KR20110118554A - Ethanol-tolerant yeast strains and genes thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 에탄올-저항성 형질변형 효모 균주 및 이의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 효모 균주는 고농도 에탄올, 바람직하게는 10-15% 에탄올에서 성장할 수 있는 효모 균주다. 따라서, 본 발명의 효모 균주들은 기존의 비효율적인 다단계 공정을 극복하는 통합공정에 필요한 고 에탄올 조건에서 보다 효율적으로 에탄올을 생산할 수 있다.The present invention relates to an inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or ethanol-resistant transformed yeast strains comprising the MSN2 gene (Tn-5) and uses thereof. Yeast strains of the present invention are yeast strains that can grow in high concentration ethanol, preferably 10-15% ethanol. Therefore, the yeast strains of the present invention can produce ethanol more efficiently under the high ethanol conditions necessary for the integrated process to overcome the existing inefficient multi-step process.

Description

에탄올―저항성 효모 균주 및 이의 유전자{Ethanol―Tolerant Yeast Strains and Genes Thereof} Ethanol-tolerant yeast strains and genes thereof

본 발명은 에탄올―저항성 효모 균주 및 이의 용도에 대한 것이다.
The present invention is directed to ethanol-resistant yeast strains and their use.

효모 사카로미세스 세레비지에(S. cerevisiae)는 바이오매스 자원으로부터 바이오에탄올의 생산을 포함하는 여러 산업 분야에서 다양하게 이용되어 왔다. 효모 세포는 산업적 에탄올 발효 과정 동안 발생하는 고농도 에탄올 같은 여러 환경적 스트레스에 항상 노출되고, 이는 결국 세포 성장, 세포 생존율 및 에탄올 생산에 있어서의 감소를 초래한다(Casey & Ingledew, 1986). 따라서, 고농도 에탄올에 의해 야기된 스트레스를 극복할 수 있는 효모 균주의 개발이 요구되어져 왔다. 한편, 새로운 기술로서 제안되어 지는 목질계 분해효소 생산라인과 목질계 분해라인, 발효라인이 한 반응기(reactor)에서 일어나도록 균주체계를 개발하고자 하는 통합공정(CBP: Consolidated BioProcess)은 목질계 분해효소의 적정환경 과 효모의 발효환경의 차이를 극복할 조건에 맞는 고에탄올 및 열 저항성을 보유한 효모균주를 개발 하는 것이 향후 효율적인 에탄올 생산을 위한 가장 중요한 요소이다.Yeast S. cerevisiae has been used in a variety of industries, including the production of bioethanol from biomass resources. Yeast cells are always exposed to various environmental stresses such as high concentrations of ethanol that occur during industrial ethanol fermentation, which in turn results in a decrease in cell growth, cell viability and ethanol production (Casey & Ingledew, 1986). Therefore, there has been a need for the development of yeast strains that can overcome the stress caused by high concentrations of ethanol. On the other hand, Consolidated BioProcess (CBP), which intends to develop a strain system so that a woody degrading enzyme production line, a woody degrading line, and a fermentation line occur in one reactor, is proposed as a new technology. Development of yeast strains with high ethanol and heat resistance that meet the conditions to overcome the difference between the proper environment and the fermentation environment of yeast is the most important factor for efficient ethanol production in the future.

에탄올 스트레스 저항성에 대한 기작을 조사하기 위해, 많은 연구들이 있었다. 특히, 막 유동성과 관계된 불포화 지방산은 효모에서 에탄올 저항성의 중요한 결정인자로 간주되어 보고되었다(Kajiwara, et al., 2000; You, et al, 2003). 또한, 트리할로오스(Kim, et al., 1996) 또는 프롤린(Takagi, et al., 2005)의 세포내 축적이 효모의 에탄올 저항성을 개선시키고 에르고스테롤이 사카로미세스 세레비지에의 에탄올 저항성과 관련된 중요한 인자(Inoue, et al., 2000)라는 것이 보고되었다.To investigate the mechanism of ethanol stress resistance, there have been many studies. In particular, unsaturated fatty acids related to membrane fluidity have been reported and considered as important determinants of ethanol resistance in yeast (Kajiwara, et al. , 2000; You, et al , 2003). In addition, intracellular accumulation of trihalose (Kim, et al. , 1996) or proline (Takagi, et al. , 2005) improves yeast ethanol resistance and ergosterol to ethanol resistance to Saccharomyces cerevisiae. Has been reported to be an important factor associated with (Inoue, et al. , 2000).

더 나아가, 마이크로어레이 및 포괄적 발현 패턴 분석 같은 지놈 전반에 걸친(genome-wide) 분석들의 이용이 에탄올 스트레스 관련된 신규한 유전자들을 동정하는 데 유용하였다(Hirasawa, et al., 2007; Teixeira, et al., 2009; Yoshikawa, et al., 2009). 이러한 접근방법을 통해, 에탄올 저항성에 관련된 많은 유전자들이 비-필수(nonessential) 유전자들로 동정되었다. 또한, 에탄올 저항성에 관련된 결과들은 각각 매치하지 않았고, 이러한 불일치는 균주 및 성장 조건에 기인한다고 보고하였다(Teixeira, et al., 2009). 따라서, 상술한 유전 정보로부터 구축된 균주는 항상 에탄올 스트레스 조건에 대한 변화를 초래하지 않는다(Yoshikawa, et al., 2009). 또한, 상업적으로 유용한 사카로미세스 세레비지에의 결실 돌연변이 라이브러리는 에탄올 저항성에 관련된 유전자들의 지놈 전반에 걸친 스크리닝에 이용되었다(Fujita, et al., 2006; Teixeira, et al., 2009; Yoshikawa, et al., 2009). 상술한 연구들은 주로 에탄올 민감성을 나타내는 돌연변이체들을 선택하여 상응하는 유전자를 고농도 에탄올 조건 하에서 성장에 필요한 유전자들로 동정하였다.Furthermore, the use of genome-wide assays, such as microarrays and comprehensive expression pattern analysis, has been useful in identifying novel ethanol stress related genes (Hirasawa, et al. , 2007; Teixeira, et al. , 2009; Yoshikawa, et al. , 2009). Through this approach, many genes involved in ethanol resistance have been identified as non-essential genes. In addition, results related to ethanol resistance did not match, respectively, and reported that this discrepancy was due to strain and growth conditions (Teixeira, et al. , 2009). Thus, strains constructed from the genetic information described above do not always result in changes to ethanol stress conditions (Yoshikawa, et al. , 2009). In addition, a commercially available Saccharomyces cerevisiae deletion mutant library was used for genome-wide screening of genes involved in ethanol resistance (Fujita, et al. , 2006; Teixeira, et al. , 2009; Yoshikawa, et. al. , 2009). The above studies mainly selected mutants exhibiting ethanol sensitivity to identify the corresponding genes as genes required for growth under high ethanol conditions.

