase.

서열번호 10의 아미노산 서열을 가지는 Tce DNA 중합효소는 바람직하게는 서 열번호 9의 핵산 서열을 가진다. The Tce DNA polymerase having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 10 preferably has a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 9.

또한, 본 발명은 상기에서 언급한 Tce DNA 중합효소 변이체를 코딩하는 핵산 분자를 포함한다. The present invention also encompasses nucleic acid molecules encoding the aforementioned Tce DNA polymerase variants.

본 발명의, Tce DNA 중합효소 또는 이의 변이체를 코딩하는 핵산 분자는 하나 이상의 위치에서 치환, 결실, 삽입 또는 이들의 조합에 의해 변이될 수 있다. 상기 핵산 서열 변이체 또한, 본 발명의 범주에 포함된다. Nucleic acid molecules encoding Tce DNA polymerase or variants thereof of the invention may be mutated by substitutions, deletions, insertions or combinations thereof at one or more positions. Such nucleic acid sequence variants are also within the scope of the present invention.

또한, 상기 내열성 Tce DNA 중합효소를 코딩하는 핵산 분자를 포함하는 벡터에 관한 것이다.The present invention also relates to a vector comprising a nucleic acid molecule encoding the heat resistant Tce DNA polymerase.

본 발명에서 “벡터”란 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 재조합 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물이다. 본 발명에서 “작동가능하게 연결된 (operably linked)"는 일반적 기능을 수행하도록 발현조절 서열과 목적하는 단백질을 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 말한다. 벡터와의 작동적 연결은 당 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용하여 용이하게 할 수 있다. 본 발명의 벡터는 플라스미드 벡터, 코스미드 벡터, 박테리오파지 벡터 및 바이러스 벡터 등을 포함한 통상의 모든 벡터를 포함한다. 바람직하게는, 플라스미드 벡터이다. In the present invention, a "vector" is a recombinant vector capable of expressing a protein of interest in a host cell, and is a gene construct containing essential regulatory elements operably linked to express a gene insert. As used herein, “operably linked” refers to a functional linkage between an expression control sequence and a nucleic acid sequence encoding a protein of interest to perform a general function. Can be prepared using well-known genetic recombination techniques, and site-specific DNA cleavage and ligation can be facilitated using enzymes generally known in the art, etc. The vector of the present invention is a plasmid vector, course All common vectors, including mid vectors, bacteriophage vectors, viral vectors, etc. Preferably, they are plasmid vectors.

적합한 발현벡터는 프로모터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널 및 인핸서 같은 발현 조절 엘리먼트 서열을 포함할 수 있다. 개시 코돈 및 종결 코돈 은 유전자 작제물이 투여되었을 때 개체에서 반드시 작용을 나타내야 하며 코딩 서열과 인프레임(in frame)에 있어야 한다. 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있고, 복제 가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함할 수 있다. 또한, 형질전환된 미생물을 선별하기 위한 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 단백질의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 선택성 마커들을 포함할 수 있다. Suitable expression vectors can include expression control element sequences such as promoters, initiation codons, termination codons, polyadenylation signals and enhancers. The start codon and the stop codon must be functional in the subject when the gene construct is administered and must be in frame with the coding sequence. The promoter may be constitutive or inducible and may include the origin of replication in the case of a replicable expression vector. It may also include selectable markers that confer a selectable phenotype, such as drug resistance, nutritional requirements, resistance to cytotoxic agents, or expression of surface proteins for screening transformed microorganisms.

구체적으로, 본 발명은 서열번호 10의 아미노산 서열을 가지는 Tce DNA 중합효소를 발현하는 pTCE인 벡터를 제공한다.Specifically, the present invention provides a vector which is pTCE expressing Tce DNA polymerase having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10.

또한, 상기 벡터로 형질전환된 미생물에 관한 것이다. In addition, the present invention relates to a microorganism transformed with the vector.

형질전환될 수 있는 숙주세포로 사용가능한 미생물은 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 대장균 (Escherichia coli), 로도코커스 (rhodococcus), 슈도모나스 (Pseudomonas), 스트렙토마이세스 (Streptomyces), 스타필로코커스 (Staphylococcus), 시폴러버스 (Syfolobus), 써모플라즈마 (Thermoplasma), 써모프로테우스 (Thermoproteus) 등의 다양한 미생물을 포함한다. 바람직하게는 대장균으로, 대장균 XL1-blue, 대장균 BL21(DE3), 대장균 JM109, 대장균 DH 시리즈, 대장균 TOP10 및 대장균 HB101 등을 예로 들 수 있다. Microorganisms usable as host cells that can be transformed are not particularly limited. For example, E. coli (Escherichia coli), Rhodococcus (rhodococcus), Pseudomonas (Pseudomonas), Streptomyces (Streptomyces), Staphylococcus ( Staphylococcus ), Syfolobus , Thermoplasma , Thermoproteus and the like. Preferably, as E. coli, E. coli XL1-blue, E. coli BL21 (DE3), E. coli JM109, E. coli DH series, E. coli TOP10, E. coli HB101 and the like.

구체적으로, 본 발명은 pTCE 벡터로 형질전환된 미생물인 대장균 Rosetta(DE3)pLysS/pTCE을 제공한다. 대장균 Rosetta(DE3)pLysS/pTCE는 KACC (Korean Agricultural Culture Collection, 수원시 권선구 서둔동 88-20)에 2009년 2월 11일자로 수탁번호 KACC95097P로 기탁되었다.Specifically, the present invention provides Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE, which is a microorganism transformed with a pTCE vector. Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE was deposited with the accession number KACC95097P as of February 11, 2009 to KACC (Korean Agricultural Culture Collection, 88-20 Seodun-dong, Gwonseon-gu, Suwon-si).

숙주세포로의 벡터 도입은 전기충격유전자전달법 (electroporation), 인산칼슘 (CaPO4) 침전, 염화칼슘 (CaCl2) 침전, PEG, 텍스트란 설페이트, 리포펙타민 등의 공지된 방법으로 수행할 수 있다. Vector introduction into host cells can be carried out by known methods such as electroporation, calcium phosphate (CaPO 4 ) precipitation, calcium chloride (CaCl 2 ) precipitation, PEG, textlan sulfate, lipofectamine, etc. .

또한, 서열번호 10의 아미노산 서열을 가지는 써모코커스 씰러로부터 분리된 내열성 Tce DNA 중합효소를 포함하는 키트에 관한 것이다.The present invention also relates to a kit comprising a heat resistant Tce DNA polymerase isolated from a thermococcal sealer having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10.

본 발명의 Tce DNA 중합효소는 핵산 증폭 반응의 키트 성분으로 사용될 수 있다. 이런 핵산 증폭 반응에는 PCR(polymerase chain reation), LCR(ligase chain reaction), NASBA(nucleic acid sequence-based amplification), 3SR(self-sustained sequence replication), SDA(strand displacement amplification), 브랜치드 DNA 시그널 증폭(branched DNA signal amplification), 네스티드 PCR(nested PCR), 멀터플렉스 PCR(multiplex PCR) 등을 예시할 수 있다. Tce DNA polymerase of the present invention can be used as a kit component of a nucleic acid amplification reaction. Such nucleic acid amplification reactions include polymerase chain reation (PCR), ligand chain reaction (LCR), nucleic acid sequence-based amplification (NASBA), self-sustained sequence replication (3SR), strand displacement amplification (SDA), and branched DNA signal amplification. (branched DNA signal amplification), nested PCR (nested PCR), multiplex PCR (multiplex PCR) and the like.

본 발명의 핵산 증폭 반응용 키트는, 상기 Tce DNA 중합효소 외에도 분석 방법에 적합한 한 종류 또는 그 이상의 다른 구성 성분, 용액 또는 장치를 포함한다. 예를 들어 본 발명의 키트는 검출 프라이머를 포함하는 용기, 증폭반응 튜브 또는 컨테이너, 반응 완충액, dNTPs, RNase 및 멸균수 등에서 선택되는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다.In addition to the Tce DNA polymerase, the kit for nucleic acid amplification reaction of the present invention includes one or more other components, solutions or devices suitable for the analysis method. For example, the kit of the present invention may include one or more components selected from a container containing a detection primer, an amplification tube or container, reaction buffer, dNTPs, RNase, sterile water, and the like.

본 발명의 Tce DNA 중합효소를 포함하는 키트는 유전공학 및 분자생물학 실험, 임상진단, 법의학적 연구 등의 다양한 분야에서 유용하게 이용할 수 있다.Kits containing the Tce DNA polymerase of the present invention can be usefully used in various fields such as genetic engineering and molecular biology experiments, clinical diagnosis, forensic research.

또한, 본 발명은 Tce DNA 중합효소의 제조 방법에 관한 것이다The present invention also relates to a method for producing Tce DNA polymerase.

본 발명의 Tce DNA 중합효소는 천연 기원의 공급원으로부터 분리하는 방법, 화학적 합성하는 방법 또는 Tce DNA 중합효소를 코딩하는 벡터를 적합한 숙주 내로 도입하여 발현시킨 후 이로부터 분리하는 방법 등으로 제조 가능하다. The Tce DNA polymerase of the present invention can be prepared by a method of isolation from a source of natural origin, by chemical synthesis, or by introducing a vector encoding a Tce DNA polymerase into a suitable host, expressing it, and then separating it from the host.

Tce DNA 중합효소를 효율적으로 발현할 수 있는 발현 벡터를 제조하고 이를 미생물에서 발현시키는 시스템은 당업자에게 널리 알려져 있으며, 다양하게 변형/응용하여 구현할 수 있다. 이런 구현의 한 예는 하기와 같다. Systems for preparing an expression vector capable of efficiently expressing Tce DNA polymerase and expressing it in a microorganism are well known to those skilled in the art, and can be implemented by various modifications / applications. One example of such an implementation is as follows.

Tce DNA 중합효소는 (i) 본 발명의 Tce DNA 중합효소를 발현하는 벡터를 제조하는 단계; (ii) 상기 벡터를 미생물로 형질전환시키는 단계; (iii) 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 (iv) 상기 형질전환체부터 단백질을 회수하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다. Tce DNA polymerase comprises the steps of (i) preparing a vector expressing the Tce DNA polymerase of the present invention; (ii) transforming the vector with a microorganism; (iii) culturing the transformant; And (iv) may be prepared by a process comprising the step of recovering the protein from the transformant.

단계 (i)에서 벡터 종류, 단계 (ii)에서 벡터를 형질전환시키는 방법 및 숙주 세포로 사용되는 미생물의 종류는 상기에서 살펴본 바와 같다.The type of vector in step (i), the method of transforming the vector in step (ii) and the type of microorganism used as a host cell are as described above.

단계 (iii) 의 배양 과정은 형질전환체로 사용되는 미생물의 종류에 널리 공지된 방법에 따라 수행되고 배지성분, 배양온도 및 배양시간 등의 조건은 적절히 조절될 수 있다. 구체적으로, 배양 배지는 탄소원, 질소원, 미량원소 성분 등과 같은 미생물의 성장과 생존에 필수적인 모든 영양소를 포함한다. 배지의 pH를 적절히 조정할 수 있고, 항생제 등의 성분을 포함할 수 있다. The culturing process of step (iii) is carried out according to a method well known for the type of microorganism used as a transformant, and conditions such as a medium component, a culture temperature and a culture time can be appropriately adjusted. Specifically, the culture medium contains all the nutrients essential for the growth and survival of microorganisms such as carbon sources, nitrogen sources, trace element components and the like. The pH of the medium can be adjusted appropriately, and components such as antibiotics can be included.

또한, 이소프로필 싸이오갈락토피라노사이드 (isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside, 이하 ‘IPTG’라고 함) 등의 유도제 (inducer)를 처리하여 단백질의 발현을 유도할 수 있다. 처리되는 유도제의 종류는 벡터 시스템에 따라 결정될 수 있으며, 유도제 투여시간 및 투여량 등의 조건은 적절하게 조절될 수 있다. In addition, the expression of the protein may be induced by treating an inducer such as isopropyl thiogalactopyranoside (hereinafter referred to as “IPTG”). The type of inducer to be treated may be determined according to the vector system, and conditions such as the induction agent administration time and dosage may be appropriately controlled.

단계 (iv)에서 단백질은 통상의 방법으로 회수 및 정제된다. 예를 들어, 원심분리 방법으로 회수한 세포를, 프렌치 프레스, 초음파 파쇄기 등을 이용하여 파쇄한다. 배양액으로 단백질이 분비되는 경우에는 배양 상등액을 수집한다. 과발현에 의해 응집되는 경우, 적절한 용액에서 단백질을 용해시키고 및 변성시키고 재폴딩시켜서 얻을 수 있다. 글루타티온, 디티오트레이톨, β -머캅토에탄올, β -머캅토메탄올, 시스틴 및 시스타민의 산화 및 환원 시스템을 사용하고 요소, 구아니딘, 아르기닌 등의 재폴딩제 등을 이용한다. 재폴딩제와 함께 염의 일부를 사용할 수 있다. In step (iv) the protein is recovered and purified in a conventional manner. For example, the cells recovered by the centrifugation method are crushed using a French press, an ultrasonic crusher or the like. If protein is secreted into the culture, the culture supernatant is collected. When aggregated by overexpression, it can be obtained by dissolving, denaturing and refolding the protein in the appropriate solution. Oxidation and reduction systems of glutathione, dithiothreitol, β-mercaptoethanol, β-mercaptomethanol, cystine and cystamine are used, and refolding agents such as urea, guanidine, arginine and the like are used. Some of the salts may be used with the refolding agent.

이 때, 70 내지 85℃에서 10분 내지 60분간 열처리하는 공정을 추가할 수 있다.At this time, a step of heat treatment for 10 to 60 minutes at 70 to 85 ℃ can be added.

