KR20110000776A - Method for producing hydrogen using recombinant microorganism - Google Patents

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KR20110000776A KR1020090058043A KR20090058043A KR20110000776A KR 20110000776 A KR20110000776 A KR 20110000776A KR 1020090058043 A KR1020090058043 A KR 1020090058043A KR 20090058043 A KR20090058043 A KR 20090058043A KR 20110000776 A KR20110000776 A KR 20110000776A
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차형준
김영환
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포항공과대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A method for producing hydrogen using microorganism which is transformed with (nickel-iron)-hydrogenase gene is provided to enhance efficiency of biological hydrogenation and to apply as an electrocatalyst. CONSTITUTION: A (nickel-iron)-hydrogenase protein which is derived from Hydrogenovibrio marinus has an amino acid sequence of sequence number 2. A gene encoding the (nickel-iron)-hydrogenase protein has a base sequence of sequence number 1. A recombinant vector has the gene. A method for producing hydrogen from microorganism comprises: a step of transforming the microorganism with the recombinant vector; and a step of culturing the transformed microorganism in a culture medium containing Ni and Fe under the microaerobic condition. The microorganism is E.coli.

Description

재조합 미생물을 이용한 수소 생산 방법 {Method for Producing Hydrogen Using Recombinant Microorganism}Hydrogen production method using recombinant microorganism {Method for Producing Hydrogen Using Recombinant Microorganism}

본 발명은 재조합 미생물을 이용한 수소 생산 방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주 유래의 [니켈-철]-수소화효소 단백질, 상기 단백질을 코딩하는 유전자, 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터, 상기 재조합 벡터로 형질전환된 미생물, 및 상기 형질전환된 미생물을 이용하여 수소를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing hydrogen using recombinant microorganisms, and more specifically, Hydrogennovibrio marinus ) [Nickel-Iron] -hydrogenase protein derived from a strain, a gene encoding the protein, a recombinant vector comprising the gene, a microorganism transformed with the recombinant vector, and a hydrogen-producing hydrogen using the transformed microorganism. It is about a method.

현재 화석 연료로 인한 환경문제와 에너지 위기 극복을 위한 에너지원으로서 수소를 주목하고 있다. 수소는 물과 유기 물질의 구성성분으로부터 제조되므로 원료물질의 고갈 우려가 적고, 단위 중량당 에너지만이 발생하는 청정 에너지이고, 연료 전지 등 이용 기술의 실용화 가능성도 크다. 태양광을 에너지로 이용하는 광합성 미생물은 수소를 발생시킬 뿐만 아니라 공기 중 이산화탄소를 저감시키는 적극적인 환경처리 기술이다. 미생물에 의한 수소 발생 연구는 이미 1800년대 말부터 시작되었으며, 조류(algae)와 세균(bacteria)을 이용하여 기초 연구가 수행되고 있다. 이러한 생물학적 수소 생산은 많은 장점을 가지고 있다. 환경친화적이며, 재생하여 사용 가능하며, 또한 음식물 쓰레기나 하수 슬러지 처리 시에 사용 가능하다.At present, attention is focused on hydrogen as an energy source to overcome environmental problems and energy crisis caused by fossil fuels. Since hydrogen is produced from the constituents of water and organic substances, there is little concern about depletion of raw materials, clean energy generated only per unit weight, and there is a great possibility of practical use of technologies such as fuel cells. Photosynthetic microbes that use sunlight as energy are active environmental treatment technologies that not only generate hydrogen but also reduce carbon dioxide in the air. Research into hydrogen evolution by microorganisms has already begun since the late 1800s, and basic research is being carried out using algae and bacteria. This biological hydrogen production has many advantages. It is environmentally friendly, can be recycled and used for food waste and sewage sludge treatment.

일반적인 조류는 빛을 받아서 광합성 작용에 의해 공기 중 이산화탄소를 고정하고, 동시에 물을 분해하여, 산소와 동시에 수소를 발생한다. 이처럼 조류가 수소를 발생할 수 있는 이유는 수소 생산을 돕는 수소화효소(수소화효소)를 갖고 있기 때문이다. 생물학적인 수소 생산에서 수소화효소가 주요 역할을 한다. 수소화효소는 수소분자의 가역적인 산화반응을 촉매하며, 미생물의 에너지 대사에 중요한 역할을 한다. 그러나 현재 기술로는 상용화하기 위해 해결해야 할 많은 도전이 있다. 그 중에서도 반응에 관여하는 수소화효소가 동시에 발생하는 산소에 매우 민감하여 수소 발생을 저해하기 때문에 무산소 조건이 수소생산에 필수적이며 이는 비효율적인 공정이 된다. 이에, 수소생산의 효율을 증대시키기 위해 많은 연구자들이 수소화효소에 관심을 가지고 개량화 연구를 수행하고 있으며, 이를 위하여 수소화효소들을 검출하고 탐색하는 기술의 개발이 필요하다.Common algae receive light to fix carbon dioxide in the air by photosynthesis, and simultaneously decompose water to generate oxygen and hydrogen at the same time. The reason algae can generate hydrogen is because they have hydrogenase (hydrogenase) that helps produce hydrogen. Hydrogenases play a major role in biological hydrogen production. Hydrogenases catalyze the reversible oxidation of hydrogen molecules and play an important role in the energy metabolism of microorganisms. However, there are many challenges that must be solved with the current technology for commercialization. Among them, anhydrous conditions are essential for hydrogen production because the hydrogenase involved in the reaction is very sensitive to oxygen generated at the same time and inhibits hydrogen generation, which is an inefficient process. Therefore, in order to increase the efficiency of hydrogen production, many researchers are interested in hydrogenase and carry out improvement studies. For this purpose, it is necessary to develop a technology for detecting and searching for hydrogenases.

수소화효소는 수소를 활성화하는 부분(hydrogen-activating site)의 구성에 따라 [철]-수소화효소([Fe]-수소화효소), [니켈-철]-수소화효소 및 금속이온이 없는 수소화효소(metal-free 수소화효소)로 분류된다. 이 중 [니켈-철]-수소화효소는 [철]-수소화효소에 비해 활성도는 낮아도, 기질에 대한 친화도가 높다는 장점을 가지고 있다. 그럼에도 [니켈-철]-수소화효소는 [철]-수소화효소에 비하여 알려진 바가 거의 없다.Hydrogenases are [iron] -hydrogenases ([Fe] -hydrogenases), [nickel-iron] -hydrogenases, and metal ions, depending on the composition of the hydrogen-activating site. -free hydrogenase). Among these, [nickel-iron] -hydrogenase has a merit of having high affinity for a substrate even though its activity is lower than that of [iron] -hydrogenase. Nevertheless, [nickel-iron] -hydrogenase is little known compared to [iron] -hydrogenase.

본 발명자들은 수소 에너지의 유용성을 인지하고, H. marinus로부터 Degenerate PCR을 이용하여 수소화효소 유전자를 분리하고, 이를 대장균 (E. coli)에서 재조합 단백질의 형태로 발현시켜 in vivo 상태로 수소생산이 가능한 재조합 균주를 개발하고자 한다.The present inventors recognize the usefulness of hydrogen energy, isolate the hydrogenase gene from H. marinus using Degenerate PCR, and express it in the form of recombinant protein in E. coli to produce hydrogen in vivo. To develop a recombinant strain.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주 유래의 [니켈-철]-수소화효소 단백질을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention is Hydrogenovibrio marinus [Nickel-iron] -hydrogenase protein from strains is provided.