현재까지, 에탄올-민감성 돌연변이들의 스크리닝이 이미 실시되었으며, 이를 통해 에탄올 저항성을 책임지는 유전자들이 동정되었지만(Takahashi, et al., 2001; Auesukaree et al., 2009), 임의적 트랜스포존 삽입에 의해 에탄올 저항성 효모 균주를 직접적으로 구축하고 이에 관계된 타겟 유전자들을 동정하는 방법에 대해서는 아직까지 보고되어 있지 않다.
To date, screening of ethanol-sensitive mutations has already been carried out, through which genes responsible for ethanol resistance have been identified (Takahashi, et al. , 2001; Auesukaree et al., 2009), but ethanol resistant yeast by arbitrary transposon insertion There is no report on how to directly construct strains and to identify related target genes.

본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다.
Numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety, and the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained.

본 발명자들은 고 에탄올 저항성을 보유한 효모 균주를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 효모에서 트랜스포존-매개된 유전자 상동 재조합으로 효모 염색체 내에 돌연변이를 유발함으로써 에탄올-저항성 효모 형질전환체를 동정하였으며, 이들이 고농도 에탄올(예컨대, 10%, 12.5%, 15% 에탄올)에서 성장할 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하게 되었다.The inventors have tried to develop yeast strains having high ethanol resistance. As a result, the inventors identified ethanol-resistant yeast transformants by inducing mutations in the yeast chromosome by transposon-mediated gene homologous recombination in yeast, which resulted in high concentrations of ethanol (eg, 10%, 12.5%, 15% ethanol). By confirming that it can grow, the present invention was completed.

따라서, 본 발명의 목적은 에탄올-저항성 효모 균주와 이와 관련된 유전자를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide ethanol-resistant yeast strains and related genes.

본 발명의 또 다른 목적은 에탄올 생산방법을 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to provide a method for producing ethanol.

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

본 발명의 양태에 따르면, 본 발명은 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 에탄올-저항성 형질변형 효모 균주를 제공한다.
According to an aspect of the present invention, the present invention provides an inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or an ethanol-resistant transformed yeast strain comprising the MSN2 gene (Tn-5).

본 발명자들은 고 에탄올 저항성을 보유한 효모 균주를 개발하고자 노력하였다. 그 결과, 본 발명자들은 효모에서 트랜스포존-매개된 유전자 상동 재조합으로 효모 염색체 내에 돌연변이를 유발함으로써 에탄올-저항성 효모 형질전환체를 동정하였으며, 이들이 고농도 에탄올(예컨대, 10%, 12.5%, 15% 에탄올)에서 성장할 수 있다는 것을 확인하였다.The inventors have tried to develop yeast strains having high ethanol resistance. As a result, the inventors identified ethanol-resistant yeast transformants by inducing mutations in the yeast chromosome by transposon-mediated gene homologous recombination in yeast, which resulted in high concentrations of ethanol (eg, 10%, 12.5%, 15% ethanol). It was confirmed that it can grow in.

발화성, 휘발성 무색 액체인 에탄올은 가장 널리 이용되는 용매이다. 산업적으로, 에탄올은 자동차 연료 및 연료 첨가제로서 이용되며, 향수(scents), 향료(flavorings), 착색제(colorings) 및 의약품(medicines)으로도 이용된다. 또한, 에탄올은 알코올 음료 내 주요 정신활성 구성성분으로 중추신경계에 진정 효능을 가진다. 에탄올은 에틸렌의 수화를 통해 석유화학적으로 생산될 수 있으며, 효모를 이용하여 당을 발효시킴으로써 생물학적으로 생산될 수 있는데, 이러한 생물학적 생산은 석유 및 곡물 사료제의 가격에 의존적인 석유화학적 과정에 의한 생산보다 훨씬 경제적이다. 따라서, 생물학적 에탄올의 생산을 위한 효모 균주의 개발은 매우 중요하다.Ethanol, a flammable, volatile colorless liquid, is the most widely used solvent. Industrially, ethanol is used as a vehicle fuel and fuel additive and also as a perfume, flavorings, colorings and medicines. Ethanol is also the main psychoactive component in alcoholic beverages and has a calming effect on the central nervous system. Ethanol can be produced petrochemically through hydration of ethylene and biologically by fermenting sugars using yeast, which is produced by petrochemical processes that depend on the price of petroleum and grain feed products. Much more economical than Therefore, the development of yeast strains for the production of biological ethanol is very important.