형질전환체를 배양하여 수득한 단백질은 정제하지 않은 상태로 사용될 수 있으며 통상적인 생화학 분리 기술, 예를 들면 단백질 침전제에 의한 처리(염석법), 원심분리, 초음파파쇄, 한외여과, 투석법, 크로마토그래피 등을 단독 또는 조합하여 이용할 수 있다. 그 중에서 크로마토그래피에는 이온교환 크로마토그래피, 크기배제 크로마토그래피, 친화성 크로마토그래피 등이 있다.Proteins obtained by culturing the transformant can be used without purification and are subjected to conventional biochemical separation techniques such as treatment with protein precipitants (salting), centrifugation, sonication, ultrafiltration, dialysis, chromatography Photography and the like can be used alone or in combination. Chromatography includes ion exchange chromatography, size exclusion chromatography, affinity chromatography, and the like.

상기 단백질의 제조 공정상의 스케일은 목적에 맞도록 조절할 수 있다. 또한, 각 공정 사이에는 추가 및 부과 공정을 둘 수 있다.The scale of the protein manufacturing process can be adjusted to suit the purpose. In addition, there may be additional and charging processes between each process.

이와 같이 하여 얻어지는 단백질이 유리체로 얻어진 경우에는 공지된 방법에 의해 염으로 변환할 수 있고, 반대로 염으로 얻어진 경우에는 공지된 방법에 의해 유리체 또는 다른 염으로 변환할 수 있다. Thus obtained protein can be converted into a salt by a well-known method when obtained as a free body, and when obtained into a salt, it can be converted into a free body or another salt by a well-known method.

본 발명의 구체적인 실시에서는 배양한 세포를 원심 분리하여 균체를 회수한 다음, 초음파로 파쇄하고 HiTrapTM Heparin HP 컬럼 (GE Healthcare)을 이용하여 컬럼크로마토그래피를 수행하는 공정으로 획득하였다.In a specific embodiment of the present invention, the cells were harvested by centrifugation of the cultured cells, and then crushed by ultrasound and subjected to column chromatography using a HiTrap Heparin HP column (GE Healthcare).

상기 공정으로 획득한 단백질은 자연적으로 발생한 환경과 구별되는 물리적 환경에 다른 단백질로부터 충분히 분리된 “실질적으로 순수한” 상태로 존재한다. 상기 방법으로 제조된 단백질은 분자생물학 및 유전공학 실험을 비롯하여 바이러스 유전자와 암 유전자의 조기진단, 유전병 진단 및 법의학적 연구에 이르기까지 광범위한 분야에서 우수한 DNA 중합 활성을 가지는 내열성 효소로 사용될 수 있다. Proteins obtained by this process exist in a "substantially pure" state that is sufficiently separated from other proteins in a physical environment that is distinct from the naturally occurring environment. The protein prepared by the above method can be used as a heat-resistant enzyme having excellent DNA polymerization activity in a wide range of fields from molecular biology and genetic engineering experiments to early diagnosis of viral and cancer genes, genetic disease diagnosis and forensic research.

본 발명의 Tce DNA 중합효소는 우수한 DNA 중합활성과 높은 교정 활성을 가지므로 PCR 등 다양한 핵산 중합 반응에 널리 이용할 수 있다.Since the Tce DNA polymerase of the present invention has excellent DNA polymerization activity and high correction activity, it can be widely used for various nucleic acid polymerization reactions such as PCR.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples. However, the following examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.

실시예 1: 써모코커스 씰러 균주의 배양Example 1 Culture of Thermococcus Sealer Strains

써모코커스 씰러 (Thermococcus celer)균주 (DSM 2476)는 DifcoTM Marine Broth 2216 배지에서 배양하였다. DifcoTM Marine Broth 2216 배지 (1 ℓ당 펩톤 (peptone) 5.0 g, 효모추출물 (yeast extract) 1.0 g, Ferric Citrate 0.1 g, NaCl2 19.45 g, MgCl2 5.9 g, MgSO4 3.24 g, CaCl2 1.8 g, KCl 0.55 g, Na2B4O7 0.16 g, KBr 0.08 g, SrCl2 34.0 mg, H3BO3 22.0 mg, NA2SIO3 4.0 mg, NaF 2.5 mg, NH4NO3 1.6 mg, Na2HPO4 8.0 mg)를 준비한 다음, 5 N 황산으로 pH 5.8을 맞췄다. 이 때 펩톤 및 효모추출물 (10% stock으로 준비)과 elemental sulphur는 함께 첨가하지 않고 별도로 각각 준비한다. 이 용액을 100 ℃ 배양기(incubator)에서 하룻밤 (8시간 정도) 가열하여 멸균과 동시에 용액내의 산소를 제거하였다. 가열 후에 생긴 약간의 침전물들을 신속히 여과한 후 다시 100℃ 배양기에서 3시간정도 가열하였다. 120 ㎖ 혈청 바틀 (serum bottle) (Wheaton Co., USA)에 0.5 g의 Elemental sulphur를 넣고 가열된 전기 배지 용액 100 ㎖을 첨가하여, 질소가스로 배지 용액을 포함한 혈청 바틀 내부의 가스를 30분간 교환한 다음, 고무병마개와 알루미늄 링으로 혈청 바틀의 입구를 막은 후, 95℃에서 24시간 멸균하였다. 이렇게 준비된 배지에 멸균된 주사기를 이용하여 멸균된 펩톤 및 효모추출물을 첨가한 후, 5% Na2S?9H2O 용액을 소량 주입하고, 써모코커스 씰러 균주를 1% 접종한 후, 80℃에서 24시간 배양하였다. Thermococcus celer strain (DSM 2476) was incubated in DifcoTM Marine Broth 2216 medium. DifcoTM Marine Broth 2216 medium (5.0 g of peptone per liter, 1.0 g of yeast extract, 1.0 g of Ferric Citrate, 19.45 g of NaCl 2 , 5.9 g of MgCl 2 , 3.24 g of MgSO 4 , 1.8 g of CaCl 2 , KCl 0.55 g, Na 2 B 4 O 7 0.16 g, KBr 0.08 g, SrCl 2 34.0 mg, H 3 BO 3 22.0 mg, NA 2 SIO 3 4.0 mg, NaF 2.5 mg, NH 4 NO 3 1.6 mg, Na 2 HPO 4 8.0 mg) was prepared, and then adjusted to pH 5.8 with 5 N sulfuric acid. At this time, peptone and yeast extract (prepared as 10% stock) and elemental sulphur are prepared separately without addition together. The solution was heated overnight (about 8 hours) in an incubator at 100 ° C. to sterilize and remove oxygen from the solution. Some of the precipitate formed after the heating was quickly filtered and then again heated for 3 hours in a 100 ℃ incubator. 0.5 g of Elemental sulphur was added to a 120 ml serum bottle (Wheaton Co., USA) and 100 ml of heated electric media solution was added. The gas inside the serum bottle containing the media solution was replaced with nitrogen gas for 30 minutes. Then, the bottle bottle was sealed with a rubber bottle cap and an aluminum ring, and then sterilized at 95 ° C. for 24 hours. After the sterilized peptone and yeast extract were added to the prepared medium by using a sterilized syringe, a small amount of 5% Na 2 S? 9H 2 O solution was injected, and the 1% inoculation of the thermococcal sealer strain was then used at 80 ° C. Incubated for 24 hours.

실시예 2: 게노믹 DNA의 분리Example 2: Isolation of Genomic DNA

혐기적 조건 하에서 배양된 배양액을 여과하여 황을 제거하고, 원심분리를 통해 균체를 회수한 후, 20% 수크로스 (sucrose)를 포함하는 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) 완충용액으로 균체를 현탁하고, 얼렸다 녹이기 (freezing and thawing)를 2회 반복하여 세포막을 약화시킨 다음, 트리톤 X-100 (Triton X-100)을 최종 농도가 0.3%가 되도록 첨가하여 상온에서 1시간 동안 반응시켰다. 여기에 SET (150 mM NaCl / 1 mM EDTA / 20 mM Tris-HCl (pH 8.0)) 완충용액을 첨가하고, SDS와 RNase를 첨가하여 55℃에서 1시간 동안 반응시킨 후, 프로테이나아제 K (proteinase K)를 첨가하여 37℃에서 1시간, 55℃에서 2시간 반응시켰다. 이어서, 클로로포름 / 이소아밀알코올 (chloroform / isoamylalcohol)(24 : 1) 동량을 첨가하여 흔들어주면서 하룻밤 반응시킨 후, 2배 부피의 100% 에탄올 (ethanol)과 1/10배 부피의 3 M 쇼듐 아세테이트(sodium acetate) (pH 5.2)를 첨가하여 게노믹 DNA를 침전시킨 다음, 70% 에탄올로 세척하여 진공건조 시키고, TE (10 mM Tris-HCl (pH 7.6) / 1 mM EDTA) 완충용액에 녹였다. 상기와 같이 분리된 써모코커스 씰러 게노믹 DNA는 260 nm 파장에서 흡광도를 측정하여 정량하였다.The cultures incubated under anaerobic conditions were filtered to remove sulfur, the cells were recovered by centrifugation, and the cells were suspended in 10 mM Tris-HCl (pH 8.0) buffer containing 20% sucrose. After freezing and thawing, the cell membrane was attenuated twice, and Triton X-100 was added to a final concentration of 0.3%, followed by reaction at room temperature for 1 hour. To this was added SET (150 mM NaCl / 1 mM EDTA / 20 mM Tris-HCl (pH 8.0)) buffer, SDS and RNase were added and reacted at 55 ° C for 1 hour, followed by proteinase K ( proteinase K) was added and reacted at 37 ° C for 1 hour and at 55 ° C for 2 hours. Subsequently, the same amount of chloroform / isoamylalcohol (24: 1) was added thereto, followed by shaking overnight, followed by 2 times volume of 100% ethanol and 1/10 volume of 3M sodium acetate ( Genomic DNA was precipitated by addition of sodium acetate (pH 5.2), washed with 70% ethanol and dried in vacuo and dissolved in TE (10 mM Tris-HCl (pH 7.6) / 1 mM EDTA) buffer. The isolated thermococcal sealer genomic DNA was quantified by measuring the absorbance at 260 nm wavelength.

실시예 3: DNA 중합효소 유전자의 선별Example 3: Selection of DNA Polymerase Genes

써모코커스 씰러 게노믹 DNA로부터 Tce DNA 중합효소 유전자를 선별하기 위해 써모코커스 씰러 게노믹 DNA를 주형으로 하고 기존에 보고된 써모코커스 코다카렌시스 코드원 (Thermococcus kodakaraensis KOD1)(참조: Takagi M. et al., 1997, Appl. Environ. Microbiol. 63(11), 4504-4510), 써모코커스 스피시스 엔에이원 (Thermococcus sp. NA1)(참조: Kim YJ et al., 2007, J Microbiol Biotechnol. 17(7). 1090-7), 및 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus)(참조: Lundberg, K.S. et al., 1991, Gene 108(1), 1-6) 의 DNA 중합효소 유전자 중에서 잘 보존 된 부위의 아미노산 서열 2곳을 참조하여 서열번호 1 및 2의 혼합 프라이머 (mixed primer)를 제작하였다. 서열번호 1 프라이머는 아미노산 서열 EYDIPFA을 코딩하는 염기서열이다. 서열번호 2 프라이머는 아미노산 서열 YYIENQV을 코딩하는 염기서열의 상보적인 서열이다. 이들 프라미머들을 이용하여 써모코커스 씰러 게노믹 DNA를 주형 (template)으로 PCR을 수행하였다. 상기 PCR 조건은 94℃에서 3분간 반응 후, 94℃에서 1분, 47℃에서 1분 및 67℃에서 6분간 반응과정을 5회 반응 후 94℃에서 1분 48℃에서 1분 및 69℃에서 6분간 반응 과정을 25회 반복 수행하였고, 72℃에서 10분간 연장반응 후 반응 산물을 0.8% 아가로스 젤에 전기영동하여 약 1.8 kb의 DNA 단편이 증폭되었음을 확인하였다. 또한, QIAquick Gel Extraction 키트(QIAGEN)를 사용하여 상기 0.8% 아가로스 젤에서 이 PCR 반응 산물들을 정제하였다. 상기 정제된 DNA를 (주)코아바이오시스템에 의뢰하여 염기서열을 결정한 후 기존에 알려진 다른 종의 DNA 중합효소 염기서열과 유사성을 비교한 결과 높은 상동성을 보임을 확인하였다. 따라서 정제된 1.8 kb의 DNA 단편이 써모코커스 씰러의 Tce DNA 중합효소 유전자의 일부분임을 확인할 수 있었다. 이를 써모코커스 씰러의 Tce DNA 중합효소 유전자를 선별하기 위한 중심부위로 사용하였다. Thermococcus kodakaraensis KOD1, a previously reported thermococcus kodakaraensis KOD1 template, was used as a template for screening Tce DNA polymerase genes from thermococcal sealer genomic DNA (see Takagi M. et al.). , 1997, Appl.Environ.Microbiol . 63 (11), 4504-4510), Thermococcus sp. NA1 (Kim YJ et al ., 2007, J Microbiol Biotechnol. 17 (7) 1090-7), and well conserved sites in the DNA polymerase genes of Pyrococcus furiosus (Lundberg, KS et al ., 1991, Gene 108 (1), 1-6). The mixed primers of SEQ ID NOS: 1 and 2 were prepared with reference to two amino acid sequences. SEQ ID NO: 1 primer is the nucleotide sequence encoding the amino acid sequence EYDIPFA. SEQ ID NO: 2 primer is a complementary sequence of nucleotide sequence encoding amino acid sequence YYIENQV. PCR was performed using these primers as a template for thermococcal sealer genomic DNA. The PCR conditions were reaction for 3 minutes at 94 ° C, 1 minute at 94 ° C, 1 minute at 47 ° C and 6 minutes at 67 ° C. The reaction process was repeated 25 times for 6 minutes, and the reaction product was electrophoresed on 0.8% agarose gel for 10 minutes at 72 ° C. to confirm that the DNA fragment of about 1.8 kb was amplified. The PCR reaction products were also purified on the 0.8% agarose gel using the QIAquick Gel Extraction Kit (QIAGEN). The purified DNA was commissioned by CoBio Systems Co., Ltd. to determine the nucleotide sequence, and compared with other DNA polymerase sequences of known species. Therefore, it was confirmed that the purified 1.8 kb DNA fragment was part of the Tce DNA polymerase gene of the Thermococcus sealer. This was used as the center for screening the Tce DNA polymerase gene of the Thermococcus sealer.