또한, 본 발명은 상기 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다.The present invention also provides a gene encoding the protein.

또한, 본 발명은 상기 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.The present invention also provides a recombinant vector comprising the gene.

또한, 본 발명은 상기 재조합 벡터로 형질전환된 미생물을 제공한다.The present invention also provides a microorganism transformed with the recombinant vector.

또한, 본 발명은 상기 형질전환된 미생물을 이용하여 수소를 생산하는 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for producing hydrogen using the transformed microorganism.

본 발명에 따르면, 본 발명에 의해 획득한 수소화효소는 생물학적 수소생산의 효율성을 증대시킬 수 있을 것이다. 또한, 바이오연료 전지(biofuel cell)와 바이오센서(biosensor)의 개발에 전기적인 촉매(electrocatalyst)로서도 응용되어질 것이다. 현재 연료전지에서 많이 사용되는 화학적 반응 대신에, 수소화효소를 사용하게 되면, 더 간단한 공정과정과 오염이 없는 청정연료전지로 개발되어질 것 이다. 추가로, 혐기성 미생물에 의해 유도된 생물부식(biocorrosion)에서도 활용이 가능할 것이다.According to the present invention, the hydrogenase obtained by the present invention may increase the efficiency of biological hydrogen production. It will also be applied as an electrocatalyst in the development of biofuel cells and biosensors. Instead of the chemical reactions commonly used in current fuel cells, the use of hydrases could lead to simpler processes and clean fuel cells without contamination. In addition, it may be used in biocorrosion induced by anaerobic microorganisms.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주 유래의 [니켈-철]-수소화효소 단백질을 제공한다.In order to achieve the object of the present invention, the present invention consists of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 2, Hydrogennovibrio ( Hydrogenovibrio marinus ) [Nickel-iron] -hydrogenase protein from strains is provided.

[니켈-철]-수소화효소는 [철]-수소화효소에 비해 활성도는 낮아도, 기질에 대한 친화도가 높다는 장점을 가지며 철뿐만 아니라 니켈 이온을 포함하는 삼차원적인 구조를 하고 있다. [니켈-철]-수소화효소는 큰 서브유닛(large subunit)과 작은 서브유닛(small subunit)의 2개의 서브유닛으로 이루어져 있다. 일반적으로 큰 서브유닛은 크기가 약 1800bp로 보존적(conserved) 서열을 주로 포함하고 있으며, 작은 서브유닛은 크기가 약 1100bp로 가변성(variable) 서열들이 주로 존재한다. 이 중 작은 서브유닛에 외막과 내막사이, 즉 페리플라즘(periplasm)으로의 위치를 신호하는 분비 신호(secretion signal) 서열이 존재하며, 분비가 일어나기 전에 작은 서브유닛과 큰 서브유닛이 결합한다. 결합된 [니켈-철]-수소화효소는 트윈-아르기닌의 전달경로(twin-arginine translocation pathway)를 통해 막으로 이동된다.[Nickel-iron] -hydrogenase has a lower affinity than the [iron] -hydrogenase, but has a high affinity for the substrate and has a three-dimensional structure including nickel as well as iron. [Nickel-iron] -hydrogenases consist of two subunits: a large subunit and a small subunit. In general, large subunits mainly contain conserved sequences of about 1800 bp in size, and small subunits mainly of variable sequences of about 1100 bp in size. Among these small subunits, there is a secretion signal sequence that signals the position between the outer membrane and the inner membrane, ie periplasm, and the small subunit and the large subunit bind before secretion occurs. The bound [nickel-iron] -hydrogenase is transported to the membrane via the twin-arginine translocation pathway.

본 발명에 따른 [니켈-철]-수소화효소 단백질의 범위는 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주로부터 분리된 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열을 갖는 단백질 및 상기 단백질의 기능적 동등물을 포함한다. "기능적 동등물"이란 아미노산의 부가, 치환 또는 결실의 결과, 상기 서열번호 2로 표시되는 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 바람직하게는 80% 이상, 더욱 바람직하게는 90% 이상, 더 더욱 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 갖는 것으로, 서열번호 2로 표시되는 단백질과 실질적으로 동질의 생리활성을 나타내는 단백질을 말한다. "실질적으로 동질의 생리활성"이란 [니켈-철]-수소화효소의 활성을 갖는 것을 의미한다.The range of [nickel-iron] -hydrogenase protein according to the present invention is Hydrogennovibrio marinus ) Proteins having an amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 isolated from strains and functional equivalents of such proteins. "Functional equivalent" means at least 70%, preferably at least 80%, more preferably at least 90%, even more preferably at least 70% of the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 2 as a result of the addition, substitution, or deletion of the amino acid Is 95% or more of sequence homology, and refers to a protein that exhibits substantially homogeneous physiological activity with the protein represented by SEQ ID NO: 2. "Substantially homogeneous physiological activity" means having activity of [nickel-iron] -hydrogenase.

또한, 본 발명은 본 발명의 [니켈-철]-수소화효소 단백질을 코딩하는 유전자를 제공한다. 본 발명자들은 공지된 [니켈-철]-수소화효소의 유전자 중 큰 서브유닛의 카르복실 말단의 보존적인 구간 서열과 분비 서열을 얼라인먼트(alignment)하여 제작한 [니켈-철]-수소화효소 증폭용 프라이머를 이용하여 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주로부터 약 2900bp 크기의 [니켈-철]-수소화효소 유전자를 분리하였다. 상기 분리된 유전자의 염기서열을 결정하였으며, 결정된 염기서열을 서열번호 1에 나타낸다. 또한, 상기 서열의 변이체가 본 발명의 범위 내에 포함된다. 변이체는 염기 서열은 변화되지만, 서열번호 1의 염기 서열과 유사한 기능적 특성을 갖는 염기 서열이다. 구체적으로, 본 발명의 유전자는 서열번호 1의 염기 서열과 70% 이상, 더욱 바람직하게는 80% 이상, 더 더욱 바람직하게는 90% 이상, 가장 바람직하게는 95% 이상의 서열 상동성을 가지는 염기 서열을 포함할 수 있다.The present invention also provides a gene encoding the [nickel-iron] -hydrogenase protein of the present invention. The present inventors align the conserved segment sequence and secretion sequence of the carboxyl terminus of a large subunit among known genes of [nickel-iron] -hydrogenase and then prepare a (nickel-iron) -hydrogenase amplification primer. Hydrogennovibrio using Hydrogenovibrio marinus ) About 2900 bp [nickel-iron] -hydrogenase gene was isolated from the strain. The base sequence of the isolated gene was determined, and the determined base sequence is shown in SEQ ID NO: 1. In addition, variants of such sequences are included within the scope of the present invention. A variant is a nucleotide sequence that changes in base sequence but has similar functional properties to that of SEQ ID NO: 1. Specifically, of the present invention The gene may comprise a nucleotide sequence having at least 70%, more preferably at least 80%, even more preferably at least 90%, most preferably at least 95% homology with the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1.