트랜스포존 돌연변이유발법은 여러 연구들에서 세포 형태학에 포함된 유전자들을 분석하기 위해 이용되었고, 유전자 파괴 돌연변이들의 생존이 유지된 유전자들을 포괄적으로 스크리닝하기 위해 효과적인 수단을 제공한다. 본 연구의 목적은 임의적 트랜스포존 삽입에 의해 에탄올-저항성 효모 균주를 직접적으로 구축하고 이에 관계된 타겟 유전자들을 동정하는 것이다.Transposon mutagenesis has been used in several studies to analyze genes involved in cell morphology, and provides an effective means for comprehensive screening for genes whose survival of gene disrupting mutations has been maintained. The purpose of this study was to directly construct ethanol-resistant yeast strains by random transposon insertion and to identify target genes involved therein.

본 발명은 효모에서 트랜스포존-매개된 돌연변이에 의해 에탄올-저항성이 증가된 형질변형 효모 균주를 제공한다.The present invention provides transformed yeast strains with increased ethanol-resistance by transposon-mediated mutations in yeast.

본 명세서의 용어 “트랜스포존(transposon)”은 단일 세포의 지놈 내에서 다른 위치로 이동(transposition)할 수 있는 DNA 서열로, 돌연변이를 유발하는 DNA 서열을 의미한다. 점핑 유전자로 불리는 트랜스포존은 모바일 유전성 엘리먼트의 좋은 예이다. 다양한 종류의 모바일 유전성 엘리먼트들은 트랜스포지션 기작에 따라 다음과 같이 분류될 수 있다:(a) 그룹 I 레트로트랜스포존, RNA로 전사된 후 DNA로 역전사되어 이동해 가는 트랜스포존; 및 (b) 그룹 II 점핑 트랜스포존, 트랜스포사제에 의해 DNA의 한 위치에서 다른 위치로 점핑(“cut and paste”)하는 트랜스포존. 본 발명에서 이용된 트랜스포존 컨스트럭트는 mTn3-lacZ/LEU2 컨스트럭트로 유전자 상동 재조합(Homologous recombination)을 통해 효모 염색체 내로 도입된다.As used herein, the term “transposon” refers to a DNA sequence capable of transposition to another location within the genome of a single cell, and refers to a DNA sequence that causes mutation. Transposons, called jumping genes, are good examples of mobile genetic elements. Various kinds of mobile genetic elements can be classified according to the transposition mechanism as follows: (a) Group I retrotranspozone, transposon transcribed into RNA and then reverse transcribed into DNA; And (b) group II jumping transposons, transposons that are "cut and paste" from one position to another position of the DNA by a transposase. The transposon construct used in the present invention is introduced into the yeast chromosome through homologous recombination into the mTn3- lacZ / LEU2 construct.

본 발명은 (a) 효모 염색체에 돌연변이(mutations)를 유발시키는 단계; 및 (b) 상기 돌연변이된 효모를 고농도 에탄올 포함 배지에서 배양시키는 단계를 포함하는 에탄올-저항성이 증가된 형질변형 효모 균주의 스크리닝 방법을 제공한다.The present invention comprises the steps of (a) causing mutations in the yeast chromosome; And (b) culturing the mutated yeast in a medium containing a high concentration of ethanol.

상기 (a) 단계는 다양한 방법, 바람직하게는 트랜스포존을 이용하여 실시한다. 본 발명자들은 예일지놈분석센터(Yale Genome Analysis Center, New Haven, CT: htt p://ygac.med.yale.edu/mtn/reagent)로부터 얻어진 mTn3-lacZ/LEU2 컨스트럭트를 포함하는 효모(S. cerevisiae) 라이브러리 풀을 이용하였다(참고: 도 1). 제한효소를 이용하여 트랜스포존 컨스트럭트를 플라스미드 DNA로부터 절단하고 그 단편을 효모 염색체로 유전자 상동 재조합을 통해 형질전환시킴으로써 돌연변이를 유발시켰다. 일반적인 재조합 과정으로 알려진 유전자 상동 재조합은 유사한 또는 동일한 두 개의 DNA 가닥 사이에서 발생하는 뉴클레오타이드 서열의 교환을 지칭하는 유전 재조합의 한 형태로, 대부분의 생명체에서 이용된다.Step (a) is carried out using a variety of methods, preferably using a transposon. The present inventors have found that yeast comprising mTn3- lacZ / LEU2 construct obtained from Yale Genome Analysis Center (New Haven, CT: htt p: //ygac.med.yale.edu/mtn/reagent ) S. cerevisiae ) library pool was used (see FIG. 1). Mutations were induced by cleaving the transposon construct from plasmid DNA using restriction enzymes and transforming the fragment into yeast chromosomes via gene homologous recombination. Homologous recombination, known as the general recombination process, is a form of genetic recombination that refers to the exchange of nucleotide sequences that occur between two similar or identical DNA strands, and is used in most organisms.

이후, 상기 (b) 단계에서 형질전환된 효모 균주를 고농도 에탄올에서 배양하여 성장이 가능한 균주를 분리/동정한다. 본 발명에서는 다양한 농도의 에탄올(10%, 12.5%, 15% 에탄올)에서 대조군과 함께 형질변형된 효모 균주에 대한 성장 어세이(spot assay)를 실시하여 최종적으로 에탄올-저항성 형질변형 효모 균주를 선택한다.Thereafter, the yeast strain transformed in step (b) is cultured in high concentration ethanol to isolate / identify a strain capable of growth. In the present invention, the ethanol-resistant transformed yeast strain is finally selected by performing a growth assay (spot assay) for the transformed yeast strain with a control in various concentrations of ethanol (10%, 12.5%, 15% ethanol). do.

본 발명은 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 에탄올-저항성 효모 균주들을 분리/동정하였다.The present invention relates to an inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or ethanol-resistant yeast strains containing MSN2 gene (Tn-5) were isolated / identified.