서열번호 1 프라이머 (T-111N) : 5'-GARTACGACATACCCTTYGC-3'SEQ ID NO: 1 Primer (T-111N): 5'-GARTACGACATACCCTTYGC-3 '

서열번호 2 프라이머 (T-CR) : 5'-AACCTGGTTCTCRATKTAGTA-3'SEQ ID NO: 2 Primer (T-CR): 5'-AACCTGGTTCTCRATKTAGTA-3 '

(상기에서 R은 A 또는 G염기이고, Y는 C 또는 T 염기이며, K는 G또는 T의 염기이다.)(Wherein R is an A or G base, Y is a C or T base, and K is a base of G or T.)

실시예 4: 프라이머 워킹 (primer walking) 방법을 이용한 Example 4 Using Primer Walking Method Tce Tce DNA 중합효소 유전자의 중심부위로부터 미지의 인접한 DNA 부위 (N 말단과 C 말단)의 탐색Search for unknown contiguous DNA sites (N and C termini) from the center of the DNA polymerase gene

상기 실시예 3에서 이미 확보된 Tce DNA 중합효소 유전자 1.8 kb의 DNA 염기서열을 기본으로 4개의 인터널 프라이머 (internal primer)를 제작하였다 (서열번호 3, 4, 5 및 6 프라이머). 미지의 인접한 염기서열을 찾기 위해서 Walking SpeedUp TM Premix Kit (seegene, Korea)를 이용하였다. Tce DNA 중합효소 유전자의 5‘ 상류방향 (N 말단 영역)에 해당하는 유전자 부위를 클로닝하기 위해서 Walking SpeedUp TM Premix Kit 내의 4가지 랜덤 (random) 프라이머와 서열번호 3 프라이머 (Tce-N-1) 및 써모코커스 씰러 게노믹 DNA를 이용하여 첫 번째의 PCR을 수행하였다. 이 PCR 산물의 일부를 주형으로 서열번호 4 프라이머 (Tce-N-2)와 Kit 내의 두 번째 PCR 프라이머를 이용하여 두 번째 PCR을 수행한 결과, 약 1,700 bp의 DNA 절편을 특이적으로 증폭하였다. 증폭된 DNA 절편들을 아가로스 겔에 전기영동한 후, QIA quick Gel Extraction Kit (QIAGEN Gmbh, Germany)를 사용하여 추출, 정제하여 (주)코아바이오시스템에 의뢰하여 염기서열을 결정하였다. 이들 절편들의 염기서열을 결정한 결과, 시작코돈을 포함하는 5’ 상류방향 (N말단 부분)의 염기서열을 확 보하였다. Four internal primers were prepared based on the DNA base sequence of 1.8 kb of the Tce DNA polymerase gene already secured in Example 3 (SEQ ID NOs: 3, 4, 5, and 6 primers). The Walking SpeedUp Premix Kit (seegene, Korea) was used to find unknown contiguous sequences. In order to clone the gene region corresponding to the 5 'upstream (N-terminal region) of the Tce DNA polymerase gene, four random primers and a SEQ ID NO: 3 primer (Tce-N-1) in the Walking SpeedUp TM Premix Kit and The first PCR was performed using Thermococcus sealer genomic DNA. As a template, a second PCR was performed using a SEQ ID No. 4 primer (Tce-N-2) and a second PCR primer in the kit as a template to specifically amplify a DNA fragment of about 1,700 bp. The amplified DNA fragments were electrophoresed on an agarose gel, extracted and purified using a QIA quick Gel Extraction Kit (QIAGEN Gmbh, Germany), and commissioned to Cobiobiosystem to determine the base sequence. As a result of determining the base sequence of these fragments, the base sequence in the 5 'upstream (N-terminal part) including the start codon was obtained.

또 보존된 중심부위의 염기서열에 인접한 미지의 3’ 하류방향 (C 말단 영역)에 해당하는 유전자 부위를 클로닝하기 위해서 Walking SpeedUp TM Premix Kit 내의 4가지 랜덤 프라이머와 서열번호 5 프라이머 (Tce-C-1) 및 써모코커스 씰러 게노믹 DNA를 이용하여 첫 번째의 PCR을 수행하였다. 이 PCR 산물을 주형으로 서열번호 6 프라이머 (Tce-C-2)와 Kit 내의 두 번째 PCR 프라이머를 이용하여, 약 700 bp의 DNA 절편을 특이적으로 증폭하였다. 증폭된 DNA 절편들을 아가로스 겔에 전기영동한 후, QIA quick Gel Extraction Kit (QIAGEN Gmbh, Germany)를 사용하여 추출, 정제하여 (주)코아바이오시스템에 의뢰하여 염기서열을 결정하였다. 이들 절편들의 염기서열을 결정한 결과, 종지코돈을 포함하는 3’ 상류방향 (C말단 부분)의 염기서열을 확보하였다. 이렇게 Tce DNA 중합효소 유전자를 코딩하는 전체 염기서열을 결정하였다 (서열번호 9).In addition, four random primers and SEQ ID NO: 5 primers (Tce-C-) in the Walking SpeedUp TM Premix Kit were used to clone the gene region corresponding to the unknown 3 'downstream (C-terminal region) adjacent to the conserved nucleotide sequence. 1) and the first PCR was performed using Thermococcus sealer genomic DNA. The PCR product was specifically amplified about 700 bp of DNA fragment using the SEQ ID NO: 6 primer (Tce-C-2) and the second PCR primer in the kit. The amplified DNA fragments were electrophoresed on an agarose gel, extracted and purified using a QIA quick Gel Extraction Kit (QIAGEN Gmbh, Germany), and commissioned to Cobiobiosystem to determine the base sequence. As a result of determining the nucleotide sequence of these fragments, a nucleotide sequence in the 3 'upstream (terminal C) portion including the stop codon was obtained. Thus, the entire nucleotide sequence encoding the Tce DNA polymerase gene was determined (SEQ ID NO: 9).

인터널 프라이머 서열 Internal primer sequence

서열번호 3 프라이머 (Tce-N-1): 5'-GGAGGTCGATCTTCTTCCAGGT-3'SEQ ID NO: 3 Primer (Tce-N-1): 5'-GGAGGTCGATCTTCTTCCAGGT-3 '

서열번호 4 프라이머 (Tce-N-2): 5'-TATCATCTCCTTCTCGGTCGAGA-3'SEQ ID NO: 4 Primer (Tce-N-2): 5'-TATCATCTCCTTCTCGGTCGAGA-3 '

서열번호 5 프라이머 (Tce-C-1): 5'-GTGATCCACGAGCAGATAACGA-3'SEQ ID NO: 5 Primer (Tce-C-1): 5'-GTGATCCACGAGCAGATAACGA-3 '

서열번호 6 프라이머 (Tce-C-2): 5'-CGAGGTTCCGCCGGAGAAA-3'SEQ ID NO: 6 Primer (Tce-C-2): 5'-CGAGGTTCCGCCGGAGAAA-3 '

DNASTAR (DNASTAR Inc., USA) 프로그램을 이용하여 Tce DNA 중합효소 유전자 염기서열을 분석하였으며, 또 NCBI 프로그램 (NCBI BLAST program)을 이용하여 써 모코커스 퓨미콜란스 (Thermococcus fumicolans), 써모코커스 코다카렌시스 코드원 (Thermococcus kodakaraensis KOD1) 및 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus) DNA 중합효소 유전자의 염기서열과 유사성을 비교하였다. Tce DNA polymerase gene sequences were analyzed using the DNASTAR (DNASTAR Inc., USA) program, and thermococcus fumicolans and thermococcus codacarensis using the NCBI BLAST program. The sequence and similarity of the DNA sequences of Thermococcus kodakaraensis KOD1 and Pyrococcus furiosus DNA polymerase were compared.

그 결과, 상기 써모코커스 씰러 (Thermococcus celer) 균주로부터 분리된 DNA 중합효소 유전자의 전체 염기서열은 개시코돈 (ATG)에서 정지코돈 (TGA)을 포함하여 총 2,325 bp로 이루어져 있었으며, 총 아미노산은 774개로 이루어져 있었다 (서열번호 10). 상기 아미노산의 서열로 본 발명의 DNA 중합효소 효소의 분자량이 약 89,788.9 Da인 것을 추정할 수 있었다. 또한, 써모코커스 씰러 (Thermococcus celer) 균주로부터 분리된 본 발명의 DNA 중합효소의 아미노산 서열과 다른 DNA 중합효소들의 아미노산서열을 비교한 결과, 써모코커스 퓨미콜란스 (Thermococcus fumicolans)(참조: Marie-Anne Cambon-Bonavita et al., 2000, Extremophiles, Aug., 1431-0651)의 DNA polymerase와 87.9%의 서열 상동성을 보였고, 써모코커스 코다카렌시스 코드원 (Thermococcus kodakaraensis KOD1)(참조: Takagi M. et al., 1997, Applied and Environmental Microbiology, Nov., 4504-4510)의 DNA polymerase와 86.2%의 서열 상동성을 보였고, 파이로코커스 퓨리오서스 (Pyrococcus furiosus)(참조: Lundberg, K. S. et al., 1991, Gene 108(1), 1-6)의 DNA 중합효소 와 76.9%의 서열 상동성을 확인할 수 있었다 (도 1 참조).As a result, the entire nucleotide sequence of the DNA polymerase gene isolated from the Thermococcus celer strain consisted of a total of 2,325 bp including a start codon (ATG) and a stop codon (TGA), and a total of 774 amino acids. (SEQ ID NO: 10). From the amino acid sequence, it was estimated that the molecular weight of the DNA polymerase enzyme of the present invention was about 89,788.9 Da. In addition, as a result of comparing the amino acid sequence of the DNA polymerase of the present invention isolated from the Thermococcus celer strain with other amino acid sequences of the DNA polymerase, Thermococcus fumicolans (see Marie-Anne) Cambon-Bonavita et al ., 2000, Extremophiles, Aug., 1431-0651) showed 87.9% sequence homology with the DNA polymerase, and the Thermococcus kodakaraensis KOD1 (Takagi M. et. al ., 1997, Applied and Environmental Microbiology, Nov., 4504-4510), having 86.2% sequence homology with Pyrococcus furiosus (Lundberg, KS et al ., 1991, Gene 108 (1), 1-6) and 76.9% sequence homology with the DNA polymerase was confirmed (see Fig. 1).

실시예 5: Example 5: TceTce DNA 중합효소 유전자의 발현을 위한 발현벡터 pTCE의 구축 Construction of Expression Vector pTCE for Expression of DNA Polymerase Gene

Tce DNA 중합효소 유전자를 발현벡터에 삽입한 재조합 플라스미드 (pTCE)를 하기와 같이 구축하였다 (참조: 도 2). A recombinant plasmid (pTCE) incorporating a Tce DNA polymerase gene into an expression vector was constructed as follows (see FIG. 2).