폴리뉴클레오티드에 대한 "서열 상동성의 %"는 두 개의 최적으로 배열된 서열과 비교 영역을 비교함으로써 확인되며, 비교 영역에서의 폴리뉴클레오티드 서열 의 일부는 두 서열의 최적 배열에 대한 참고 서열(추가 또는 삭제를 포함하지 않음)에 비해 추가 또는 삭제(즉, 갭)를 포함할 수 있다.The "% sequence homology" for a polynucleotide is determined by comparing the two optimally arranged sequences with the comparison region, wherein part of the polynucleotide sequence in the comparison region is the reference sequence (addition or deletion) for the optimal alignment of the two sequences. It may include the addition or deletion (ie, gap) compared to).

또한, 본 발명은 본 발명의 [니켈-철]-수소화효소 유전자를 포함하는 재조합 벡터를 제공한다.In addition, the present invention provides the [nickel-iron] -hydrogenase of the present invention. A recombinant vector comprising a gene is provided.

박테리아에 이용하기에 바람직한 벡터는 pQE70, pQE60 및 pQE-9(Qiagen); pBS 벡터, PHAGESCRIPT 벡터, Bluescript 벡터, pNH8A, pNH16a, pNH18A, pNH46A(Stratagene); ptrc99a, pKK223-3, pKK233-3, pDR540, pRIT5(Pharmacia); pRSET-B(Invitrogen Inc.); 및 pET21b(Novagen)를 포함한다. 바람직한 진핵세포 벡터는 pWLNEO, pSV2CAT, pOG44, pXT1 및 pSG(Stratagene); 및 pSVK3, pBPV, pMSG 및 pSVL(Pharmacia)이다. 기타 적당한 벡터는 당업자에게 용이하게 명백할 것이다. 본 발명에서는 대장균 발현 벡터 중의 하나인 pET21b 벡터를 이용하였다.Preferred vectors for use in bacteria include pQE70, pQE60 and pQE-9 (Qiagen); pBS vector, PHAGESCRIPT vector, Bluescript vector, pNH8A, pNH16a, pNH18A, pNH46A (Stratagene); ptrc99a, pKK223-3, pKK233-3, pDR540, pRIT5 from Pharmacia; pRSET-B from Invitrogen Inc .; And pET21b (Novagen). Preferred eukaryotic vectors include pWLNEO, pSV2CAT, pOG44, pXT1 and pSG (Stratagene); And pSVK3, pBPV, pMSG and pSVL from Pharmacia. Other suitable vectors will be readily apparent to those skilled in the art. In the present invention, one of the E. coli expression vector pET21b vector was used.

재조합 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 것이다. 상기 마커는 진핵세포 배양에 대해 디히드로폴레이트 환원효소, 네오마이신 내성 등을 포함하며, 대장균 및 기타 박테리아에서 배양을 위해 테트라사이클린, 앰피실린 내성 유전자 등을 포함한다.The recombinant vector will preferably comprise one or more selectable markers. Such markers include dihydrofolate reductase, neomycin resistance, and the like for eukaryotic cell culture, and include tetracycline, ampicillin resistance genes, etc., for culture in E. coli and other bacteria.

바람직하게는, 본 발명의 [니켈-철]-수소화효소 유전자를 포함하는 재조합 벡터는 도 5에 기재된 재조합 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.Preferably, the [nickel-iron] -hydrogenase of the present invention The recombinant vector including the gene may be the recombinant vector described in FIG. 5, but is not limited thereto.

또한, 본 발명은 본 발명의 재조합 벡터로 형질전환된 미생물을 제공한다.The present invention also provides a microorganism transformed with the recombinant vector of the present invention.

재조합 구축물은 감염, 형질도입, 트랜스펙션, 트랜스벡션, 전기천공 및 형질전환과 같은 주지된 기술을 이용하여 배양된 숙주 세포 내로 도입될 수 있다. 숙주의 대표적인 예는 박테리아 세포, 예를 들면, 대장균, 스트렙토마이세스 및 살모넬라 티피무리움 세포; 및 진균 세포, 예를 들면, 효모 세포를 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 숙주 세포에 대한 적당한 배양 배지 및 조건은 당업계에 공지되어 있다.Recombinant constructs can be introduced into cultured host cells using well known techniques such as infection, transduction, transfection, transfection, electroporation, and transformation. Representative examples of hosts include bacterial cells such as Escherichia coli, Streptomyces and Salmonella typhimurium cells; And fungal cells such as yeast cells. Suitable culture media and conditions for host cells are known in the art.

바람직하게는, 상기 형질전환된 미생물은 대장균이며, 더욱 바람직하게는 대장균 BL21이다.Preferably, the transformed microorganism is E. coli, more preferably E. coli BL21.

또한, 본 발명은 본 발명의 재조합 벡터로 미생물을 형질전환하는 단계; 및In addition, the present invention comprises the steps of transforming the microorganism with the recombinant vector of the present invention; And

상기 형질전환된 미생물을 미호기(microaerobic) 조건에서 Ni 및 Fe을 포함하는 배양 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 미생물에서 수소를 생산하는 방법을 제공한다.It provides a method for producing hydrogen in a microorganism comprising culturing the transformed microorganism in a culture medium containing Ni and Fe in microaerobic conditions.

본 발명의 수소 생산 방법은 먼저 본 발명의 재조합 벡터로 미생물을 형질전환하는 단계를 포함하는데, 재조합 벡터로 미생물을 형질전환하는 방법은 전술한 바와 같다. 다음 단계로, 상기 형질전환된 미생물을 미호기(microaerobic) 조건에서 Ni 및 Fe을 포함하는 배양 배지에서 배양하는 단계를 포함하는데, 미생물을 배양하는데 필요한 배지, 배양 온도, 배양 시간 등은 당업계에 주지된 방법을 이용한다. 본 발명에서는 특히, 혐기에 가까운 미호기(microaerobic) 조건을 이용하는데, 이는 구체적으로 용기 내부, 특히 밀봉 용기 내부 공간에 존재하는 기체 중의 산소만 이용하는 조건을 말한다. 또한, 배양 배지는 특히, Ni 및 Fe을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 미생물은 대장균이다.Hydrogen production method of the present invention first comprises the step of transforming the microorganism with the recombinant vector of the present invention, the method of transforming the microorganism with the recombinant vector is as described above. Next, the step of culturing the transformed microorganisms in a culture medium containing Ni and Fe in microaerobic conditions, the medium, culture temperature, incubation time, etc. required to culture the microorganisms Use known methods. In the present invention, in particular, microaerobic conditions close to anaerobic are used, which specifically refers to conditions that use only oxygen in the gas present in the interior of the container, in particular in the space inside the sealed container. In addition, the culture medium may include, in particular, Ni and Fe. Preferably, the microorganism is Escherichia coli.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지는 않는다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These embodiments are only for illustrating the present invention, and thus the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

실시예Example

실시예 1: [니켈-철]-수소화효소 유전자의 분리Example 1: Isolation of [nickel-iron] -hydrogenase genes

거의 모든 [니켈-철]-수소화효소가 큰 서브유닛의 C 말단에 완성된 효소가 되기 위해 엔도펩티다아제(endopeptidase)에 의해 절단되도록 신호가 되는 서열이 존재한다는 정보 (도 1)를 이용하여 이 공통의 서열로부터 Degenerate 프라이머를 설계하고 Degenerate PCR을 하여 해당 유전자를 확보하였다 (한국특허공개 제2007-0107299호 참고). 그리고 유전자 서열분석을 통하여 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주 유래의 [니켈-철]-수소화효소 전체 서열을 얻었다.Using this information (FIG. 1), almost all [nickel-iron] -hydrogenases have sequences that signal the cleavage by endopeptidase to become a complete enzyme at the C terminus of large subunits (FIG. 1). Degenerate primers were designed from the sequence of and the genes were obtained by degenerate PCR (see Korean Patent Publication No. 2007-0107299). Hydrogenovibrio marinus was analyzed by gene sequencing. The entire sequence of [nickel-iron] -hydrogenase derived from the strain was obtained.