본 명세서의 용어 “불활성화된(inactivated)”은 타겟 유전자의 기능이 차단되면 불활성화되었다고 표현하며, 예를 들어 트랜스포존-유발된 돌연변이, 점 돌연변이, 넌센스 돌연변이, 미스센스 돌연변이, 대체 돌연변이, 결실 돌연변이, 등을 포함하는 돌연변이에 의해서 유발된 타겟 유전자의 불활성화를 포함한다. 바람직하게는, 본 발명의 불활성화는 트랜스포존에 의해 유발된 돌연변이를 통한 불활성화를 의미한다.As used herein, the term “inactivated” refers to inactivation when the function of the target gene is blocked, eg transpozone-induced mutations, point mutations, nonsense mutations, missense mutations, replacement mutations, deletion mutations. Inactivation of target genes caused by mutations, including, and the like. Preferably, inactivation of the present invention means inactivation through mutations caused by transposons.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상술한 타겟 유전자의 불활성화는 트랜스포존에 의해 유발된다.According to a preferred embodiment of the invention, the inactivation of the target gene described above is caused by transposon.

상술한 타겟 유전자들, 즉 CMP2, IMD4, DLD3 및 MSN2 유전자의 뉴클레오타이드 서열 및 아미노산 서열은 각각 서열목록 제1서열 내지 서열목록 제4서열, 및 서열목록 제5서열 내지 서열목록 제8서열에 기재되어 있으며, 상기 유전자들의 아미노산을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열 및 이의 변형체도 이용될 수 있음은 당업계에서 자명하다.The nucleotide sequences and amino acid sequences of the above-described target genes, namely, CMP2, IMD4, DLD3 and MSN2 genes, are described in SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 5 to SEQ ID NO: 8, respectively. It is apparent in the art that nucleotide sequences encoding amino acids of the genes and variants thereof may also be used.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상술한 효모 균주는 5-15% 에탄올, 보다 바람직하게는 10-15% 에탄올, 및 가장 바람직하게는 12.5-15% 에탄올 배양 조건에서 성장할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the above-described yeast strain can be grown at 5-15% ethanol, more preferably 10-15% ethanol, and most preferably 12.5-15% ethanol culture conditions.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상술한 효모 균주는 사카로마이세스 종(Saccharomyces spp.), 시조사카로마이세스 종(Schizosaccharomyces spp.), 피키아 종(Pichia spp.), 파피아 종(Paffia spp.), 클루이베로미세스 종(Kluyveromyces spp.), 칸디다 종(Candida spp.), 탈라로미세스 종(Talaromyces spp.), 브레타노미세스 종(Brettanomyces spp.), 파키솔렌 종(Pachysolen spp.) 또는 데바리오미세스 종(Debaryomyces spp.) 효모 균주이며, 보다 바람직하게는 사카로마이세스 종이고, 가장 바람직하게는 사카로마이세스 세레비지에 L3262(MAT-αura3-52 leu2-3,112 his4-34)이다.
According to a preferred embodiment of the present invention, the above-mentioned yeast strain is Saccharomyces spp., Schizosaccharomyces spp., Pichia spp., Papia spp. Paffia spp.), Cluj Vero MRS species (Kluyveromyces spp.), Candida spp (Candida species), Tallahassee in MRS species (Talaromyces spp.), Brescia Gaetano MRS species (Brettanomyces spp.), Parkinson solren species (Pachysolen spp. ) Or Debaryomyces spp. Yeast strain, more preferably Saccharomyces species, most preferably Saccharomyces cerevisiae L3262 ( MAT-αura3-52 leu2-3,112 his4-34 )to be.

본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 본 발명은 상술한 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)가 삽입된 효모 균주를 에탄올로 대사될 수 있는 하나 이상의 기질을 포함하는 배양배지에서 배양하는 단계를 포함하는 에탄올 생산방법을 제공한다. 보다 바람직하게는, 상술한 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)가 삽입된 효모 균주를 이용하여 기존의 비효율적인 다단계 공정을 극복하는 통합공정에 필요한 고 에탄올 조건에서 보다 효율적으로 에탄올을 생산할 수 있는 방법을 제공한다.According to another aspect of the present invention, the present invention provides the above-described inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or it provides a method for producing ethanol comprising culturing the yeast strain into which the MSN2 gene (Tn-5) is inserted in a culture medium comprising one or more substrates that can be metabolized into ethanol. More preferably, the above-mentioned inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Alternatively, using a yeast strain in which the MSN2 gene (Tn-5) is inserted, the present invention provides a method for producing ethanol more efficiently under high ethanol conditions necessary for an integrated process that overcomes an existing inefficient multi-step process.

본 발명의 방법은 상술한 본 발명의 상술한 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)로 형질전환된 효모 균주를 유효성분으로 포함하기 때문에, 둘 사이에 중복된 내용은 중복 기재에 따른 본 명세서의 과도한 복잡성을 피하기 위하여 그 기재를 생략한다.The method of the present invention comprises the aforementioned inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1) of the present invention; DLD3 gene (Tn-4); Or because the yeast strain transformed with MSN2 gene (Tn-5) as an active ingredient, the overlapping content between the two is omitted in order to avoid excessive complexity of the present specification according to the duplicate description.

또한, 본 발명은 상술한 효모 균주에 돌연변이를 유발하는 단계를 포함하는 에탄올-저항성 효모 균주 제조방법으로서 이용될 수 있다.In addition, the present invention can be used as a method for producing an ethanol-resistant yeast strain comprising the step of causing mutation in the above-described yeast strain.

본 발명은 상술한 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 재조합 벡터 또는 그의 전사체에 의해 감염된 세포 및 유전자 도입에 의한 형질전환된 세포를 제공한다. 또한, 본 발명은 상술한 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 재조합 벡터, 또는 상술한 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)에 의해 형질전환된 형질전환체를 제공한다.The present invention provides the above-described inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or a cell infected with a recombinant vector comprising the MSN2 gene (Tn-5) or a transcript thereof and a transformed cell by gene introduction. In addition, the present invention provides the above-described inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or a recombinant vector comprising an MSN2 gene (Tn-5), or the inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1) described above; DLD3 gene (Tn-4); Or a transformant transformed by the MSN2 gene (Tn-5).