먼저 Tce DNA 중합효소 유전자를 얻기 위해 실시예 4에서 결정된 Tce DNA 중합효소 유전자의 염기서열로부터 N-말단 아미노산 서열을 코딩하는 서열번호 7 프라이머 (TceN) (5‘ 말단 프라이머)와 C-말단 아미노산 서열을 코딩하는 DNA 염기에 상보적인 서열번호 8 프라이머 (TceC) (3’ 말단 프라이머)을 각각 제작한 후, PCR을 통해 Tce DNA 중합효소 유전자를 증폭시켰다. 서열번호 7 프라이머는 Tce DNA 중합효소 유전자의 개시코돈 (ATG)을 포함하는 제한효소 NdeI 절단부위와 서열번호 8 프라이머는 종지코돈과 제한효소 HindIII 절단부위를 각각 포함하도록 합성하였다. 써모코커스 씰러 게놈 DNA를 서열번호 7 및 8 프라이머를 사용하여 PCR을 수행하였다. PCR은 0.2 ㎍ 써모코커스 씰러 게노믹 DNA와 20 pmole의 5′말단 프라이머 및 3′말단 프라이머, 200 μM dNTPs, 10X PyroAce DNA 중합효소 완충용액 및 2.5 U Super PyroAce DNA 중합효소로 이루어진 혼합 조성액을 95℃에서 3분간 반응시킨 후 94℃ 30초, 58℃에서 30초, 72℃에서 120초의 조건으로 30회 반복한 후, 마지막 72℃에서 10분간 반응시켰다. DNA 사이즈 마커 (size marker)와 함께 0.8% 아가로스 겔에 전기영동하여 약 2.3 kb 위치에 밴드가 존재하는 것을 확인하였다. PCR이 끝난 반응 혼합물을 0.8% 아가로스 겔에 전기영동하여, PCR을 통해 증폭된 약 2.3 kb의 DNA 산물을 QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen Gmbh, Germany)을 사용하여 정제하여 회수하였다. 회수된 DNA를 제한효소 NdeI 및 HindIII으로 절단한 다음, 0.8% 아가로스 겔에 다시 전기영동하여 약 2.3 kb 위치에 해당하는 겔 단편을 전기의 Kit를 사용하여 Tce DNA 중합효소 유전자 절편을 정제하여 회수하였 다. 정제된 Tce DNA 중합효소 유전자 절편을 동일한 제한효소로 절단된 발현벡터 pET-22b(+) (Novagen, USA)에 삽입하여 T4 DNA 연결효소를 사용하여 16℃에서 하룻밤 동안 연결반응을 시켜 연결시킨 후, 대장균 Escherichia coli Rosetta(DE3)pLysS (Stratagene, USA)에 형질전환시켰다 (참조: Sambrook, J. et al., 1989, Molecular cloning, a laboratory manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press). 형질전환체들로부터 알칼리 용균법에 의해 플라스미드 DNA를 분리한 다음, 제한효소 NdeI 및 HindIII으로 절단한 후, 0.8% 아가로스 겔에 DNA 사이즈 마커와 함께 전기영동하여 Tce DNA 중합효소 유전자가 발현벡터 내에 정확히 삽입되어 있음을 재확인하였다. 상기와 같이 구축된 Tce DNA 중합효소 유전자의 발현을 위해 구축된 발현벡터를 pTCE로 명명하였다 (도 2). 상기 Tce DNA 중합효소 유전자 및 유전자를 포함하는 발현벡터 및 발현벡터를 포함한 대장균을 농촌진흥청 농업생명공학연구원 한국농업미생물자원센터에 2009년 2월 11일에 기탁유전자명은 Escherichia coli Rosetta(DE3)pLysS / pTCE, 기탁번호 KACC95097P로 기탁하였다.First, Tce DNA polymerase SEQ encoding the N- terminal amino acid sequence from the nucleotide sequence of the Tce DNA polymerase gene determined in Example 4 to obtain 7 gene primers (TceN) (5 'terminal primer) and the C- terminal amino acid sequence After preparing each SEQ ID No. 8 primer (TceC) (3 'terminal primer) complementary to the DNA base coding for, the Tce DNA polymerase gene was amplified by PCR. The primer of SEQ ID NO: 7 was synthesized to contain the restriction enzyme Nde I cleavage site containing the start codon (ATG) of the Tce DNA polymerase gene and the primer of SEQ ID NO: 8 to the stop codon and restriction enzyme Hind III cleavage site, respectively. Thermococcal sealer genomic DNA was subjected to PCR using SEQ ID NOs: 7 and 8 primers. PCR was carried out at 95 ° C using a mixed solution consisting of 0.2 μg thermococcal sealer genomic DNA, 20 pmole 5 ′ and 3 ′ primers, 200 μM dNTPs, 10X PyroAce DNA polymerase buffer and 2.5 U Super PyroAce DNA polymerase. After reacting for 3 minutes at 30 ℃, 30 seconds at 58 ℃, 30 seconds, and repeated 30 times at the conditions of 120 seconds at 72 ℃, and then reacted for 10 minutes at 72 ℃. Electrophoresis on 0.8% agarose gel with DNA size marker confirmed the presence of a band at about 2.3 kb. After completion of the PCR, the reaction mixture was electrophoresed on a 0.8% agarose gel, and about 2.3 kb of DNA product amplified by PCR was purified by using a QIAquick Gel Extraction Kit (Qiagen Gmbh, Germany). The recovered DNA was digested with restriction enzymes Nde I and Hin dIII, and then electrophoresed again on a 0.8% agarose gel, and a gel fragment corresponding to about 2.3 kb was purified from the Tce DNA polymerase gene fragment using an electric kit. Was recovered. The purified Tce DNA polymerase gene fragment was inserted into the expression vector pET-22b (+) (Novagen, USA) digested with the same restriction enzyme and ligated overnight at 16 ° C. using a T4 DNA ligase. E. coli Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS (Stratagene, USA) was transformed (Sambrook, J. et al ., 1989, Molecular cloning, a laboratory manual, 2nd ed., Cold Spring Harbor Laboratory Press). Plasmid DNA was isolated from the transformants by alkaline lysis, and then digested with restriction enzymes Nde I and Hin dIII, followed by electrophoresis with DNA size markers on 0.8% agarose gel to express the Tce DNA polymerase gene. It was again confirmed that it was correctly inserted in the vector. The expression vector constructed for the expression of the Tce DNA polymerase gene constructed as described above was named pTCE (FIG. 2). The E. coli containing the expression vector and the expression vector containing the Tce DNA polymerase gene and the gene were deposited on February 11, 2009, at the Korea Institute of Agricultural Biotechnology, Rural Development Agency, Agricultural Science and Biotechnology Center, namely Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE, Accession No. KACC95097P.

서열번호 7 프라이머 (TceN) : SEQ ID NO: 7 Primer (TceN):

5‘-GTGGT CATATG ATCCTGGAC-3’5'-GTGGT CATATG ATCCTGGAC-3 '

NdeI Nde I

서열번호 8 프라이머 (TceC) : SEQ ID NO: 8 Primer (TceC):

5'-AAAT AAGCTT CACCCCTTCC -3'5'-AAAT AAGCTT CACCCCTTCC -3 '

HindIII Hind III

실시 예 6: 재조합 DNA 중합효소 유전자의 발현과 정제Example 6: Expression and Purification of Recombinant DNA Polymerase Gene

상기 실시예 5의 방법에 의해 대장균에 형질전환시킨 재조합 균주 Escherichia coli Rosetta(DE3)pLysS / pTCE로부터 Tce DNA 중합효소 단백질로 발현시킨 후, 발현된 단백질을 아래와 같이 정제하였다. 상기 실시예 5에서 재조합 플라스미드를 가지고 있는 대장균 Rosetta(DE3)pLysS를 100 ug/ul 암피실린이 첨가된 LB 액체 배지에 접종하여 37℃에서 하룻밤 동안 배양한 다음 5 ml을 같은 배지 500 ml에 접종하여 37℃에서 배양하였다. 600 nm에서의 흡광도가 0.6정도가 되었을 때, IPTG (isopropyl β-D-galactopyranoside)를 최종농도가 0.1 mM이 되도록 첨가한 이후 하룻밤 동안 배양하였다. 6,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 균체 ( 2.1g/ wet weight)를 회수한 다음 1 mM PMSF가 포함된 25 ml의 초음파처리 완충액(sonication buffer) (20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.5 mM NaCl)에 현탁하여 초음파로 파쇄한 후 18,000 rpm으로 15분간 원심 분리하여 대장균 세포 파편(cell debris)을 제거하였다. 다음으로 80℃에서 30분간 열처리한 후, 원심분리를 통해 상층액을 회수함으로써 대장균 유래의 단백질들을 대부분 제거하였다. 상기 상층액을 HiTrapTM Heparin HP 컬럼 (GE Healthcare)을 이용한 컬럼 크로마토그래피를 통해 최종적으로 정제하였다. 상기와 같이 정제된 Tce DNA 중합효소는 저장 완충용액 (storage buffer)(20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.1 mM EDTA, 0.1% Tween 20, 0.5% Nonidet P40, 200 mM KCl, 50% Glycerol)에 투석한 다음, -20℃에 보관하면서 Tce DNA 중합효소의 효소 특성을 조사할 때와 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR을 수행할 때 사용되었다. 재조합 플라스미드 pTCE를 가지는 대장균 Rosetta(DE3)pLysS로부터 내열성 Tce DNA 중합효소를 정제하는 데 있어, 정제 단계별 결과는 하기 표 1과 같았다.The recombinant protein transformed into Escherichia coli by the method of Example 5 was expressed as Tce DNA polymerase protein from Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE, and the expressed protein was purified as follows. E. coli Rosetta (DE3) pLysS containing the recombinant plasmid in Example 5 was inoculated in LB liquid medium added with 100 ug / ul ampicillin overnight at 37 ℃ and 5 ml inoculated in 500 ml of the same medium 37 Incubated at ℃. When the absorbance at 600 nm was about 0.6, IPTG (isopropyl β-D-galactopyranoside) was added to a final concentration of 0.1 mM and incubated overnight. Cells (2.1 g / wet weight) were recovered by centrifugation at 6,000 rpm for 15 minutes and then 25 ml of sonication buffer containing 20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.5 mM NaCl containing 1 mM PMSF. Suspension) was disrupted by ultrasonication and centrifuged at 18,000 rpm for 15 minutes to remove E. coli cell debris. Next, after heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes, most of the proteins derived from E. coli were removed by centrifugation to recover the supernatant. The supernatant was finally purified by column chromatography using HiTrap Heparin HP column (GE Healthcare). Tce DNA polymerase purified as described above was stored in storage buffer (20 mM Tris-HCl (pH 8.0), 0.1 mM EDTA, 0.1% Tween 20, 0.5% Nonidet P40, 200 mM KCl, 50% Glycerol) It was used for diagnosing the enzymatic properties of Tce DNA polymerase and storing it at -20 ° C and performing PCR using Tce DNA polymerase. In purifying heat-resistant Tce DNA polymerase from E. coli Rosetta (DE3) pLysS having a recombinant plasmid pTCE, the purification step results are shown in Table 1 below.

대장균 Rosetta(DE3)pLysS / pTCE 유래의 Tce DNA 중합효소의 정제Purification of Tce DNA Polymerase from E. Coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE Total protein (mg)Total protein (mg) Total activity (Unit)Total activity (Unit) Special activity (U/mg)Special activity (U / mg) Recovery
(%)
Recovery
(%)
SonicationSonication 1561.21561.2 115832.48115832.48 74.1974.19 100100 HeatHeat 274.64274.64 99410.7899410.78 361.97361.97 85.8285.82 HeparinHeparin 71.8271.82 65406.2165406.21 910.7910.7 56.4756.47

정제 단계별 단백질의 양은 로리 분석(Lowry Assay)을 사용하여 결정하였다 [참조: J. Biol. Chem. 193, 261 (1951)]. 또한, 변성 겔 전기영동 (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE)을 수행하여 정제 정도를 확인 하였다 (도 3 참조). 대장균 Rosetta(DE3)pLysS / pTCE 유래의 Tce DNA 중합효소의 정제 단계에 따른 정제 정도를 SDS-PAGE 전기영동 사진으로 도 3에 도시하였다. lane 1은 IPTG 유도 (induction)를 하지 않고 배양한 대장균 Rosetta(DE3)pLysS / pTCE 균체의 초음파 파쇄 시료, lane 2는 IPTG 유도를 하여 배양한 대장균 Rosetta(DE3)pLysS / pTCE 균체의 초음파 파쇄 시료, lane 3은 80℃에서 30분간 열처리한 후의 시료, lane 4는 HiTrapTM Heparin HP 컬럼 크로마토그래피 후의 시료이다. 정제과정을 통해 Tce DNA 중합효소 단백질은 분자량이 약 90,000 Da으로 확인되었으며 이것은 상기 실시 예 4의 아미노산 서열로부터 추정된 분자량인 89,788.9 Da과 유사하였다. lane M은 단백질 고분자량 마커 (high molecular weight marker)를 나타낸다. 정제된 효소의 비활성도(specific activity)는 910.7 U/mg 이다. The amount of protein in purification steps was determined using Lowry Assay . See J. Biol. Chem. 193, 261 (1951). In addition, denatured gel electrophoresis (sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis, SDS-PAGE) was performed to confirm the degree of purification (see Figure 3). The degree of purification according to the purification step of the E. coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE derived Tce DNA polymerase is shown in Figure 3 by SDS-PAGE electrophoresis picture. lane 1 is an ultrasonic disrupted sample of E. coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE cells cultured without IPTG induction, lane 2 is an ultrasonic crushed sample of E. coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE cells cultured by IPTG induction, Lane 3 is a sample after heat treatment at 80 ℃ for 30 minutes, lane 4 is a sample after HiTrap TM Heparin HP column chromatography. Through purification, the Tce DNA polymerase protein had a molecular weight of about 90,000 Da, which was similar to 89,788.9 Da, which was estimated from the amino acid sequence of Example 4 above. lane M represents a protein high molecular weight marker. The specific activity of the purified enzyme is 910.7 U / mg.

실시예 7: Example 7: TceTce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성에 있어서의 효소 특성 조사 Investigation of enzyme properties in DNA polymerization activity of DNA polymerase

Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성에 있어서의 효소 특성은 다음과 같은 DNA 중합 활성 측정 방법을 기본으로 하여 조사되었다 (참조: Choi, J. J. et al., 1999, Biotechnol. Appl. Biochem. 30, 19-25). 반응 혼합물 (상기 실시예 6에서 정제된 Tce DNA 중합효소, 1.25 ㎍ activated calf thymus DNA, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 80 mM KCl, 14 mM MgCl2, 1 mM β-mercaptoethanol, 100 μM dATP, dCTP 및 dGTP, 10 μM dTTP, 0.5 μCi [methyl-3H]thymidine 5′-triphosphate)을 75℃에서 10분간 반응시킨 후, 얼음에서 급랭시켰다. 상기 반응액을 DE-81 필터 페이퍼 디스크(filter paper disk) (23 ㎜, Whatman Co., USA)에 점적하여 65℃에서 건조시킨 후, 0.5 M 쇼듐 포스페이트 (sodium phosphate) (pH 7.0) 완충용액에 10분, 70% 에탄올에 5분간 순서대로 세척한 다음, 다시 65℃에서 건조시켰다. 상기와 같이 준비된 DE-81 필터 페이퍼 디스크를 LS 6500 신틸레이션 시스템(scintillation system) (Beckman Co., USA)을 이용하여 DNA 중합 활성을 측정하는데 사용하였다. DNA 중합 활성의 1유니트(U)는 상기 반응혼합물을 이용하여 75℃에서 10분간 10 pmol [3H]TTP를 혼입시킬 수 있는 DNA 중합효소의 양으로 정의하였다. The enzymatic properties of the DNA polymerization activity of Tce DNA polymerase were investigated based on the following DNA polymerization activity measurement method (see Choi, JJ et al. , 1999, Biotechnol. Appl. Biochem. 30 , 19- 25). Reaction mixture ( Tce DNA polymerase purified in Example 6, 1.25 μg activated calf thymus DNA, 50 mM Tris-HCl, pH 7.5), 80 mM KCl, 14 mM MgCl 2 , 1 mM β-mercaptoethanol, 100 μM dATP , dCTP and dGTP, 10 μM dTTP, 0.5 μCi [ methyl - 3 H] thymidine 5′-triphosphate) were reacted at 75 ° C. for 10 minutes and then quenched on ice. The reaction solution was added dropwise to a DE-81 filter paper disk (23 mm, Whatman Co., USA) and dried at 65 ° C., followed by 0.5 M sodium phosphate (pH 7.0) buffer. After washing for 10 minutes in 70% ethanol in order for 5 minutes, it was dried again at 65 ℃. The DE-81 filter paper disk prepared as above was used to measure DNA polymerization activity using the LS 6500 scintillation system (Beckman Co., USA). One unit (U) of DNA polymerization activity was defined as the amount of DNA polymerase capable of incorporating 10 pmol [ 3 H] TTP at 75 ° C. for 10 minutes using the reaction mixture.