상기 수득된 염기서열 중, 1781 bp는 큰 서브유닛에 해당하는 것으로서 (도 2, 서열번호 1), 대장균의 수소화효소와 상동성을 비교한 결과, 그 생화학적 성격이 판이하게 다름에도 불구하고 아미노산 서열상 72%의 높은 상동성을 보여주었다 (도 3).In the obtained nucleotide sequence, 1781 bp corresponds to a large subunit (FIG. 2, SEQ ID NO: 1). As a result of comparing the homology with the hydrogenase of E. coli, the amino acid of the amino acid is different despite its biochemical characteristics are different. It showed high homology of 72% in sequence (FIG. 3).

실시예 2: 대장균에서 재조합 수소화효소의 발현 및 수소생산Example 2: Expression and Hydrogen Production of Recombinant Hydrogenase in Escherichia Coli

상기 수득된 수소화효소 DNA 서열을 바탕으로 H. marinus의 수소화효소를 대 장균에서 발현시키기 위해 발현 벡터를 제작하고 (도 4), 대장균에 삽입하여 단백질 발현 및 발현된 효소의 활성을 분석하였다. 벡터 제작을 위한 프라이머는 다음과 같다: hydS forward - CGC TGC AGA AGG AGA TAT ACA TAT GTC ATC TCA AGT TGA AAC GTT C (Pst I), hydS reverse - CCG GTA CCT TAT TTA TCT CCT TTC TTT TGA GCC GC (Acc 65I), hydL forward - GCT AGC AAG AGG TAT ATA TTA ATG AGC GTA TTA AAC ACA CCA AAC C (Nhe I), 및 hydL reverse - CTC GAG TTA ACG CAC CTG CAC AGA GAT.Based on the obtained hydrogenase DNA sequence, an expression vector was prepared to express H. marinus hydrogenase in E. coli (FIG. 4), and inserted into E. coli to analyze protein expression and activity of the expressed enzyme. Primers for vector construction are as follows: hydS forward-CGC TGC AGA AGG AGA TAT ACA TAT GTC ATC TCA AGT TGA AAC GTT C (Pst I), hydS reverse-CCG GTA CCT TAT TTA TCT CCT TTC TTT TGA GCC GC ( Acc 65I), hydL forward-GCT AGC AAG AGG TAT ATA TTA ATG AGC GTA TTA AAC ACA CCA AAC C (Nhe I), and hydL reverse-CTC GAG TTA ACG CAC CTG CAC AGA GAT.

Trc 프로모터를 이용한 벡터로 형질전환된 BL21 균주를 100 ml의 M9CA 배지 (Na2HPO4 6 g, KH2PO4 3 g, NH4Cl 1 g, NaCl 0.5 g, 카사미노산 5 g, 티아민 1 mg/l, 2 mM MgSO4, 0.1 mM CaCl2으로 보충)가 담긴 125 ml serum bottle에 배양하였다. 균 접종 후 3시간이 지난 후, 1mM의 IPTG로 유도(induction)하였으며, BL21/pTrc-hydL;S을 한가지는 공기가 통할수 있는 cotton plug로 막은 플라스크에, 두 가지는 serum bottle에 넣고 serum bottle에 담긴 하나의 샘플을 제외한 플라스크와 나머지 serum bottle에는 Ni 30 μM/Fe 20 μM, 그리고 남은 하나의 serum bottle에는 Ni 30 μM 만을 넣었다. 그리고 3가지 균주에 대해 수소생산 및 단백질 발현을 살펴보았다. 아울러 야생형의 BL21에 대해서도 같은 조건에서 배양하여 수소생산량을 측정하였다.The BL21 strain transformed with the vector using the Trc promoter was prepared in 100 ml of M9CA medium (Na 2 HPO 4 6 g, KH 2 PO 4 3 g, NH 4 Cl 1 g, NaCl 0.5 g, Casamino acid 5 g, Thiamine 1 mg). / l, supplemented with 2 mM MgSO 4 , 0.1 mM CaCl 2 ) in a 125 ml serum bottle. Three hours after inoculation, 1 mM IPTG was induced, and one BL21 / pTrc-hydL; S was placed in an air-vented cotton plug, two in a serum bottle, and then in a serum bottle. The flask and the rest of the serum bottles were filled with 30 μM / Fe of 20 μM and only 30 μM of Ni was added to the remaining serum bottle. And we examined the hydrogen production and protein expression for the three strains. In addition, the wild type BL21 was cultured under the same conditions to measure the hydrogen production.

단백질 발현은 IPTG에 의해 발현 유도 후 16시간 후의 배양 샘플로부터 전세포와 세포막부분을 분리추출하여 니트로셀룰로오스막에 단백질을 옮긴 다음 각각 His 항체와 H. marinus의 수소화효소 큰 서브유닛 및 작은 서브유닛에 대해 제작된 토끼 폴리클로날 항체를 사용하여 검출 및 확인하였다 (도 5). 그 결과, 전세포와 세포막부분에서 수소화효소 큰 서브유닛 및 작은 서브유닛이 발현됨을 확인할 수 있었다.Protein expression was determined by extracting whole cells and cell membranes from the culture sample 16 hours after induction by IPTG to transfer proteins to nitrocellulose membranes, and then to the large and small subunits of His antibodies and H. marinus , respectively. Detected and confirmed using the prepared rabbit polyclonal antibody (Fig. 5). As a result, it was confirmed that large subunits and small subunits of hydrogenase were expressed in whole cells and cell membrane parts.

또한, 균주별 배양에서 생산된 수소는 단백질 시료를 추출하기 전 고무마개로 밀봉된 serum bottle의 상단 기체부분으로부터 기밀 주사기(gas tight syringe)를 이용하여 채집된 기체를 기체 크로마토그래피(GC)를 이용하여 분석하였다. 생산된 수소량의 정량화는 1% H2 표준 기체 (Scott사)를 이용하여 표준 기체의 피크 면적에 대한 표준 곡선을 얻은 후 시료별 GC에 의한 수소 피크의 면적 값으로부터 환산하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.In addition, the hydrogen produced in the strain-specific culture is gas collected by using a gas tight syringe (gas tight syringe) from the upper gas portion of the serum bottle sealed with a rubber stopper before extraction of protein samples using gas chromatography (GC) Analyzed. Quantification of the amount of hydrogen produced was converted from the area value of the hydrogen peak by GC for each sample after obtaining a standard curve for the peak area of the standard gas using 1% H 2 standard gas (Scott). The results are shown in Table 1 below.