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 에탄올로 대사될 수 있는 기질은 C6 당(sugars)을 포함하고, 본 발명의 보다 바람직한 구현예에 따르면, 상기 C6 당은 글루코오스를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.According to a preferred embodiment of the invention, the substrate which can be metabolized to ethanol comprises C6 sugars, and according to a more preferred embodiment of the invention, the C6 sugar comprises glucose, but is not limited thereto. no.

본 발명의 재조합 벡터는 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)의 아미노산 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 본 발명의 벡터는 전형적으로 클로닝을 위한 벡터 또는 발현을 위한 벡터로서 구축될 수 있다. 또한, 본 발명의 벡터는 원핵세포 및 진핵세포를 숙주로 하여 구축될 수 있다. 예를 들어, 원핵세포는 박테리아 세포 및 고세균을 포함하며, 진핵세포는 효모세포, 포유동물세포, 식물세포, 곤충세포, 줄기세포 및 곰팡이를 포함하고, 가장 바람직하게는 효모세포이다.Recombinant vectors of the invention include inactivated CMP2 or IMD4 genes (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of the MSN2 gene (Tn-5) or a complementary nucleotide sequence thereof. Vectors of the present invention can typically be constructed as vectors for cloning or vectors for expression. In addition, the vector of the present invention can be constructed using prokaryotic and eukaryotic cells as hosts. For example, prokaryotic cells include bacterial cells and archaea, and eukaryotic cells include yeast cells, mammalian cells, plant cells, insect cells, stem cells and fungi, most preferably yeast cells.

바람직하게는, 본 발명의 재조합 벡터는 (ⅰ) 상술한 본 발명의 발현대상물질을 인코딩하는 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 동물세포, 바람직하게는 효모세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터를 포함하며, 보다 바람직하게는 (ⅰ) 상술한 본 발명의 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)의 아미노산 서열을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열 또는 이의 상보적인 뉴클레오타이드 서열; (ⅱ) 상기 (ⅰ)의 뉴클레오타이드 서열에 작동적으로 연결되며 동물세포, 바람직하게는 효모세포에서 작용하여 RNA 분자를 형성시키는 프로모터; 및 (ⅲ) 상기 동물세포, 바람직하게는 효모세포에서 작용하여 상기 RNA 분자의 3'-말단의 폴리아데닐화를 야기시키는 3'-비-해독화 부위를 포함하는 재조합 발현벡터를 포함한다.Preferably, the recombinant vector of the present invention comprises (i) a nucleotide sequence encoding the above-described expression target of the present invention; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (iii) and acting on an animal cell, preferably a yeast cell, to form an RNA molecule, and more preferably (iii) the fire of the invention described above Activated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence of the MSN2 gene (Tn-5) or a complementary nucleotide sequence thereof; (Ii) a promoter operably linked to the nucleotide sequence of (iii) and acting on animal cells, preferably yeast cells, to form RNA molecules; And (iii) a recombinant expression vector comprising a 3'-non-detoxification site that acts on said animal cell, preferably a yeast cell, resulting in 3'-end polyadenylation of said RNA molecule.

바람직하게는, 상술한 발현대상물질은 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Preferably, the above-described expression target material is inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or MSN2 gene (Tn-5), but is not limited thereto.

본 명세서에서 용어 “프로모터”는 코딩 서열 또는 기능적 RNA의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. 본 발명의 제조합 발현벡터에서 발현대상물질-코딩 뉴클레오타이드 서열은 상기 프로모터에 작동적으로 연결된다. 본 명세서에서 용어 “작동적으로 결합된(operatively linked)”은 핵산 발현 조절 서열(예: 프로모터 서열, 시그널 서열, 또는 전사조절인자 결합 위치의 어레이)과 다른 핵산 서열 사이의 기능적인 결합을 의미하며, 이에 의해 상기 조절 서열은 상기 다른 핵산 서열의 전사 및/또는 번역을 조절하게 된다.As used herein, the term "promoter" refers to a DNA sequence that regulates the expression of a coding sequence or functional RNA. In the synthetic expression vector of the present invention, the expression-coding nucleotide sequence is operably linked to the promoter. As used herein, the term “operatively linked” refers to a functional binding between a nucleic acid expression control sequence (eg, a promoter sequence, a signal sequence, or an array of transcriptional regulator binding sites) and another nucleic acid sequence. Thus, the regulatory sequence will control the transcription and / or translation of the other nucleic acid sequence.