DNA 중합 활성에 있어서의 효소 특성을 조사할 때에는 상기 방법에서 반응 혼합물의 pH 또는 각 성분의 농도를 다르게 하거나 반응 온도를 다르게 하여 수행하였다.When examining the enzyme properties in the DNA polymerization activity, it was carried out in the above method by changing the pH of the reaction mixture or the concentration of each component or the reaction temperature.

상기 실시예 6에서 정제한 Tce DNA 중합효소의 효소활성에 대한 pH의 영향을 관찰하기 위해 pH 6.0-7.0 범위에서는 50 mM MOPS 완충용액, pH 7.0-9.0 범위에서는 50 mM Tris-HCl 완충용액을 사용하여 효소활성을 조사하였다. 그 결과, Tce DNA 중합효소는 pH 6.5에서 최대 DNA 중합 활성을 나타냈다 (도 4 참조). 도 4는 Tce DNA 중합효소의 pH에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프로서, 도 4에서 ▲는 50 mM MOPS 완충용액을 사용한 결과를 나타내며, ●는 50 mM Tris-HCl 완충용액을 사용한 결과를 나타낸다. In order to observe the effect of pH on the enzymatic activity of the Tce DNA polymerase purified in Example 6, 50 mM MOPS buffer was used in the pH 6.0-7.0 range, and 50 mM Tris-HCl buffer was used in the pH 7.0-9.0 range. The enzyme activity was examined. As a result, Tce DNA polymerase showed maximum DNA polymerization activity at pH 6.5 (see FIG. 4). Figure 4 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to the pH of the Tce DNA polymerase, in Figure 4 ▲ shows the results using a 50 mM MOPS buffer, ● is the result using a 50 mM Tris-HCl buffer Indicates.

상기 실시예 6에서 정제한 Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성에 있어 온도의 영향을 55-90℃에서 조사한 결과, 75℃에서 최대 DNA 중합 활성을 나타냈다 (도 5 참조). 도 5는 Tce DNA 중합효소의 온도에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 그래프이다. The effect of temperature on the DNA polymerization activity of the Tce DNA polymerase purified in Example 6 was examined at 55-90 ° C., showing the maximum DNA polymerization activity at 75 ° C. (see FIG. 5). 5 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to the temperature of the Tce DNA polymerase.

Tce DNA 중합효소를 각각 90℃ 및 95℃에서 3.5시간 동안 보관하면서 30분 간격으로 시료를 채취한 후, 상기와 같이 DNA 중합활성을 측정함으로써 열안전성을 조사해본 결과, Tce DNA 중합효소는 90℃에서 약 2시간 동안 50%의 DNA 중합 활성을 유지하였다 (도 6 참조). 도 6은 써모코커스 씰러 DNA 중합효소의 열안전성을 나타낸 그래프로서, 도 6에서 ● 및 ○는 각각 90℃ 및 95℃에서 시간별로 인큐베이션 (incubation)한 Tce DNA 중합효소를 이용한 결과를 나타낸다. After a while the Tce DNA polymerase stored respectively at 90 ℃ and 95 ℃ for 3.5 hours sampling every 30 minutes, examination, the thermal stability by measuring DNA polymerization activity as described above, Tce DNA polymerase is 90 ℃ 50% of the DNA polymerization activity was maintained for about 2 hours (see FIG. 6). FIG. 6 is a graph showing the thermosafety of the thermococcal sealer DNA polymerase. In FIGS. 6 and 6, the Tce DNA polymerase incubated at 90 ° C. and 95 ° C., respectively.

Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성에 있어 1가 양이온 (monovalent cation)들의 영향을 조사한 결과, KCl은 Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성을 저해하는 것으로 나타났으며 (도 7 참조), 최적 (NH4)2SO4 농도는 20-35 mM 이었다 (도 8 참조). 도 7은 Tce DNA 중합효소의 KCl 농도에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이고, 도 8은 Tce DNA 중합효소의 (NH4)2SO4 농도에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. In the DNA polymerase activity of the Tce DNA polymerase 1 surveyed the effects of cationic (monovalent cation) results, KCl was shown to inhibit the DNA polymerase activity of the Tce DNA polymerase (see Fig. 7), the best (NH 4 ) 2 SO 4 concentration was 20-35 mM (see Figure 8). 7 is Tce DNA and relative graphs showing the degree of DNA polymerase activity according to the KCl concentration of the polymerase, Figure 8 (NH 4) 2 SO DNA polymerization activity level graphs relatively showing the according to the fourth concentration of the Tce DNA polymerase to be.

Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성에 있어 2가 양이온 (divalent cation)인 Mg2+ 영향을 조사한 결과, 최적 Mg2+ 농도는 4-16 mM 이었다(도 9 참조). 도 9는 Tce DNA 중합효소의 Mg2+ 농도에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. As a result of examining the effect of Mg 2+ , a divalent cation, on the DNA polymerization activity of Tce DNA polymerase, the optimum Mg 2+ concentration was 4-16 mM (see FIG. 9). 9 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to the concentration of Mg 2+ of Tce DNA polymerase.

실시예 8: Example 8: TceTce DNA 중합효소의 3'→5' 핵산말단가수분해효소 활성 측정 Measurement of 3 '→ 5' Nucleic Acid Terminal Hydrolase Activity of DNA Polymerase

Tce DNA 중합효소의 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성은 다음과 같이 측정하였다. 먼저, 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성 (3′→5′ exonuclease activity)을 측정하기 위한 기질로는 pBluescript SK-벡터를 제한효소 NotI으로 절단시킨 다음, 방사선 동위원소 [α-32P]dCTP와 클레나우 단편 (Klenow fragment)을 사용하여 전기 제한효소로 절단된 pBluescript SK-벡터의 3′ 말단을 표식하였다. 다음으로, 반응혼합물 (Tce DNA 중합효소, 상기 3′ 말단에 방사선 동위원소 표식된 기질, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM 2-mercaptoethanol, 10 mM MgCl2, 0.01% BSA)을 각각 dNTP 존재 또는 부재 하에서 75℃에서 1시간 동안 보관하면서 10분 간격으로 시료를 채취하여 얼음에서 급랭시킨 후, 5% 트리클로로아세트산 (trichloroacetic acid) 용액을 첨가하여 원심분리를 한 다음, 상층액을 회수하여 LS 6500 scintillation system을 이용해서 핵산말단가수분해효소 활성을 측정하였다. 그 결과, Tce DNA 중합효소는 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성은 가지고 있음이 확인되었다 (도 10 참조). 특히 dNTP과 존재하지 않을 때 효소활성이 더 높다는 것을 볼 수 있다. Tce DNA 중합효소의 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성은 아미노산 서열 비교분석에서 이미 추정되었으며 실험적인 결과와 일치했다. 이 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성은 교정 활성이라고도 불리며 DNA 중합 시에 정확성을 높여주는 역할을 한다. 도 10은 써모코커스 씰러 DNA 중합효소의 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성을 나타낸 그래프로서, 도 10에서 ●는 dNTP 존재 및 ○는 dNTP 부재 하에서의 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성 측정의 결과를 각각 나타낸다.The 3 '→ 5' nucleic acid terminal hydrolase activity of Tce DNA polymerase was measured as follows. First, as a substrate for measuring 3 ′ → 5 ′ exonuclease activity, a pBluescript SK-vector was cleaved with restriction enzyme Not I, followed by radioisotope [α- 32 P] dCTP and Klenow fragments were used to label the 3 ′ end of the pBluescript SK-vector digested with electrorestriction enzyme. Next, the reaction mixture ( Tce DNA polymerase, the radioisotope labeled substrate at the 3 'end, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM 2-mercaptoethanol, 10 mM MgCl 2 , 0.01% BSA), respectively Samples were taken at 10-minute intervals, stored at 75 ° C for 1 hour in the presence or absence of dNTP, quenched on ice, centrifuged with 5% trichloroacetic acid solution, and then the supernatant was recovered. The nucleic acid terminal hydrolase activity was measured using the LS 6500 scintillation system. As a result, it was confirmed that the Tce DNA polymerase had 3 '→ 5' nucleic acid terminal hydrolase activity (see FIG. 10). In particular, it can be seen that the enzyme activity is higher in the absence of dNTP. The 3 '→ 5' nucleic acid terminal hydrolase activity of Tce DNA polymerase was estimated by amino acid sequence comparison and was consistent with the experimental results. This 3 ′ → 5 ′ nucleic acid terminal hydrolase activity is also called corrective activity and plays a role of enhancing the accuracy during DNA polymerization. FIG. 10 is a graph showing 3 ′ → 5 ′ nucleic acid terminal hydrolase activity of thermococcal sealer DNA polymerase. In FIG. 10, 3 ′ → 5 ′ nucleic acid terminal hydrolase activity in the presence of dNTP and ○ in the absence of dNTP. The result of a measurement is shown, respectively.

실시예 9: Example 9: TceTce DNA 중합효소를 이용한 PCR의 최적 조건 결정 Determination of Optimum Conditions for PCR Using DNA Polymerase

내열성 DNA 중합효소가 가장 중요하게 이용되어지는 PCR에 있어 Tce DNA 중합효소의 이용 가능성을 살펴보고, 또한 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 최적 반응 완충용액의 조성을 결정하기 위해, 다음과 같이 PCR을 수행하였다. 23 ng의 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 각각 1 pmole의 5′ 말단 및 3′ 말단 프라이머, 250 μM dNTPs, 상기 실시 예 8에서 Tce DNA 중합효소의 특성 조사를 통해 결정된 최적 조건들을 바탕으로 하여 구성된 1X Tce DNA 중합효소 반응 완충용액 및 0.1 유닛의 정제된 Tce DNA 중합효소 (상기 실시 예 6 참조)를 반응 혼합물로 하여 94℃에서 20초, 72℃에서 1분의 과정을 25회 반복한 다음, 0.8% 아가로스 겔 전기영동을 통해 PCR 결과를 확인하였다. Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어서의 최적 반응 완충용액의 조성을 결정할 때에는 반응 완충용액의 pH 또는 각 성분의 농도를 다르게 하여 수행하였다.To examine the availability of Tce DNA polymerase in PCR where heat-resistant DNA polymerase is most importantly used, and to determine the optimal composition of the reaction buffer for PCR using Tce DNA polymerase, PCR was performed as follows. Was performed. 23 ng lambda phage genomic DNA was used as a template, respectively, based on the optimal conditions determined by the 5 'and 3' terminal primers of 1 pmole, 250 μM dNTPs, and the characterization of the Tce DNA polymerase in Example 8 above. Repeat the procedure of 20 seconds at 94 ° C. and 1 minute at 72 ° C. for 25 times using 1 × Tce DNA polymerase reaction buffer and 0.1 unit of purified Tce DNA polymerase (see Example 6 above) as a reaction mixture. PCR results were confirmed by 0.8% agarose gel electrophoresis. In determining the optimal reaction buffer composition in PCR using Tce DNA polymerase, the pH of the reaction buffer solution or the concentration of each component were varied.

Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 pH의 영향을 조사한 결과, PCR 반응 완충용액의 최적 pH는 7.8이었다 (도 11 참조). 도 11은 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 pH에 따른 결과를 나타낸 것으로서, 도 11에서 M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타내고, 각각의 lane 은 pH를 나타낸 것이다. PCR 증폭 크기는 2kb이다. As a result of examining the effect of pH on PCR using Tce DNA polymerase, the optimum pH of the PCR reaction buffer solution was 7.8 (see FIG. 11). Figure 11 shows the results according to pH in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase, in Figure 11 M represents a 1 kb DNA ladder (New England BioLabs), each lane represents a pH. PCR amplification size is 2 kb.

Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 1가 양이온들의 영향을 조사한 결과, KCl은 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR을 저해하는 결과를 나타내었다 (도 12 참조). 도 12는 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 KCl 농도에 따른 결과를 나타낸 것으로서, 도 12에서 M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타내고, 각각의 lane 은 KCl 농도를 나타낸 것이다. As a result of examining the effects of monovalent cations on PCR using Tce DNA polymerase, KCl showed a result of inhibiting PCR using Tce DNA polymerase (see FIG. 12). 12 shows the results according to KCl concentration in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase. In FIG. 12, M represents a 1 kb DNA ladder (New England BioLabs), and each lane represents KCl concentration. .

Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 (NH4)2SO4의 영향을 조사한 결과, 최적 농도는 10 mM이었다 (도 13 참조). 도 13은 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 (NH4)2SO4 농도에 따른 결과를 나타낸 것으로서, 도 13에서 M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타내고, 각각의 lane 은 (NH4)2SO4 농도를 나타낸 것이다. As a result of investigating the effect of (NH 4 ) 2 SO 4 on PCR using Tce DNA polymerase, the optimum concentration was 10 mM (see FIG. 13). FIG. 13 shows the results according to (NH 4 ) 2 SO 4 concentration in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase. In FIG. 13, M represents a 1 kb DNA ladder (New England BioLabs), and each lane Shows the (NH 4 ) 2 SO 4 concentration.

Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 2가 양이온 Mg2+의 영향을 조사한 결과, 최적 농도는 5 mM이었다 (도 14 참조). 도 14은 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 MgCl2 농도에 따른 결과를 나타낸 것으로서, 도 14에서 M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타내고, 각각의 lane 은 MgCl2 농도를 나타낸 것이다. As a result of examining the effect of divalent cation Mg 2+ on PCR using Tce DNA polymerase, the optimum concentration was 5 mM (see FIG. 14). Figure 14 shows the results according to the concentration of MgCl 2 in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase, in Figure 14 M represents a 1 kb DNA ladder (New England BioLabs), each lane represents the MgCl 2 concentration It is shown.

상기 결과들을 통해 Tce DNA 중합효소가 PCR에 이용 가능함을 알 수 있었으며, Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어 최적 반응 완충용액의 조성은 안정제인 Triton X-100을 포함시켜 50 mM Tris-HCl (pH 7.8), 10 mM (NH4)2SO4, 5 mM MgSO4, 0.1% Triton X-100으로 결정하였다.The results showed that Tce DNA polymerase was available for PCR, and the optimal reaction buffer composition for PCR using Tce DNA polymerase contained 50 mM Tris-HCl (pH) containing Triton X-100 as a stabilizer. 7.8), 10 mM (NH 4 ) 2 SO 4, 5 mM MgSO 4, 0.1% Triton X-100.

실시예 10: Example 10: TceTce DNA 중합효소를 이용한 PCR 증폭 가능한 크기 결정  Determination of PCR Amplifiable Size Using DNA Polymerase

23 ng의 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 각각 1 pmole의 5′ 말단 및 3′ 말단 프라이머, 250 μM dNTPs, 상기 실시예 9에서 결정된 1X Tce DNA 중합효소 최적 반응 완충용액 및 상기 실시예 6에서 정제된 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR의 증폭 가능 길이를 조사하고자 예상되는 목적 증폭산물의 길이에 따라 다음과 같이 PCR을 수행하였다. 94℃에서 20초 반응시킨 다음, 72℃에서 예상되는 DNA 단편의 사이즈에 따라 50초/kb로 반응시켰다. PCR 반응이 끝난 다음, 0.8% 아가로스 겔 전기영동을 하여 PCR 결과를 확인한 결과, Tce DNA 중합효소는 최적 반응 완충용액 하에서 람다 파아지의 게노믹 DNA를 주형으로 한 PCR을 통해 6 kb까지 합성이 가능함을 확인할 수 있었다 (도 15 참조). 도 15는 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 최적 반응 완충용액 하에서 반응 혼합물로 하여 Tce DNA 중합효소를 이용하여 중합효소 연쇄 반응을 수행한 결과를 나타낸 것으로서, 도 15에서 lane 은 증폭사이즈를 나타내고, M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타낸다.23 ng of lambda phage genomic DNA as a template, respectively, 1 pmole 5 'and 3' terminal primer, 250 μM dNTPs, 1X Tce DNA polymerase optimal reaction buffer determined in Example 9 and purified in Example 6 According to the length of the target amplification product expected to investigate the amplifiable length of the PCR using the Tce DNA polymerase, PCR was performed as follows. The reaction was carried out at 94 DEG C for 20 seconds, and then at 50 DEG C / kb depending on the expected size of the DNA fragment at 72 DEG C. After PCR reaction, 0.8% agarose gel electrophoresis confirmed the PCR results. As a result, Tce DNA polymerase can be synthesized up to 6 kb by PCR using genomic DNA of lambda phage under optimal reaction buffer solution. It could be confirmed (see Fig. 15). FIG. 15 shows a result of polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase using lambda phage genomic DNA as a reaction mixture under an optimal reaction buffer solution. In FIG. Represents the 1 kb DNA ladder (New England BioLabs).

실시예 11: Example 11: TceTce DNA 중합효소를 이용한 최단 증폭 시간에서의 PCR PCR at the shortest amplification time using DNA polymerase

23 ng의 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 각각 1 pmole의 5′ 말단 및 3′ 말단 프라이머, 250 μM dNTPs, 각각의 중합효소의 최적 반응 완충용액 및 각각의 중합효소를 반응 혼합물로 하여 Tce, TaqPfu DNA 중합효소를 이용한 PCR의 최단 증폭 시간을 조사하고자 증폭 시간에 따라 다음과 같이 PCR을 수행하였다. 94℃에서 20초 반응시킨 다음, 72℃에서 5, 10, 20 및 40초로 반응시켰다. PCR 반응이 끝난 다음, 0.8% 아가로스 겔 전기영동을 하여 PCR 결과를 확인한 결과, TaqPfu DNA 중합효소를 이용한 PCR의 경우 40초에서 2 kb 합성이 가능한 것에 비해 Tce DNA 중합효소는 5초에 2 kb 합성이 가능함을 확인할 수 있었다 (도 16 참조). 도 16은 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 최적 반응 완충용액 하에서 써모코커스 씰러 DNA 중합효소를 이용하여 중합효소 연쇄 반응을 수행한 결과를 나타낸 것으로서, 도 16에서 lane 은 72℃에서의 증폭 시간을 나타내고, 처음 lane 5-40은 Pfu DNA 중합효소를 이용한 PCR 결과이고, 가운데 lane 5-40은 Taq DNA 중합효소를 이용한 PCR 결과이고, 마지막 lane 5-40은 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR 결과이고, M은 1 kb DNA ladder (New England BioLabs)를 나타낸다.Using 23 ng lambda phage genomic DNA as a template, 1 pmole of 5 'and 3' terminal primers, 250 μM dNTPs, the optimal reaction buffer for each polymerase and the respective polymerase were Tce , Taq And to investigate the shortest amplification time of PCR using Pfu DNA polymerase PCR was performed as follows according to the amplification time. The reaction was carried out at 94 DEG C for 20 seconds and then at 72 DEG C for 5, 10, 20 and 40 seconds. After the PCR reaction, 0.8% agarose gel electrophoresis confirmed the PCR results. In the case of PCR using Taq and Pfu DNA polymerase, Tce DNA polymerase was able to synthesize 2 kb in 40 seconds. 2 kb synthesis was possible (see FIG. 16). FIG. 16 shows the results of polymerase chain reaction using a thermococcal sealer DNA polymerase under an optimal reaction buffer using lambda phage genomic DNA as a template. In FIG. 16, lane shows amplification time at 72 ° C. The first lane 5-40 is the PCR result using Pfu DNA polymerase, the middle lane 5-40 is the PCR result using Taq DNA polymerase, the last lane 5-40 is the PCR result using Tce DNA polymerase, M Represents the 1 kb DNA ladder (New England BioLabs).

실시예 12: Example 12: TceTce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어서의 정확성 조사 Investigation of accuracy in PCR using DNA polymerase

Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어서의 PCR 정확성 (PCR fidelity)은 룬드버그 (Lundberg)의 방법을 다음과 같이 약간 변형하여 수행하였다 (참조: Lundberg et al., 1991, Gene 108(1), 1-6). 실제, 실험에서는 Song 등과 Choi 등의 사용한 방법과 동일한 방법으로 측정하였으며, 동일한 발현벡터 pJR-lacZ (5.7 Kb)와 primers를 사용하였다 (참조: Song J. M. et al., 2007, Enzyme Microbe. Technol. 40, 1475-1483; Choi J. J. et al., 2008, Appl. Environ. Microbiol. 74, 6563-6569). 먼저, lacZ 유전자가 삽입되어 있는 발현벡터 pJR-lacZ의 5' 부분의 835 bp 단편을 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR을 통해 증폭시켰다. 이 때, Tce DNA 중합효소 대신에 이미 상품으로 나와 있는 DNA 중합효소들을 사용하여 동일하게 PCR을 수행함으로써 나중에 Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR의 결과와 비교할 수 있도록 하였다. 다음으로, 상기 PCR 증폭산물들을 제한효소 BamHI과 ClaI으로 각각 절단한 다음, 동일한 제한효소들로 절단된 상기 발현벡터에 재삽입시킨 후, 전기충격유전자전달법으로 대장균에 형질전환시키고, 선별을 위한 항생제 암피실린 및 IPTG와 X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside)이 포함된 아가 플레이트 배지에 고르게 도말하여 37℃에서 16시간 동안 배양하였다. 이어서, 상기 아가 플레이트를 4℃에서 2시간 동안 보관한 후, 파란색 콜로니 (blue colony)와 흰색 콜로니 (white colony)의 수를 센 다음, 이를 바탕으로 돌연변이 빈도 (mutation frequency)와 에러율을 계산하였다. 그 결과는 하기의 표 2과 같으며, Tce DNA 중합효소를 이용한 PCR에 있어서의 PCR 정확성은 Pfu DNA 중합효소에 비해서는 비슷하였으나, 일반적인 PCR에 주로 이용되어지는 Taq DNA 중합효소에 비해서는 훨씬 높아 Tce DNA 중합효소가 고도의 정확성을 요구하는 PCR에 이용되어질 수 있음을 확인하였다.PCR fidelity (PCR fidelity) in PCR using Tce DNA polymerase was performed by slightly modifying the method of Lundberg as follows (Lundberg et al ., 1991, Gene 108 (1), 1). -6). In fact, the experiment was measured by the same method as used by Song et al . And Choi, and the same expression vector pJR- lacZ (5.7 Kb) and primers were used (Song JM et al ., 2007, Enzyme Microbe.Technol . 40 , 1475-1483; Choi JJ et al., 2008, Appl. Environ.Microbio l. 74, 6563-6569). First, the 835 bp fragment of the 5 'portion of the expression vector pJR- lacZ into which the lacZ gene was inserted was amplified by PCR using Tce DNA polymerase. At this time, PCR using the Tce DNA polymerase later by performing the same PCR using DNA polymerase already advanced to the goods in place Tce DNA polymerase was to compare the results. Next, each of the PCR amplification products was digested with restriction enzymes Bam HI and Cla I, and then reinserted into the expression vector digested with the same restriction enzymes, and then transformed into E. coli by electroshock gene transfer. Antibiotic ampicillin and IPTG and X-gal (5-bromo-4-chloro-3-indolyl β-D-galactopyranoside) was evenly plated in agar plate medium and incubated for 16 hours at 37 ℃. Subsequently, the agar plate was stored at 4 ° C. for 2 hours, and then the number of blue colonies and white colonies was counted, and mutation frequencies and error rates were calculated based on the numbers of blue colonies and white colonies. The results are shown in Table 2 below, and the PCR accuracy in PCR using Tce DNA polymerase was similar to that of Pfu DNA polymerase, but much higher than that of Taq DNA polymerase which is mainly used for general PCR. It was confirmed that Tce DNA polymerase can be used for PCR requiring a high degree of accuracy.

Tce DNA 중합효소와 TaqPfu DNA 중합효소와의 PCR 산물의 에러율 (error rate) 비교Error Rate Comparison of PCR Products with Tce DNA Polymerase and Taq and Pfu DNA Polymerase Target(ng)Target (ng) Template doublingTemplate doubling Mutant frequenciesMutant frequencies Error rate (10-5)Error rate (10-5) TceTce 58.8558.85 6.126.12 0.0230.023 0.480.48 TaqTaq 58.8558.85 5.845.84 0.0860.086 1.771.77 PfuPfu 58.8558.85 4.434.43 0.0160.016 0.430.43

본 발명의 내열성 중합효소는 유전공학연구, 바이러스 유전자와 암 유전자의 조기진단, 유전병 진단, GMO 및 법의학적 연구에 이르는 광범위한 분야에서, 응용이 기대된다. The heat-resistant polymerase of the present invention is expected to be applied in a wide range of fields such as genetic engineering research, early diagnosis of viral and cancer genes, genetic disease diagnosis, GMO and forensic research.

도 1은 Tce DNA 중합효소의 아미노산 서열을 종래의 내열성 B 계열 DNA 중합효소들 (Tce, 써모코커스 씰러; Tfu, 써모코커스 퓨미콜란스; Tko, 써모코커스 코다카렌시스 코드원; Pfu, 파이로코커스 퓨리오서스)의 아미노산 서열과 비교하여 나타낸 것이다.1 shows the amino acid sequence of Tce DNA polymerase according to the conventional heat-resistant B-based DNA polymerases ( Tce , Thermococcus sealer; Tfu , Thermococcus fumicolance ; Tko , Thermococcus codcarensis code source; Pfu , Pyrococcus) Compared to the amino acid sequence of Puriosus).

도 2는 Tce DNA 중합효소 유전자의 발현을 위한 재조합 플라스미드 pTCE의 구축 과정을 나타낸 것이다.Figure 2 shows the construction of the recombinant plasmid pTCE for the expression of the Tce DNA polymerase gene.

도 3은 대장균 내에서 발현된 Tce DNA 중합효소의 정제 단계 (열처리, 컬럼 크로마토그래피)에 따른 SDS 변성 겔 전기영동 결과를 나타낸 것이다.Figure 3 shows the results of SDS modified gel electrophoresis according to the purification step (heat treatment, column chromatography) of Tce DNA polymerase expressed in E. coli.

도 4는 Tce DNA 중합효소의 pH (pH 6.0-9.0)에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. pH 6.5의 50 mM MOPS 완충용액에서 최적의 활성을 나타내었다.4 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to pH (pH 6.0-9.0) of Tce DNA polymerase. Optimal activity was shown in 50 mM MOPS buffer at pH 6.5.

도 5는 Tce DNA 중합효소의 온도 (55-90℃)에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. 75℃에서 최적의 활성을 나타내었다. 5 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to the temperature of the Tce DNA polymerase (55-90 ℃). Optimum activity was shown at 75 ° C.