H. marinus 수소화효소 발현에 따른 수소생산량 비교Comparison of Hydrogen Production According to H. marinus Hydrogenase Expression BL21
(야생형)
BL21
(Wild type)
BL21/pTrc-HydL,SBL21 / pTrc-HydL, S
유도 후 16시간16 hours after induction 미호기
(Ni 30μM/
Fe 20μM)
Miho
(Ni 30μM /
Fe 20μM)
호기
(Ni 30μM/
Fe 20μM)
Exhalation
(Ni 30μM /
Fe 20μM)
미호기
(Ni 30μM/
Fe 20μM)
Miho
(Ni 30μM /
Fe 20μM)
미호기
(Ni 30μM/
Fe 0μM)
Miho
(Ni 30μM /
Fe 0μM)
H2 생산
(ml H2/L 배양물)
H 2 production
(ml H 2 / L culture)
00 00 108±0.25108 ± 0.25 0.2±0.050.2 ± 0.05
OD600 OD 600 2.52.5 4.74.7 1.831.83 1.441.44

수소 생산의 경우 야생형은 수소생산량이 0 이었으며, pTrc-HydL,S로 형질전환된 BL21의 경우 유산소 조건에서는 수소 생성이 없었으나 혐기에 가까운 미호기(microaerobic) 조건에서 Ni과 Fe 가 모두 첨가된 경우 108 ml H2/L 배양물의 수소를 생산하였다. 그러나 같은 미호기(microaerobic) 조건이더라도 Fe가 첨가되지 않은 경우는 0.2 ml H2/L 배양물로 거의 수소를 생산하지 못하였다 (도 6). 이러한 결과는 H. marinus의 수소화효소 자체는 산소에 내성을 가지고 있으나 유산소 조건에서 세포내 생산은 안된다는 것을 보여주는 것이며, 수소화효소 자체는 산소에 내성을 가지고 있다고 하더라도 수소화효소의 maturation 단계에 많은 단백질이 관계하며 이들이 산소를 비롯한 복잡한 세포내 메커니즘에 의해 조절되므로 이러한 이유로 수소화효소의 기능이 억제되는 것으로 판단된다. 그리고 Fe를 넣지 않았을 때 단백질 발현의 경우 전세포 및 세포막시료에서 모두 H. marinus의 수소화효소 큰 서브유닛과 작은 서브유닛의 크기에 해당하는 밴드를 확인할 수 있었다. 세포막부분의 시료에서는 전세포부분보다 소량의 단백질만이 검출되었으나 수소화효소가 원래 특성대로 세포막으로 분비되는 것을 확인할 수 있었다.In the case of hydrogen production, the wild type had 0 hydrogen production, and BL21 transformed with pTrc-HydL, S had no hydrogen production under aerobic conditions, but both Ni and Fe were added under microaerobic conditions near anaerobic conditions. Hydrogen of 108 ml H 2 / L culture was produced. However, even under the same microaerobic conditions, when Fe was not added, almost no hydrogen was produced in 0.2 ml H 2 / L culture (FIG. 6). These results show that H. marinus hydrogenase itself is resistant to oxygen but not intracellularly produced under aerobic conditions. Even though hydrogenase itself is resistant to oxygen, many proteins are involved in the maturation stage of hydrogenase. And because they are regulated by complex intracellular mechanisms including oxygen, it is considered that the function of hydrogenase is inhibited for this reason. In the case of protein expression without Fe, the bands corresponding to the size of the H. marinus hydrogenation enzyme large subunit and the small subunit were confirmed in all cell and membrane samples. In the sample of the cell membrane portion, only a small amount of protein was detected than the whole cell portion, but the hydrogenase was secreted into the cell membrane as originally characterized.

실시예 3: Example 3: H. marinusH. marinus 유래 수소화효소 및 대장균 유래 수소화효소 발현에 따른 수소생산량 비교 Comparison of Hydrogen Production According to Dehydrogenase and Escherichia Coli Derived Hydrogenase Expression

Hydrogenovibrio marinus 균주에서 유래한 수소화효소와 대장균 (E. coli) 유래의 수소화효소를 재조합 단백질 형태로 발현하였을 때, 같은 정도의 산소에 노출되는 상태에서 수소 생산량, 즉 산소 내성(oxygen tolerance)을 비교하였다. Hydrogenovibrio When the hydrogenase derived from the marinus strain and the hydrogenase derived from E. coli were expressed in recombinant protein form, hydrogen production, ie, oxygen tolerance, was compared under the same exposure to oxygen.

도 7에서 보는 것처럼, 배양액의 부피가 50 ml일 경우에 60 ml일 경우보다 그리고 60 ml일 경우는 70 ml일 경우보다 배양용기인 serum bottle에 존재하는 산소의 양이 상대적으로 더 크기 때문에 소량의 산소량의 차이에도 수소화효소에 의한 수소생산력에 큰 영향을 미침을 도 8 및 도 9의 그래프에서 확인할 수 있었다. 도 8은 각각의 배양액 부피별로 (50, 60, 70, 80, 90 ml) 생산되는 수소의 양 (100 ul의 배양용기 내 기체 시료속에 포함된)을 GC에 의해 분석한 피크의 면적 값을 나타낸 것이다. 도 9는 각각의 용기 내 기체부분의 부피가 다르고 배양액의 양이 다르기 때문에 도 8의 값들로부터 기체 전체에 포함된 수소의 양을 단위 배양액 부피의 비로 환산한 값을 비교한 것이다. 약간의 경향이 달라지긴 하지만 전체적으로 배양용기 내 산소의 양에 의해 수소화효소에 의해 수소생산력이 달라짐을 확인할 수 있으며, H. marinus의 경우 대장균의 수소화효소에 비해 산소의 존재에 저해를 덜 받는다는 것을 보여준다.As shown in FIG. 7, a small amount of oxygen is present in the serum bottle, which is relatively large, when the volume of the culture medium is 50 ml than when 60 ml and when 60 ml is 70 ml. It was confirmed in the graphs of FIGS. 8 and 9 that the difference in the amount of oxygen also had a great influence on the hydrogen production capacity by the hydrogenase. FIG. 8 shows the area values of peaks analyzed by GC for the amount of hydrogen produced in each culture medium (50, 60, 70, 80, 90 ml) (in the gas sample in 100 ul of culture vessel). will be. FIG. 9 compares values of hydrogen contained in the entire gas as a ratio of unit culture volume from the values of FIG. 8 because the volume of the gas part in each vessel is different and the amount of the culture medium is different. Although the tendency is slightly different, it can be confirmed that the hydrogen production capacity is changed by the hydrogenase according to the amount of oxygen in the culture vessel as a whole, and that H. marinus is less inhibited by the presence of oxygen than that of Escherichia coli. .