본 발명의 벡터가 원핵 세포를 숙주로 하는 경우에는, 전사를 진행시킬 수 있는 강력한 프로모터(예컨대, tac 프로모터, lac 프로모터, lac UV5 프로모터, lpp 프로모터, pL λ 프로모터, pR λ 프로모터, rac5 프로모터, amp 프로모터, recA 프로모터, SP6 프로머터, trp 프로모터, T7 프로모터, 등), 해독의 개시를 위한 라이보좀 결합 자리 및 전사/해독 종결 서열을 포함하는 것이 일반적이다. 보다 더 바람직하게는, 본 발명에서 이용되는 숙주 세포는 E. coli이며, 가장 바람직하게는E. coli DH5α이다. 또한, 숙주 세포로서 E. coli가 이용되는 경우, E. coli 트립토판 생합성 경로의 프로모터 및 오퍼레이터 부위(Yanofsky, C., J. Bacteriol., 158: 1018-1024(1984)) 그리고 파아지 λ의 좌향 프로모터(pL λ 프로모터, Herskowitz, I. and Hagen, D., Ann. Rev. Genet., 14: 399-445(1980))가 조절 부위로서 이용될 수 있다. 한편, 본 발명에 이용될 수 있는 벡터는 당업계에서 종종 사용되는 플라스미드(예: pRS316, pSC101, ColE1, pBR322, pUC8/9, pHC79, pUC19, pET 등), 파지(예: λgt4λB, λ-Charon, λΔz1 및 M13 등) 또는 바이러스(예: SV40 등)를 조작하여 제작될 수 있다.When the vector of the present invention is a prokaryotic cell as a host, powerful promoters capable of promoting transcription (e.g., tac promoter, lac promoter, lac UV5 promoter, lpp promoter, p L λ promoter, p R λ promoter, rac 5 Promoters, amp promoters, recA promoters, SP6 promoters, trp promoters, T7 promoters, etc.), ribosomal binding sites for initiation of translation and transcription / detox termination sequences. Even more preferably, the host cell used in the present invention is E. coli , most preferably E. coli DH5α. In addition, when E. coli is used as the host cell, the promoter and operator site of the E. coli tryptophan biosynthetic pathway (Yanofsky, C., J. Bacteriol. , 158: 1018-1024 (1984)) and the leftward promoter of phage λ (p L λ promoter, Herskowitz, I. and Hagen, D., Ann. Rev. Genet. , 14: 399-445 (1980)) can be used as regulatory sites. On the other hand, vectors that can be used in the present invention are plasmids (eg, pRS316, pSC101, ColE1, pBR322, pUC8 / 9, pHC79, pUC19, pET, etc.), phages (eg, λgt4λB, λ-Charon) which are often used in the art. , λΔz1, M13, etc.) or viruses (eg, SV40, etc.).

또한, 본 발명의 재조합 벡터가 진핵세포, 바람직하게는 효모 세포에 적용되는 경우, 이용될 수 있는 프로모터는, 본 발명의 발현대상물질의 전사를 조절할 수 있는 것으로서, 효모 세포에서 유래된 프로모터, 포유동물 바이러스로부터 유래된 프로모터 및 포유동물 세포의 지놈으로부터 유래된 프로모터를 포함하며, 예컨대, 효모(S. cerevisiae) GAPDH(Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) 프로모터, 효모(S. cerevisiae) GAL1 내지 GAL10 프로모터, 효모(Pichia pastoris) AOX1 또는 AOX2 프로모터, CMV(cytomegalo virus) 프로모터, 아데노바이러스 후기 프로모터, 백시니아 바이러스 7.5K 프로모터, SV40 프로모터, HSV의 tk 프로모터, RSV 프로모터, EF1 알파 프로모터, 메탈로티오닌 프로모터, 베타-액틴 프로모터, 인간 IL-2 유전자의 프로모터, 인간 IFN 유전자의 프로모터, 인간 IL-4 유전자의 프로모터, 인간 림포톡신 유전자의 프로모터 및 인간 GM-CSF 유전자의 프로모터를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, when the recombinant vector of the present invention is applied to eukaryotic cells, preferably yeast cells, the promoters that can be used are those capable of regulating the transcription of the expression target material of the present invention, promoters derived from yeast cells, mammals Promoters derived from animal viruses and promoters derived from genomes of mammalian cells, including, for example, the yeast ( G. cerevisiae ) GAPDH (Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) promoter, the yeast ( S. cerevisiae ) GAL1 to GAL10 promoters, yeast ( Pichia pastoris ) AOX1 or AOX2 promoter, CMV (cytomegalo virus) promoter, adenovirus late promoter, vaccinia virus 7.5K promoter, SV40 promoter, tk promoter of HSV, RSV promoter, EF1 alpha promoter, metallothionine promoter, beta Actin promoter, promoter of human IL-2 gene, promoter of human IFN gene, human IL-4 gene Promoter, one containing the promoter and the promoter of the human GM-CSF gene of the human lymphotoxin gene, and the like.

바람직하게는, 본 발명에 이용되는 발현 컨스트럭트는 폴리 아네닐화 서열을 포함한다(예: 소성장 호르몬 터미네이터 및 SV40 유래 폴리 아데닐화 서열).Preferably, the expression constructs used in the present invention comprise a polyaninylation sequence (eg, a glial growth hormone terminator and a SV40 derived poly adenylation sequence).

본 발명의 벡터를 숙주 세포 내로 운반하는 방법은 당업계에 공지된 다양한 방법들을 이용할 수 있으며, 예를 들어 숙주 세포가 원핵 세포인 경우, CaCl2 방법(Cohen, et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA, 9:2110-2114(1973)), 하나한 방법(Cohen, et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA, 9:2110-2114(1973); 및 Hanahan, J. Mol. Biol., 166:557-580(1983)) 및 전기 천공 방법(Dower, et al., Nucleic. Acids Res., 16:6127-6145(1988)) 등에 의해 실시될 수 있으며, 진핵세포인 경우, 트랜스덕션(transduction), 전기천공법(electroporation), 리포펙션(lipofection), 마이크로인젝션, 유전자총(particle bombardment), YAC에서 이용되는 효모 구형질체/세포 융합, 식물세포에서 이용되는 아그로박테리움-매개된 형질전환 등을 이용하여 실시할 수 있다.The method of carrying the vector of the present invention into a host cell may use various methods known in the art, for example, when the host cell is a prokaryotic cell, the CaCl 2 method (Cohen, et al., Proc. Natl. Acac Sci. USA , 9: 2110-2114 (1973)), one method (Cohen, et al., Proc. Natl. Acac. Sci. USA , 9: 2110-2114 (1973); and Hanahan, J. Mol. Biol. , 166: 557-580 (1983)) and electroporation methods (Dower, et al., Nucleic. Acids Res. , 16: 6127-6145 (1988)) and the like. , Transduction, electroporation, lipofection, microinjection, particle bombardment, yeast globular / cell fusion used in YAC, agrobacterium used in plant cells Mediated transformation can be used.