도 6은 Tce DNA 중합효소의 열안정성을 90℃와 95℃에서 각각 상대적으로 나타낸 그래프이다. 90℃에서 약 2시간동안, 95℃에서 약 30분 동안 50%의 DNA 중합 활성을 유지하였다.Figure 6 is a graph showing the thermal stability of the Tce DNA polymerase relative to 90 ℃ and 95 ℃, respectively. 50% DNA polymerization activity was maintained at 90 ° C. for about 2 hours and at 95 ° C. for about 30 minutes.

도 7은 Tce DNA 중합효소의 KCl 농도 (0-100 mM)에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. KCl은 Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성을 저해하는 것으로 나타났다.7 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to the KCl concentration (0-100 mM) of Tce DNA polymerase. KCl has been shown to inhibit the DNA polymerization activity of Tce DNA polymerase.

도 8은 Tce DNA 중합효소의 (NH4)2SO4 농도 (0-35 mM)에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. 최적 (NH4)2SO4 농도는 20-35 mM 이었다.8 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to (NH 4 ) 2 SO 4 concentration (0-35 mM) of Tce DNA polymerase. Optimal (NH 4 ) 2 SO 4 concentrations were 20-35 mM.

도 9는 Tce DNA 중합효소의 MgCl2 농도 (0-20 mM)에 따른 DNA 중합 활성 정도를 상대적으로 나타낸 그래프이다. 최적 MgCl2 농도는 4-16 mM 이었다.9 is a graph showing the relative degree of DNA polymerization activity according to MgCl 2 concentration (0-20 mM) of Tce DNA polymerase. The optimal MgCl 2 concentration was 4-16 mM.

도 10은 Tce DNA 중합효소의 3‘-5’ 핵산말단가수분해 효소활성을 dNPT의 존재 또는 부재 하에서 나타낸 그래프이다. Tce DNA 중합효소는 3′→5′ 핵산말단가수분해효소 활성은 가지고 있음이 확인되었다.10 is a graph showing the 3'-5 'nucleic acid terminal hydrolase activity of Tce DNA polymerase in the presence or absence of dNPT. It was confirmed that Tce DNA polymerase had 3 '→ 5' nucleic acid terminal hydrolase activity.

도 11은 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄반응 (PCR)에 있어 pH (pH 7.0-9.0)에 따른 결과를 나타낸 것이다. pH 7.8의 50 mM Tris-HCl 완충용액에서 최적의 활성을 나타내었다.Figure 11 shows the results according to pH (pH 7.0-9.0) in the polymerase chain reaction (PCR) using Tce DNA polymerase. Optimal activity was shown in 50 mM Tris-HCl buffer at pH 7.8.

도 12는 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄반응에 있어 KCl 농도 (0-100 mM)에 따른 결과를 나타낸 것이다. KCl은 Tce DNA 중합효소의 DNA 중합 활성을 저해하는 것으로 나타났다.Figure 12 shows the results according to the KCl concentration (0-100 mM) in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase. KCl has been shown to inhibit the DNA polymerization activity of Tce DNA polymerase.

도 13은 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 (NH4)2SO4 농도 (0-20 mM)에 따른 결과를 나타낸 것이다. 최적 (NH4)2SO4 농도는 10 mM 이었다.Figure 13 shows the results according to (NH 4 ) 2 SO 4 concentration (0-20 mM) in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase. The optimal (NH 4 ) 2 SO 4 concentration was 10 mM.

도 14는 Tce DNA 중합효소를 이용한 중합효소 연쇄 반응에 있어 MgCl2 농도 (0-10 mM)에 따른 결과를 나타낸 것이다. 최적 MgCl2 농도는 5 mM 이었다.Figure 14 shows the results according to the concentration of MgCl 2 (0-10 mM) in the polymerase chain reaction using Tce DNA polymerase. The optimal MgCl 2 concentration was 5 mM.

도 15는 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 최적 반응 완충용액 하에서 Tce DNA 중합효소를 이용하여 1kb당 50초의 증폭시간으로 중합효소 연쇄 반응을 수행한 결과를 나타낸 것이다. 2, 4 및 6 kb의 DNA가 증폭되었다. Figure 15 shows the results of the polymerase chain reaction with amplification time of 50 seconds per kb using the Tce DNA polymerase under the optimal reaction buffer using lambda phage genomic DNA template. 2, 4 and 6 kb of DNA were amplified.

도 16은 람다 파아지 게노믹 DNA를 주형으로 각각의 최적 반응 완충용액 하에서 Tce DNA 중합효소와 Taq DNA 중합효소 및 Pfu DNA 중합효소를 이용하여 여러 가지의 증폭시간 (5, 10, 20 및 40초)에서 중합효소 연쇄 반응을 수행하여 비교한 결과를 나타낸 것이다. 16 shows various amplification times using Tce DNA polymerase, Taq DNA polymerase and Pfu DNA polymerase under the optimum reaction buffer using lambda phage genomic DNA as a template (5, 10, 20 and 40 seconds). It shows a comparison result by performing a polymerase chain reaction at.