도 10은 과거에 발표된 연구논문들에 의하면 수소화효소 1의 유전자 발현은 외부의 여러 요소에 의해 영향을 받게 되는데, 그 중 혐기성 조건과 포르메이트가 존재하는 조건에서 발현이 활성화된다고 알려져 있어, 이전의 도 8 및 도 9에서 나타난 실험결과에 비추어 배양중 산소에 의해 수소생산이 현저하게 저해되는 50 ml 배양액에서 배양하는 조건에서 포르메이트를 첨가하였을 때 미치는 영향을 분석한 것이다. 그 결과, 대장균 및 H. marinus의 수소화효소가 발현되는 재조합 균주 모두에서 포르메이트를 첨가하였을 때 산소에 의한 저해효과를 상당히 회복하는 경향을 보였으며, H. marinus의 수소화효소를 발현한 경우 포르메이트에 의한 영향에 더 빨리 반응하여 수소생산이 증가하는 결과를 보였다.10 shows that gene expression of hydrogenase 1 is influenced by various external factors according to research papers published in the past, among which it is known that the expression is activated under the condition of anaerobic condition and formate. In the light of the experimental results shown in Figures 8 and 9 of the analysis of the effect of the addition of formate in the culture conditions in a 50 ml culture medium that is significantly inhibited hydrogen production by oxygen in the culture. As a result, the inhibitory effect of oxygen was significantly recovered when formate was added to both recombinant strains expressing E. coli and H. marinus hydrogenase, and formate when H. marinus was expressed. It reacted more quickly with the effect of increasing the hydrogen production.

이 결과 역시 H. marinus의 수소화효소의 경우 대장균에 비해 상대적으로 더 큰 산소 내성을 가진다는 것을 보여주는 것이다. 또한 포르메이트에 의해 H. marinus의 수소화효소 역시 활성에 긍정적인 영향을 받는다는 것을 확인할 수 있다.This result also shows that H. marinus hydrogenase has relatively higher oxygen resistance than E. coli. In addition, it can be seen that the hydrogenated enzyme of H. marinus is also positively affected by formate.

도 1은 수소화효소 유전자의 큰 서브유닛의 C-말단 서열에 존재하는 엔도펩티다아제 인식 서열을 나타낸다.1 shows an endopeptidase recognition sequence present in the C-terminal sequence of a large subunit of a hydrogenase gene.

도 2는 H. marinus 균주의 수소화효소 유전자의 큰 서브유닛의 염기서열을 나타낸다.Figure 2 shows the nucleotide sequence of a large subunit of the hydrogenase gene of the H. marinus strain.

도 3은 대장균의 수소화효소 큰 서브유닛와 H. marinus의 수소화효소 큰 서브유닛의 아미노산 서열 상동성을 비교한 것이다.Figure 3 compares the amino acid sequence homology of the hydrolase large subunit of E. coli and the hydrolase large subunit of H. marinus .

도 4는 H. marinus의 수소화효소를 대장균에서 발현하기 위한 벡터 개요도를 나타낸다.Figure 4 shows a vector schematic for expressing the hydrogenase of H. marinus in E. coli.

도 5는 pTrc-HydL,S 백터에 의해 발현된 H. marinus 수소화효소의 작은 서브유닛 및 큰 서브유닛의 발현을 관찰하기 위한 웨스턴 블롯 분석 결과이다.5 is a Western blot analysis to observe the expression of small and large subunits of H. marinus hydrogenase expressed by pTrc-HydL, S vector.

도 6은 수소 생산에 의한 기포가 형성된 배양액을 나타낸다. 좌측: WT. BL21, 중간: BL21/pET21b-HmH (Ni 30μM/Fe 0μM), 우측: BL21/pET21b-HmH (Ni 30μM/Fe 20μM).6 shows a culture medium in which bubbles are formed by hydrogen production. Left: WT. BL21, middle: BL21 / pET21b-HmH (Ni 30 μM / Fe 0 μM), right: BL21 / pET21b-HmH (Ni 30 μM / Fe 20 μM).

도 7은 배양액의 부피를 달리하여 배양중 산소에 노출되는 정도의 차이에 따른 수소 생산량의 변화를 보기 위한 실험을 나타낸다. 좌측으로부터 60, 70, 80, 90 ml/125 ml serum bottle.Figure 7 shows an experiment to see the change in the hydrogen production according to the difference in the degree of exposure to oxygen in culture by varying the volume of the culture. 60, 70, 80, 90 ml / 125 ml serum bottle from left.

도 8은 각각의 배양액 부피별로 (50, 60, 70, 80, 90 ml) 생산되는 수소의 양 (100 ul의 배양용기 내 기체 시료속에 포함된)을 GC에 의해 분석한 피크의 면적 값을 나타낸 것이다 (EcH : 대장균의 수소화효소, HmH : H. marinus의 수소화효소 를 발현시킨 경우 생산되는 수소를 GC로 분석한 피크 면적. 50 ml~ 90ml의 배양액 부피에 대해 측정).FIG. 8 shows the area values of peaks analyzed by GC for the amount of hydrogen produced in each culture medium (50, 60, 70, 80, 90 ml) (in the gas sample in 100 ul of culture vessel). (EcH: E. coli hydratase, HmH: H. marinus hydrase) The peak area of hydrogen produced by GC analysis, measured for 50 ~ 90 ml culture volume).

도 9는 도 8의 값들로부터 기체 전체에 포함된 수소의 양을 단위 배양액 부피의 비로 환산한 값을 비교한 것이다.FIG. 9 compares values of hydrogen contained in the gas as a ratio of unit culture volume from the values of FIG. 8.

도 10은 대장균의 수소화효소와 H. marinus의 수소화효소의 작은 서브유닛 및 큰 서브유닛 유전자를 pET 벡터에서 발현시킨 균주를 배양하면서 포르메이트를 첨가하였을 때 수소생산에 미치는 영향을 나타낸 것이다.Figure 10 shows the effect on hydrogen production when formate is added while culturing strains expressing small and large subunit genes of Escherichia coli and H. marinus hydrogenase in a pET vector.