본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에 이용되는 발현대상물질-인코딩 뉴클레오타이드 서열은 “프로모터-발현대상물질 인코딩 뉴클레오타이드 서열-폴리 아데닐화 서열”의 구조를 갖는다.According to a preferred embodiment of the present invention, the expression-encoding nucleotide sequence used in the present invention has a structure of “promoter-expression encoding nucleotide sequence-poly adenylation sequence”.

본 발명의 벡터 시스템은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 구축될 수 있으며, 이에 대한 구체적인 방법은 Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)에 개시되어 있으며, 이 문헌은 본 명세서에 참조로서 삽입된다.The vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods thereof are described in Sambrook et al. , Molecular Cloning, A Laboratory Manual , Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001), which is incorporated herein by reference.

본 발명의 재조합 발현벡터를 이용하여 형질전환된 효모 세포의 제조는 당업계에 통상적으로 공지된 유전자 전이방법에 의해 실시될 수 있다. 예를 들어, 전기천공법(electroporation), 리튬 아세테이트/DMSO 방법(Hill, et al., (1991), DMSO-enhanced whole cell yeast transformation. Nucleic Acids Res. 19, 5791), 리포좀-매개 전이방법(Wong, et al., 1980), 레트로바이러스-매개 전이방법(Chen, et al., (1990), J. Reprod. Fert. 41:173-182; Kopchick, et al., (1991) Methods for the introduction of recombinant DNA into chicken embryos. In Transgenic Animals, ed. N.L. First & F.P. Haseltine, pp.275-293, Boston; Butterworth-Heinemann; Lee, M.-R. and Shuman, R. (1990) Proc. 4th World Congr. Genet. Appl. Livestock Prod. 16, 107-110) 등을 이용하여 실시하며, 가장 바람직하게는 리튬 아세테이트/DMSO 방법을 이용하여 실시한다.The production of transformed yeast cells using the recombinant expression vector of the present invention can be carried out by gene transfer methods commonly known in the art. For example, electroporation, lithium acetate / DMSO method (Hill, et al ., (1991), DMSO-enhanced whole cell yeast transformation. Nucleic Acids Res. 19, 5791), liposome-mediated transfer methods ( Wong, et al., 1980), retrovirus-mediated transfer method (Chen, et al., (1990), J. Reprod. Fert. 41: 173-182; Kopchick, et al., (1991) Methods for the introduction of recombinant DNA into chicken embryos.In Transgenic Animals, ed.NL First & FP Haseltine, pp. 275-293, Boston; Butterworth-Heinemann; Lee, M.-R. and Shuman, R. (1990) Proc. 4th World Congr. Genet. Appl. Livestock Prod. 16, 107-110) and the like, most preferably using the lithium acetate / DMSO method.

한편, 본 발명의 발현대상물질 단백질을 유효성분으로써 유전자 도입에 이용하기 위해 발현대상물질 단백질이 효과적으로 세포 내로 침투할 수 있어야 한다. 예를 들어, 상술한 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 단백질(Tn-1); DLD3 단백질(Tn-4); 또는 MSN2 단백질(Tn-5)을 유효성분으로 이용하는 경우, 단백질 운반 도메인(PTD: protein transduction domain)을 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 단백질(Tn-1); DLD3 단백질(Tn-4); 또는 MSN2 단백질(Tn-5)에 부착시키는 것이 바람직하다. 즉, 유효성분으로서 본 발명의 불활성화된 CMP2 또는 IMD4 단백질(Tn-1); DLD3 단백질(Tn-4); 또는 MSN2 단백질(Tn-5)을 세포 내로 도입(permeable peptide transduction)하기 위하여 단백질 운반 도메인(PTD: protein transduction domain)을 상기 단백질과 융합하여 융합 단백질을 만든다. 상기 단백질 운반 도메인(PTD)은 라이신/아르기닌 등 기본 아미노산 잔기들을 주로 포함하고 있어서 이와 융합된 단백질들을 세포막을 투과하여 세포내로 침투시키는 역할을 한다. 상기 단백질 운반 도메인(PTD)은 바람직하게는 HIV-1 Tat 단백질, 드로소필라 안테나페디아의 homeodomain, HSV VP22 전사조절단백질, vFGF에서 유도된 MTS 펩타이드, 페네트라틴, 트랜스포탄 또는 Pep-1 펩타이드에서 유래된 서열을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
On the other hand, in order to use the expression target protein of the present invention as an active ingredient to introduce the gene should be able to effectively penetrate into the cell. For example, the above-mentioned inactivated CMP2 or IMD4 protein (Tn-1); DLD3 protein (Tn-4); Or when using MSN2 protein (Tn-5) as an active ingredient, the protein transduction domain (PTD) is inactivated CMP2 or IMD4 protein (Tn-1); DLD3 protein (Tn-4); Or to the MSN2 protein (Tn-5). That is, the inactivated CMP2 or IMD4 protein (Tn-1) of the present invention as an active ingredient; DLD3 protein (Tn-4); Alternatively, a protein transduction domain (PTD) is fused with the protein to form a fusion protein to introduce MSN2 protein (Tn-5) into the cell (permeable peptide transduction). The protein transport domain (PTD) mainly contains basic amino acid residues such as lysine / arginine, and serves to permeate the proteins fused therewith into the cell through the cell membrane. The protein transport domain (PTD) is preferably in the HIV-1 Tat protein, the homeodomain of the drosophila antennafedia, the HSV VP22 transcriptional regulator protein, the MTS peptide derived from vFGF, the penetratin, the transpotane or the Pep-1 peptide. Including but not limited to sequences derived.

본 발명의 특징 및 이점을 요약하면 다음과 같다:The features and advantages of the present invention are summarized as follows:

(a) 본 발명은 불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 에탄올-저항성 형질변형 효모 균주 및 이의 용도에 관한 것이다.(a) The present invention relates to an inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or ethanol-resistant transformed yeast strains comprising the MSN2 gene (Tn-5) and uses thereof.