<110> SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY Foundation for Corporate Collaboration <120> DNA polymerase derived from Thermococcus celer and its use <130> P09-058 <160> 10 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer T-111N <400> 1 gartacgaca tacccttygc 20 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer T-CR <400> 2 aacctggttc tcratktagt a 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-N-1 <400> 3 ggaggtcgat cttcttccag gt 22 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-N-2 <400> 4 tatcatctcc ttctcggtcg aga 23 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-C-1 <400> 5 gtgatccacg agcagataac ga 22 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-C-2 <400> 6 cgaggttccg ccggagaaa 19 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer TceN <400> 7 gtggtcatat gatcctggac 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer TecC <400> 8 aaataagctt caccccttcc 20 <210> 9 <211> 2325 <212> DNA <213> Thermococcus celer <220> <221> CDS <222> (1)..(1200) <400> 9 atg atc ctg gac gct gac tac atc acc gaa gat ggg aag ccc gtc gtg 48 Met Ile Leu Asp Ala Asp Tyr Ile Thr Glu Asp Gly Lys Pro Val Val 1 5 10 15 agg ata ttc agg aag gag aag ggc gag ttc aga atc gac tac gac agg 96 Arg Ile Phe Arg Lys Glu Lys Gly Glu Phe Arg Ile Asp Tyr Asp Arg 20 25 30 gac ttc gag ccc tac atc tac gcc ctc ctg aag gac gat tcg gcc atc 144 Asp Phe Glu Pro Tyr Ile Tyr Ala Leu Leu Lys Asp Asp Ser Ala Ile 35 40 45 gag gag gtg aag agg ata acc gtt gag cgc cac ggg aag gcc gtc agg 192 Glu Glu Val Lys Arg Ile Thr Val Glu Arg His Gly Lys Ala Val Arg 50 55 60 gtt aag cgg gtg gag aag gtc gaa aag aag ttc ctc aac agg ccg ata 240 Val Lys Arg Val Glu Lys Val Glu Lys Lys Phe Leu Asn Arg Pro Ile 65 70 75 80 gag gtc tgg aag ctc tac ttc aat cac ccg cag gac gtt ccg gcg ata 288 Glu Val Trp Lys Leu Tyr Phe Asn His Pro Gln 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Tyr Ser Met Glu Asp Ala Lys Val Thr Phe 305 310 315 320 gag ctc ggg agg gag ttc ttc ccg atg gag gcc cag ctc tcg agg ctc 1008 Glu Leu Gly Arg Glu Phe Phe Pro Met Glu Ala Gln Leu Ser Arg Leu 325 330 335 atc ggc cag ggt ctc tgg gac gtc tcc cgc tcg agc acc ggc aac ctg 1056 Ile Gly Gln Gly Leu Trp Asp Val Ser Arg Ser Ser Thr Gly Asn Leu 340 345 350 gtc gag tgg ttc ctc ctg agg aag gcc tac gag agg aac gaa ctg gcc 1104 Val Glu Trp Phe Leu Leu Arg Lys Ala Tyr Glu Arg Asn Glu Leu Ala 355 360 365 ccg aac aag ccg agc ggc cgg gaa gtg gag atc agg agg cgt ggc tac 1152 Pro Asn Lys Pro Ser Gly Arg Glu Val Glu Ile Arg Arg Arg Gly Tyr 370 375 380 gcc ggt ggt tac gtt aag gag ccg gag agg ggt tta tgg gag aac atc 1200 Ala Gly Gly Tyr Val Lys Glu Pro Glu Arg Gly Leu Trp Glu Asn Ile 385 390 395 400 gtgtacctcg actttcgctc tctttacccc tccatcatca taacccacaa cgtctcgccc 1260 gataccctaa acagggaggg ctgtgagaac tacgacgtcg ccccccaggt ggggcataag 1320 ttctgcaaag attttccggg cttcatcccg agcctgctcg gaggcctgct tgaggagagg 1380 cagaagataa agcggaggat gaaggcctct gtggatcccg ttgagcggaa gctcctcgat 1440 tacaggcaga gggccatcaa gatactggcc aacagcttct acggatacta cggctacgcg 1500 agggcgaggt ggtactgcag ggagtgcgcg gagagcgtta ccgcctgggg cagggagtac 1560 atcgataggg tcatcaggga gctcgaggag aagttcggct tcaaggtgct ctacgcggac 1620 acggacggac tgcacgccac gatccccggg gcggacgccg ggaccgtcaa ggagagggcg 1680 agggggttcc tgagatacat caaccccaag ctccccggcc tcctggagct cgagtacgag 1740 gggttctacc tgaggggttt cttcgtgacg aagaagaagt acgcggtcat agacgaggag 1800 ggcaagataa ccacgcgcgg cctcgagata gtcaggcggg actggagcga ggtggccaag 1860 gagacgcagg cgagggtcct ggaggcgata ctgaggcacg gtgacgtcga ggaggccgtt 1920 agaatcgtca gggaggtaac cgaaaagctg agcaagtacg aggttccgcc ggagaaactg 1980 gtgatccacg agcagataac gagggatttg agggactaca aagccacggg accgcacgtg 2040 gcggtggcga agcgcctggc cgggaggggg gtaaggatac gccccgggac ggtgataagc 2100 tacatcgtcc tcaagggctc cggaaggata ggggacaggg cgattccctt cgacgagttc 2160 gacccgacta agcacaggta cgacgccgac tactacatcg agaaccaggt tctgccagcc 2220 gtcgagagga tcctgaaggc cttcggctac cgcaaggagg acctgaaata ccagaagacg 2280 aggcaggtgg gcctgggtgc gtggctcaac gcggggaagg ggtga 2325 <210> 10 <211> 400 <212> PRT <213> Thermococcus celer <400> 10 Met Ile Leu Asp Ala Asp Tyr Ile Thr Glu Asp Gly Lys Pro Val Val 1 5 10 15 Arg Ile Phe Arg Lys Glu Lys Gly Glu Phe Arg Ile Asp Tyr Asp Arg 20 25 30 Asp Phe Glu Pro Tyr Ile Tyr Ala Leu Leu Lys Asp Asp Ser Ala Ile 35 40 45 Glu Glu Val Lys Arg Ile Thr Val Glu Arg His Gly Lys Ala Val Arg 50 55 60 Val Lys Arg Val Glu Lys Val Glu Lys Lys Phe Leu Asn Arg Pro Ile 65 70 75 80 Glu Val Trp Lys Leu Tyr Phe Asn His Pro Gln Asp Val Pro Ala Ile 85 90 95 Arg Asp Glu Ile Arg Lys His Pro Ala Val Val Asp Ile Tyr Glu Tyr 100 105 110 Asp Ile Pro Phe Ala Lys Arg Tyr Leu Ile Asp Lys Gly Leu Val Pro 115 120 125 Met Glu Gly Glu Glu Glu Leu Lys Leu Met Ala Phe Asp Ile Glu Thr 130 135 140 Leu Tyr His Glu Gly Asp Glu Phe Gly Glu Gly Pro Ile Leu Met Ile 145 150 155 160 Ser Tyr Ala Asp Gly Asp Gly Ala Arg Val Ile Thr Trp Lys Lys Ile 165 170 175 Asp Leu Pro Tyr Val Asp Val Val Ser Thr Glu Lys Glu Met Ile Lys 180 185 190 Arg Phe Leu Gln Val Val Lys Glu Lys Asp Pro Asp Val Leu Val Thr 195 200 205 Tyr Asn Gly Asp Asn Phe Asp Phe Ala Tyr Leu Lys Arg Arg Ser Glu 210 215 220 Glu Leu Gly Leu Lys Phe Ile Leu Gly Arg Asp Gly Ser Glu Pro Lys 225 230 235 240 Ile Gln Arg Met Gly Asp Arg Phe Ala Val Glu Val Lys Gly Arg Ile 245 250 255 His Phe Asp Leu Tyr Pro Val Ile Arg Arg Thr Val Asn Leu Pro Thr 260 265 270 Tyr Thr Leu Glu Ala Val Tyr Glu Ala Ile Phe Gly Arg Pro Lys Glu 275 280 285 Lys Val Tyr Ala Gly Glu Ile Val Glu Ala Trp Glu Thr Gly Glu Gly 290 295 300 Leu Glu Arg Val Ala Arg Tyr Ser Met Glu Asp Ala Lys Val Thr Phe 305 310 315 320 Glu Leu Gly Arg Glu Phe Phe Pro Met Glu Ala Gln Leu Ser Arg Leu 325 330 335 Ile Gly Gln Gly Leu Trp Asp Val Ser Arg Ser Ser Thr Gly Asn Leu 340 345 350 Val Glu Trp Phe Leu Leu Arg Lys Ala Tyr Glu Arg Asn Glu Leu Ala 355 360 365 Pro Asn Lys Pro Ser Gly Arg Glu Val Glu Ile Arg Arg Arg Gly Tyr 370 375 380 Ala Gly Gly Tyr Val Lys Glu Pro Glu Arg Gly Leu Trp Glu Asn Ile 385 390 395 400 <110> SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY Foundation for Corporate Collaboration <120> DNA polymerase derived from Thermococcus celer and its use <130> P09-058 <160> 10 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer T-111N <400> 1 gartacgaca tacccttygc 20 <210> 2 <211> 21 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer T-CR <400> 2 aacctggttc tcratktagt a 21 <210> 3 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-N-1 <400> 3 ggaggtcgat cttcttccag gt 22 <210> 4 <211> 23 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-N-2 <400> 4 tatcatctcc ttctcggtcg aga 23 <210> 5 <211> 22 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-C-1 <400> 5 gtgatccacg agcagataac ga 22 <210> 6 <211> 19 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer Tce-C-2 <400> 6 cgaggttccg ccggagaaa 19 <210> 7 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer TceN <400> 7 gtggtcatat gatcctggac 20 <210> 8 <211> 20 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer TecC <400> 8 aaataagctt caccccttcc 20 <210> 9 <211> 2325 <212> DNA <213> Thermococcus celer <220> <221> CDS (222) (1) .. (1200) <400> 9 atg atc ctg gac gct gac tac atc acc gaa gat ggg aag ccc gtc gtg 48 Met Ile Leu Asp Ala Asp Tyr Ile Thr Glu Asp Gly Lys Pro Val Val   1 5 10 15 agg ata ttc agg aag gag aag ggc gag ttc aga atc gac tac gac agg 96 Arg Ile Phe Arg Lys Glu Lys Gly Glu Phe Arg Ile Asp Tyr Asp Arg              20 25 30 gac ttc gag ccc tac atc tac gcc ctc ctg aag gac gat tcg gcc atc 144 Asp Phe Glu Pro Tyr Ile Tyr Ala Leu Leu Lys Asp Asp Ser Ala Ile          35 40 45 gag gag gtg aag agg ata acc gtt gag cgc cac ggg aag gcc gtc agg 192 Glu Glu Val Lys Arg Ile Thr Val Glu Arg His Gly Lys Ala Val Arg      50 55 60 gtt aag cgg gtg gag aag gtc gaa aag aag ttc ctc aac agg ccg ata 240 Val Lys Arg Val Glu Lys Val Glu Lys Lys Phe Leu Asn Arg Pro Ile  65 70 75 80 gag gtc tgg aag ctc tac ttc aat cac ccg cag gac gtt ccg gcg ata 288 Glu Val Trp Lys Leu Tyr Phe Asn His Pro Gln Asp Val Pro Ala Ile                  85 90 95 agg gac gag ata agg aag cat ccg gcc gtc gtt gat atc tac gag tac 336 Arg Asp Glu Ile Arg Lys His Pro Ala Val Val Asp Ile Tyr Glu Tyr             100 105 110 gac atc ccc ttc gcc aag cgc tac ctc atc gat aag ggg ctc gtc ccg 384 Asp Ile Pro Phe Ala Lys Arg Tyr Leu Ile Asp Lys Gly Leu Val Pro         115 120 125 atg gag ggg gag gag gag ctc aaa ctg atg gcc ttc gac atc gag acc 432 Met Glu Gly Glu Glu Glu Leu Lys Leu Met Ala Phe Asp Ile Glu Thr     130 135 140 ctc tac cac gag gga gac gag ttc ggg gag ggg ccg atc ctg atg ata 480 Leu Tyr His Glu Gly Asp Glu Phe Gly Glu Gly Pro Ile Leu Met Ile 145 150 155 160 agc tac gcc gac ggg gac ggg gcg agg gtc ata acc tgg aag aag atc 528 Ser Tyr Ala Asp Gly Asp Gly Ala Arg Val Ile Thr Trp Lys Lys Ile                 165 170 175 gac ctc ccc tac gtc gac gtc gtc tcg acc gag aag gag atg ata aag 576 Asp Leu Pro Tyr Val Asp Val Val Ser Thr Glu Lys Glu Met Ile Lys             180 185 190 cgc ttc ctc cag gtg gtg aag gag aag gac ccg gac gtg ctc gta act 624 Arg Phe Leu Gln Val Val Lys Glu Lys Asp Pro Asp Val Leu Val Thr         195 200 205 tac aac ggc gac 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Glu Asp Ala Lys Val Thr Phe 305 310 315 320 gag ctc ggg agg gag ttc ttc ccg atg gag gcc cag ctc tcg agg ctc 1008 Glu Leu Gly Arg Glu Phe Phe Pro Met Glu Ala Gln Leu Ser Arg Leu                 325 330 335 atc ggc cag ggt ctc tgg gac gtc tcc cgc tcg agc acc ggc aac ctg 1056 Ile Gly Gln Gly Leu Trp Asp Val Ser Arg Ser Ser Thr Gly Asn Leu             340 345 350 gtc gag tgg ttc ctc ctg agg aag gcc tac gag agg aac gaa ctg gcc 1104 Val Glu Trp Phe Leu Leu Arg Lys Ala Tyr Glu Arg Asn Glu Leu Ala         355 360 365 ccg aac aag ccg agc ggc cgg gaa gtg gag atc agg agg cgt ggc tac 1152 Pro Asn Lys Pro Ser Gly Arg Glu Val Glu Ile Arg Arg Arg Gly Tyr     370 375 380 gcc ggt ggt tac gtt aag gag ccg gag agg ggt tta tgg gag aac atc 1200 Ala Gly Gly Tyr Val Lys Glu Pro Glu Arg Gly Leu Trp Glu Asn Ile 385 390 395 400 gtgtacctcg actttcgctc tctttacccc tccatcatca taacccacaa cgtctcgccc 1260 gataccctaa acagggaggg ctgtgagaac tacgacgtcg ccccccaggt ggggcataag 1320 ttctgcaaag attttccggg cttcatcccg agcctgctcg gaggcctgct tgaggagagg 1380 cagaagataa agcggaggat gaaggcctct gtggatcccg ttgagcggaa gctcctcgat 1440 tacaggcaga gggccatcaa gatactggcc aacagcttct acggatacta cggctacgcg 1500 agggcgaggt ggtactgcag ggagtgcgcg gagagcgtta ccgcctgggg cagggagtac 1560 atcgataggg tcatcaggga gctcgaggag aagttcggct tcaaggtgct ctacgcggac 1620 acggacggac tgcacgccac gatccccggg gcggacgccg ggaccgtcaa ggagagggcg 1680 agggggttcc tgagatacat caaccccaag ctccccggcc tcctggagct cgagtacgag 1740 gggttctacc tgaggggttt cttcgtgacg aagaagaagt acgcggtcat agacgaggag 1800 ggcaagataa ccacgcgcgg cctcgagata gtcaggcggg actggagcga ggtggccaag 1860 gagacgcagg cgagggtcct ggaggcgata ctgaggcacg gtgacgtcga ggaggccgtt 1920 agaatcgtca gggaggtaac cgaaaagctg agcaagtacg aggttccgcc ggagaaactg 1980 gtgatccacg agcagataac gagggatttg agggactaca aagccacggg accgcacgtg 2040 gcggtggcga agcgcctggc cgggaggggg gtaaggatac gccccgggac ggtgataagc 2100 tacatcgtcc tcaagggctc cggaaggata ggggacaggg cgattccctt cgacgagttc 2160 gacccgacta agcacaggta cgacgccgac tactacatcg agaaccaggt tctgccagcc 2220 gtcgagagga tcctgaaggc cttcggctac cgcaaggagg acctgaaata ccagaagacg 2280 aggcaggtgg gcctgggtgc gtggctcaac gcggggaagg ggtga 2325 <210> 10 <211> 400 <212> PRT <213> Thermococcus celer <400> 10 Met Ile Leu Asp Ala Asp Tyr Ile Thr Glu Asp Gly Lys Pro Val Val   1 5 10 15 Arg Ile Phe Arg Lys Glu Lys Gly Glu Phe Arg Ile Asp Tyr Asp Arg              20 25 30 Asp Phe Glu Pro Tyr Ile Tyr Ala Leu Leu Lys Asp Asp Ser Ala Ile          35 40 45 Glu Glu Val Lys Arg Ile Thr Val Glu Arg His Gly Lys Ala Val Arg      50 55 60 Val Lys Arg Val Glu Lys Val Glu Lys Lys Phe Leu Asn Arg Pro Ile  65 70 75 80 Glu Val Trp Lys Leu Tyr Phe Asn His Pro Gln Asp Val Pro Ala Ile                  85 90 95 Arg Asp Glu Ile Arg Lys His Pro Ala Val Val Asp Ile Tyr Glu Tyr             100 105 110 Asp Ile Pro Phe Ala Lys Arg Tyr Leu Ile Asp Lys Gly Leu Val Pro         115 120 125 Met Glu Gly Glu Glu Glu Leu Lys Leu Met Ala Phe Asp Ile Glu Thr     130 135 140 Leu Tyr His Glu Gly Asp Glu Phe Gly Glu Gly Pro Ile Leu Met Ile 145 150 155 160 Ser Tyr Ala Asp Gly Asp Gly Ala Arg Val Ile Thr Trp Lys Lys Ile                 165 170 175 Asp Leu Pro Tyr Val Asp Val Val Ser Thr Glu Lys Glu Met Ile Lys             180 185 190 Arg Phe Leu Gln Val Val Lys Glu Lys Asp Pro Asp Val Leu Val Thr         195 200 205 Tyr Asn Gly Asp Asn Phe Asp Phe Ala Tyr Leu Lys Arg Arg Ser Glu     210 215 220 Glu Leu Gly Leu Lys Phe Ile Leu Gly Arg Asp Gly Ser Glu Pro Lys 225 230 235 240 Ile Gln Arg Met Gly Asp Arg Phe Ala Val Glu Val Lys Gly Arg Ile                 245 250 255 His Phe Asp Leu Tyr Pro Val Ile Arg Arg Thr Val Asn Leu Pro Thr             260 265 270 Tyr Thr Leu Glu Ala Val Tyr Glu Ala Ile Phe Gly Arg Pro Lys Glu         275 280 285 Lys Val Tyr Ala Gly Glu Ile Val Glu Ala Trp Glu Thr Gly Glu Gly     290 295 300 Leu Glu Arg Val Ala Arg Tyr Ser Met Glu Asp Ala Lys Val Thr Phe 305 310 315 320 Glu Leu Gly Arg Glu Phe Phe Pro Met Glu Ala Gln Leu Ser Arg Leu                 325 330 335 Ile Gly Gln Gly Leu Trp Asp Val Ser Arg Ser Ser Thr Gly Asn Leu             340 345 350 Val Glu Trp Phe Leu Leu Arg Lys Ala Tyr Glu Arg Asn Glu Leu Ala         355 360 365 Pro Asn Lys Pro Ser Gly Arg Glu Val Glu Ile Arg Arg Arg Gly Tyr     370 375 380 Ala Gly Gly Tyr Val Lys Glu Pro Glu Arg Gly Leu Trp Glu Asn Ile 385 390 395 400  

Claims (10)

서열번호 10의 아미노산 서열을 가지는 써모코커스 씰러로부터 분리된 내열성 Tce DNA 중합효소.A heat resistant Tce DNA polymerase isolated from a thermococcal sealer having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 10. 제 1항에 있어서, pH 6.5의 pH, 75℃의 온도, 20-35 mM의 (NH4)2SO4 농도 및 4-16 mM의 Mg2+ 농도에서 최적의 활성을 가지는 것을 특징으로 하는 Tce DNA 중합효소.The Tce of claim 1, wherein the Tce has optimal activity at a pH of pH 6.5, at a temperature of 75 ° C., at a concentration of (NH 4 ) 2 SO 4 at 20-35 mM and at a concentration of Mg 2+ of 4-16 mM. DNA polymerase. 제 1항의 내열성 Tce DNA 중합효소를 코딩하는 핵산 분자.A nucleic acid molecule encoding the heat resistant Tce DNA polymerase of claim 1. 제 3항에 있어서, 서열번호 9의 핵산 서열을 가지는 핵산 분자.4. The nucleic acid molecule of claim 3 having the nucleic acid sequence of SEQ ID NO. 제 1항의 내열성 Tce DNA 중합효소를 코딩하는 핵산 분자를 포함하는 벡터.A vector comprising a nucleic acid molecule encoding the heat resistant Tce DNA polymerase of claim 1. 제 5항에 있어서, 벡터가 pTCE인 벡터 및 이 벡터로 형질전환된 미생물.6. The vector and microorganism transformed with the vector according to claim 5, wherein the vector is pTCE. 제 6항의 벡터로 형질전환된 미생물.Microorganisms transformed with the vector of claim 6. 제 7항에 있어서, 상기 미생물이 pTCE 벡터로 형질전환된 대장균 Rosetta(DE3)pLysS/pTCE (수탁번호 KACC95097P)인 미생물.8. The microorganism according to claim 7, wherein the microorganism is Escherichia coli Rosetta (DE3) pLysS / pTCE (accession number KACC95097P) transformed with a pTCE vector. 제 1항의 Tce DNA 중합효소를 포함하는 키트.A kit comprising the Tce DNA polymerase of claim 1. (i) 제1항의 Tce DNA 중합효소를 발현하는 벡터를 제조하는 단계; (i) preparing a vector expressing the Tce DNA polymerase of claim 1; (ii) 상기 벡터를 미생물로 형질전환시키는 단계; (ii) transforming the vector with a microorganism; (iii) 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 (iii) culturing the transformant; And (iv) 상기 형질전환체로부터 단백질을 회수하는 단계;(iv) recovering the protein from the transformant; 를 포함하는, Tce DNA 중합효소의 제조 방법.It includes, Tce DNA polymerase production method.
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