<110> POSTECH ACADEMY-INDUSTRY FOUNDATION <120> Method for Producing Hydrogen Using Recombinant Microorganism <130> M07-6398-FD <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1781 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 1 atgagcgtat taaacacacc aaaccactat aagatggaca actccggtcg tcgagtagtc 60 attgatcctg ttactcgtat cgaaggccac atgcgttgtg aagtcaacgt tgatgaaaac 120 aatgtcatcc aaaatgccgt atccacaggc actatgtggc gaggccttga ggttattctt 180 cgcggacgcg accctcgtga cgcatgggca tttgtagaac gcatatgtgg tgtctgcact 240 ggctgccatg ctttggcatc agttcgagcg gttgaggatg ctctagatat caaaattccg 300 cacaatgcca ctttaattcg cgaaattatg gccaaaacac ttcaaattca tgaccatatt 360 gtgcatttct accatttaca tgctctagac tgggtcaatc cagtaaatgc tttgaaggca 420 gatcctcagg caacctctga actacaaaaa ctagtctcac cgcatcaccc aatgtctagc 480 cctggctact tcaaagacat tcaaatcaga atccaaaagt tcgtagattc tgggcaactc 540 ggaatcttca agaatggtta ttggagtaac cccgcctata aattatctcc cgaagcagat 600 cttatggctg ttacccacta tcttgaagct ctggacttcc aaaaagaaat cgtcaaaatc 660 catgcgatat tcggtggtaa aaaccctcac cctaactata tggttggagg tgtgccttgt 720 gcaataaaca tcgatggaga tatggccgcg ggtgccccta taaacatgga gcgtttaaac 780 tttgtcaaat cacttataga acaagggcga acctttaaca ccaatgtcta tgtacccgac 840 gttatagcta tcgcagcttt ctatcgcgac tggctatatg gtggagggct atccgcgaca 900 aacgttatgg attatggcgc ataccctaaa actccatatg ataaatctac agatcaacta 960 cctggaggtg caatcattaa tggagattgg gggaaaattc atccagttga ccctagagat 1020 cctgagcagg ttcaagaatt tgtcactcat tcttggtaca aatacccaga cgaaacaaaa 1080 ggacttcatc catgggatgg tattacagag ccaaactatg aactaggatc tagaacaaaa 1140 gggtcgagaa caaacatcat cgaaatcgac gaatctgcaa aatattcctg gatcaaatcc 1200 ccgcgctgga gggggcatgc tgtcgaagta gggccacttg cccgctatat acttgcctat 1260 gcccaaggcg ttgaatacgt taagactcag gttcacacaa gcctaaatag gtttaacgct 1320 gtatgtcgtt tgctagaccc aaaccataaa gacatcaccg acctgaaagc tttccttgga 1380 tcaacaatcg gccgaactct tgctcgtgct cttgaatcag agtattgcgg agacatgatg 1440 ctagatgact tcaaccaatt gatcagcaac attaaaaacg gtgatagcag tacggctaat 1500 acagacaagt gggatccttc aagctggcct gaacatgcca aaggtgtggg aacagttgca 1560 gctcctcgcg gtgctctggc gcactggatt gttattgaga aaggaaagat caaaaactac 1620 cagtgtgttg tgccaacaac ttggaatggc tctcctcgtg accctaaagg aaatatagga 1680 gcttttgaag catctcttat gggaactcta atggaacgcc cagatgaacc ggtcgaagta 1740 cttcgtaccc ttcacagttt tgatccctgc ctcgcctgct c 1781 <210> 2 <211> 593 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 2 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser Gly 1 5 10 15 Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met Arg 20 25 30 Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val Ser 35 40 45 Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg Asp 50 55 60 Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys Thr 65 70 75 80 Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu Asp 85 90 95 Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala Lys 100 105 110 Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His Ala 115 120 125 Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln Ala 130 135 140 Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser Ser 145 150 155 160 Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val Asp 165 170 175 Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro Ala 180 185 190 Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr Leu 195 200 205 Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala Ile Phe 210 215 220 Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val Pro Cys 225 230 235 240 Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile Asn Met 245 250 255 Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg Thr Phe 260 265 270 Asn Thr Asn Val Val Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala Phe Tyr 275 280 285 Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val Met Asp 290 295 300 Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp Gln Leu 305 310 315 320 Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His Pro Val 325 330 335 Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser Trp 340 345 350 Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly Ile 355 360 365 Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Arg Thr Lys Gly Ser Arg Thr 370 375 380 Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys Ser 385 390 395 400 Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg Tyr 405 410 415 Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val His 420 425 430 Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro Asn 435 440 445 His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala Phe Leu Gly Ser Thr Ile Gly 450 455 460 Arg Thr Leu Ala Arg Ala Leu Glu Ser Glu Tyr Cys Gly Asp Met Met 465 470 475 480 Leu Asp Asp Phe Asn Gln Leu Ile Ser Asn Ile Lys Asn Gly Asp Ser 485 490 495 Ser Thr Ala Asn Thr Asp Lys Trp Asp Pro Ser Ser Trp Pro Glu His 500 505 510 Ala Lys Gly Val Gly Thr Val Ala Ala Pro Arg Gly Ala Leu Ala His 515 520 525 Trp Ile Val Ile Glu Lys Gly Lys Ile Lys Asn Tyr Gln Cys Val Val 530 535 540 Pro Thr Thr Trp Asn Gly Ser Pro Arg Asp Pro Lys Gly Asn Ile Gly 545 550 555 560 Ala Phe Glu Ala Ser Leu Met Gly Thr Leu Met Glu Arg Pro Asp Glu 565 570 575 Pro Val Glu Val Leu Arg Thr Leu His Ser Phe Asp Pro Cys Leu Ala 580 585 590 Cys <110> POSTECH ACADEMY-INDUSTRY FOUNDATION <120> Method for Producing Hydrogen Using Recombinant Microorganism <130> M07-6398-FD <160> 2 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 1781 <212> DNA <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 1 atgagcgtat taaacacacc aaaccactat aagatggaca actccggtcg tcgagtagtc 60 attgatcctg ttactcgtat cgaaggccac atgcgttgtg aagtcaacgt tgatgaaaac 120 aatgtcatcc aaaatgccgt atccacaggc actatgtggc gaggccttga ggttattctt 180 cgcggacgcg accctcgtga cgcatgggca tttgtagaac gcatatgtgg tgtctgcact 240 ggctgccatg ctttggcatc agttcgagcg gttgaggatg ctctagatat caaaattccg 300 cacaatgcca ctttaattcg cgaaattatg gccaaaacac ttcaaattca tgaccatatt 360 gtgcatttct accatttaca tgctctagac tgggtcaatc cagtaaatgc tttgaaggca 420 gatcctcagg caacctctga actacaaaaa ctagtctcac cgcatcaccc aatgtctagc 480 cctggctact tcaaagacat tcaaatcaga atccaaaagt tcgtagattc tgggcaactc 540 ggaatcttca agaatggtta ttggagtaac cccgcctata aattatctcc cgaagcagat 600 cttatggctg ttacccacta tcttgaagct ctggacttcc aaaaagaaat cgtcaaaatc 660 catgcgatat tcggtggtaa aaaccctcac cctaactata tggttggagg tgtgccttgt 720 gcaataaaca tcgatggaga tatggccgcg ggtgccccta taaacatgga gcgtttaaac 780 tttgtcaaat cacttataga acaagggcga acctttaaca ccaatgtcta tgtacccgac 840 gttatagcta tcgcagcttt ctatcgcgac tggctatatg gtggagggct atccgcgaca 900 aacgttatgg attatggcgc ataccctaaa actccatatg ataaatctac agatcaacta 960 cctggaggtg caatcattaa tggagattgg gggaaaattc atccagttga ccctagagat 1020 cctgagcagg ttcaagaatt tgtcactcat tcttggtaca aatacccaga cgaaacaaaa 1080 ggacttcatc catgggatgg tattacagag ccaaactatg aactaggatc tagaacaaaa 1140 gggtcgagaa caaacatcat cgaaatcgac gaatctgcaa aatattcctg gatcaaatcc 1200 ccgcgctgga gggggcatgc tgtcgaagta gggccacttg cccgctatat acttgcctat 1260 gcccaaggcg ttgaatacgt taagactcag gttcacacaa gcctaaatag gtttaacgct 1320 gtatgtcgtt tgctagaccc aaaccataaa gacatcaccg acctgaaagc tttccttgga 1380 tcaacaatcg gccgaactct tgctcgtgct cttgaatcag agtattgcgg agacatgatg 1440 ctagatgact tcaaccaatt gatcagcaac attaaaaacg gtgatagcag tacggctaat 1500 acagacaagt gggatccttc aagctggcct gaacatgcca aaggtgtggg aacagttgca 1560 gctcctcgcg gtgctctggc gcactggatt gttattgaga aaggaaagat caaaaactac 1620 cagtgtgttg tgccaacaac ttggaatggc tctcctcgtg accctaaagg aaatatagga 1680 gcttttgaag catctcttat gggaactcta atggaacgcc cagatgaacc ggtcgaagta 1740 cttcgtaccc ttcacagttt tgatccctgc ctcgcctgct c 1781 <210> 2 <211> 593 <212> PRT <213> Hydrogenovibrio marinus <400> 2 Met Ser Val Leu Asn Thr Pro Asn His Tyr Lys Met Asp Asn Ser Gly   1 5 10 15 Arg Arg Val Val Ile Asp Pro Val Thr Arg Ile Glu Gly His Met Arg              20 25 30 Cys Glu Val Asn Val Asp Glu Asn Asn Val Ile Gln Asn Ala Val Ser          35 40 45 Thr Gly Thr Met Trp Arg Gly Leu Glu Val Ile Leu Arg Gly Arg Asp      50 55 60 Pro Arg Asp Ala Trp Ala Phe Val Glu Arg Ile Cys Gly Val Cys Thr  65 70 75 80 Gly Cys His Ala Leu Ala Ser Val Arg Ala Val Glu Asp Ala Leu Asp                  85 90 95 Ile Lys Ile Pro His Asn Ala Thr Leu Ile Arg Glu Ile Met Ala Lys             100 105 110 Thr Leu Gln Ile His Asp His Ile Val His Phe Tyr His Leu His Ala         115 120 125 Leu Asp Trp Val Asn Pro Val Asn Ala Leu Lys Ala Asp Pro Gln Ala     130 135 140 Thr Ser Glu Leu Gln Lys Leu Val Ser Pro His His Pro Met Ser Ser 145 150 155 160 Pro Gly Tyr Phe Lys Asp Ile Gln Ile Arg Ile Gln Lys Phe Val Asp                 165 170 175 Ser Gly Gln Leu Gly Ile Phe Lys Asn Gly Tyr Trp Ser Asn Pro Ala             180 185 190 Tyr Lys Leu Ser Pro Glu Ala Asp Leu Met Ala Val Thr His Tyr Leu         195 200 205 Glu Ala Leu Asp Phe Gln Lys Glu Ile Val Lys Ile His Ala Ile Phe     210 215 220 Gly Gly Lys Asn Pro His Pro Asn Tyr Met Val Gly Gly Val Pro Cys 225 230 235 240 Ala Ile Asn Ile Asp Gly Asp Met Ala Ala Gly Ala Pro Ile Asn Met                 245 250 255 Glu Arg Leu Asn Phe Val Lys Ser Leu Ile Glu Gln Gly Arg Thr Phe             260 265 270 Asn Thr Asn Val Val Val Pro Asp Val Ile Ala Ile Ala Ala Phe Tyr         275 280 285 Arg Asp Trp Leu Tyr Gly Gly Gly Leu Ser Ala Thr Asn Val Met Asp     290 295 300 Tyr Gly Ala Tyr Pro Lys Thr Pro Tyr Asp Lys Ser Thr Asp Gln Leu 305 310 315 320 Pro Gly Gly Ala Ile Ile Asn Gly Asp Trp Gly Lys Ile His Pro Val                 325 330 335 Asp Pro Arg Asp Pro Glu Gln Val Gln Glu Phe Val Thr His Ser Trp             340 345 350 Tyr Lys Tyr Pro Asp Glu Thr Lys Gly Leu His Pro Trp Asp Gly Ile         355 360 365 Thr Glu Pro Asn Tyr Glu Leu Gly Ser Arg Thr Lys Gly Ser Arg Thr     370 375 380 Asn Ile Ile Glu Ile Asp Glu Ser Ala Lys Tyr Ser Trp Ile Lys Ser 385 390 395 400 Pro Arg Trp Arg Gly His Ala Val Glu Val Gly Pro Leu Ala Arg Tyr                 405 410 415 Ile Leu Ala Tyr Ala Gln Gly Val Glu Tyr Val Lys Thr Gln Val His             420 425 430 Thr Ser Leu Asn Arg Phe Asn Ala Val Cys Arg Leu Leu Asp Pro Asn         435 440 445 His Lys Asp Ile Thr Asp Leu Lys Ala Phe Leu Gly Ser Thr Ile Gly     450 455 460 Arg Thr Leu Ala Arg Ala Leu Glu Ser Glu Tyr Cys Gly Asp Met Met 465 470 475 480 Leu Asp Asp Phe Asn Gln Leu Ile Ser Asn Ile Lys Asn Gly Asp Ser                 485 490 495 Ser Thr Ala Asn Thr Asp Lys Trp Asp Pro Ser Ser Trp Pro Glu His             500 505 510 Ala Lys Gly Val Gly Thr Val Ala Ala Pro Arg Gly Ala Leu Ala His         515 520 525 Trp Ile Val Ile Glu Lys Gly Lys Ile Lys Asn Tyr Gln Cys Val Val     530 535 540 Pro Thr Thr Trp Asn Gly Ser Pro Arg Asp Pro Lys Gly Asn Ile Gly 545 550 555 560 Ala Phe Glu Ala Ser Leu Met Gly Thr Leu Met Glu Arg Pro Asp Glu                 565 570 575 Pro Val Glu Val Leu Arg Thr Leu His Ser Phe Asp Pro Cys Leu Ala             580 585 590 Cys      

Claims (8)

서열번호 2의 아미노산 서열로 이루어진, 히드로게노비브리오 마리너스 (Hydrogenovibrio marinus) 균주 유래의 [니켈-철]-수소화효소 단백질. Hydrogenovibrio marinus consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 [Nickel-iron] -hydrogenase protein from strains. 청구항 1의 [니켈-철]-수소화효소 단백질을 코딩하는 유전자.A gene encoding the [Nickel-Iron] -hydrogenase protein of claim 1. 청구항 2에 있어서, The method according to claim 2, 서열번호 1의 염기 서열로 이루어진 것을 특징으로 하는 유전자.A gene comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1. 청구항 2의 유전자를 포함하는 재조합 벡터.Recombinant vector comprising the gene of claim 2. 청구항 4의 재조합 벡터로 형질전환된 미생물.Microorganisms transformed with the recombinant vector of claim 4. 청구항 5에 있어서, The method according to claim 5, 상기 미생물은 대장균인 것을 특징으로 하는 미생물.The microorganism is characterized in that E. coli. 청구항 4의 재조합 벡터로 미생물을 형질전환하는 단계; 및Transforming the microorganism with the recombinant vector of claim 4; And 상기 형질전환된 미생물을 미호기(microaerobic) 조건에서 Ni 및 Fe을 포함하는 배양 배지에서 배양하는 단계를 포함하는 미생물에서 수소를 생산하는 방법.Culturing the transformed microorganism in a culture medium containing Ni and Fe in microaerobic conditions. 청구항 7에 있어서, The method of claim 7, 상기 미생물은 대장균인 것을 특징으로 하는 방법.The microorganism is E. coli.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110508325A (en) * 2019-09-09 2019-11-29 鲁东大学 Ferronickel hydrogenates catalator object, ionic ferronickel hydrogenation catalator object and preparation method and application
CN110508325B (en) * 2019-09-09 2022-04-05 鲁东大学 Ferronickel hydrogenase model substance, ionic ferronickel hydrogenase model substance, preparation method and application

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