(b) 본 발명의 효모 균주들은 고농도 에탄올, 바람직하게는 10-15% 에탄올에서 성장할 수 있는 효모 균주다.(b) Yeast strains of the present invention are yeast strains that can grow in high concentration ethanol, preferably 10-15% ethanol.

(c) 본 발명의 효모 균주들은 고 에탄올 저항성을 보유함으로써 향후 통합공정에서 에탄올을 보다 효율적으로 생산할 수 있다.
(c) The yeast strains of the present invention have high ethanol resistance, so that ethanol can be produced more efficiently in a future integrated process.

도 1은 트랜스포존에 의해 돌연변이 유발된 효모 DNA 라이브러리를 이용한 사카로마이세스 세레지비에 L3262의 형질전환 과정을 나타내는 도식이다.
도 2는 사카로마이세스 세레지비에 트랜스포존 돌연변이체들의 에탄올 저항성을 조사하기 위한 성장 어세이 결과이다.
도 3은 트랜스포존 삽입 위치를 나타내는 도식이다. 트랜스포존 삽입 위치는 3개의 에탄올-저항성 스트레인으로부터 회복된 트랜스포존의 시퀀싱을 통해 결정하였다. 주변 유전자 위치(genetic loci)가 보여진다.
도 4는 트랜스포존에 의해 영향받은 유전자들의 발현을 나타내는 결과이다. 대조군 L3262로부터 추출한 총 RNA를 이용하여 노던 블롯 분석을 실시하였다. 스캐닝 밀도측정기(scanning densitometer)를 이용하여 시그널을 상대적으로 정량하고 ACT1으로 표준화하였으며, % 대조군으로 제시하였다.
도 5는 SGKO 돌연변이체들의 에탄올-저항성을 나타내는 성장 어세이 결과이다. 10배씩 연속적으로 희석된 SGKO 돌연변이체들을 0%, 10%, 12.5% 및 15% 에탄올을 포함하는 YPD 플레이트에 스팟팅한 후, 30℃에서 1일(0%), 3일(10%), 4일(12.5%) 또는 5일(15%) 동안 성장시킨 결과이다.
도 6은 보충(complementation)에 의한 스트레스 민감성 회복을 보여주는 성장 어세이 결과이다. 10배씩 연속적으로 희석된 보충된 스트레인들을 0% 및 10% 에탄올을 포함하는 YPD 플레이트에 스팟팅한 후, 30℃에서 1일(0%) 또는 4일(10%) 동안 성장시킨 결과이다. 대조군 스트레인들은 pRS316을 Tn 돌연변이체들에 형질전환시킴으로써 제조하였다. IMD4 유전자가 GAPDH 프로모터 조절 하에 위치하기 때문에, IMD4 대조군으로서 pRS316-GAPDH를 Tn1에 형질전환시켰다.
도 7은 스트레스 민감성에 대한 과다-발현의 효과를 관찰한 결과이다. 10배씩 연속적으로 희석된 과다-발현 스트레인들을 0% 및 10% 에탄올을 포함하는 YPD 플레이트에 스팟팅한 후, 30℃에서 1일(0%) 또는 4일(10%) 동안 성장시킨 결과이다. 대조군 스트레인들은 pRS316-GAPDH을 L3262에 형질전환시킴으로써 제조하였다.
도 8은 Tn 돌연변이체들의 발효 프로파일을 보여주는 그래프이다. 지수적으로 성장하는 세포(0.5 OD600)를 30℃에서 30% 글루코오스 및 6% 에탄올이 보충된 YPD 배지에서 성장시켰다. 발효 동안 세포 성장(도 8A) 및 에탄올 생산(도 8B)을 모니터링하였다. 심볼: L3262, 빈 삼각형; Tn1, 채워진 삼각형; Tn4, 채워진 다이아몬드; 및 Tn5, 빈 다이아몬드.
1 is a diagram showing the transformation process of Saccharomyces cerevisiae L3262 using a yeast DNA library mutated by transposon.
2 is Saccharomyces Growth assay results for investigating the ethanol resistance of the seregivier transposon mutants.
3 is a diagram showing a transposon insertion position. The transposon insertion site was determined through sequencing of transposons recovered from three ethanol-resistant strains. Peripheral genetic loci are shown.
4 is a result showing expression of genes affected by transposon. Northern blot analysis was performed using total RNA extracted from control L3262. Signals were relatively quantified using a scanning densitometer and normalized to ACT1 and presented as a% control.
5 is a growth assay result showing ethanol-resistance of SGKO mutants. SGKO mutants serially diluted 10-fold were spotted on YPD plates containing 0%, 10%, 12.5% and 15% ethanol, followed by 1 day (0%), 3 days (10%) at 30 ° C, This is the result of growing for 4 days (12.5%) or 5 days (15%).
6 is a growth assay result showing recovery of stress sensitivity by complementation. Supplemented strains, serially diluted 10-fold, were spotted on YPD plates containing 0% and 10% ethanol and then grown at 30 ° C. for 1 day (0%) or 4 days (10%). Control strains were prepared by transforming pRS316 to Tn mutants. Since the IMD4 gene is located under the control of the GAPDH promoter, pRS316-GAPDH was transformed into Tn1 as an IMD4 control.
7 shows the results of observing the effect of over-expression on stress sensitivity. 10-fold serially diluted over-expressing strains were spotted on YPD plates containing 0% and 10% ethanol and then grown at 30 ° C. for 1 day (0%) or 4 days (10%). Control strains were prepared by transforming pRS316-GAPDH to L3262.
8 is a graph showing the fermentation profile of Tn mutants. Exponentially growing cells (0.5 OD 600 ) were grown in YPD medium supplemented with 30% glucose and 6% ethanol at 30 ° C. Cell growth (FIG. 8A) and ethanol production (FIG. 8B) were monitored during fermentation. Symbol: L3262, empty triangle; Tn1, filled triangle; Tn4, filled diamond; And Tn5, an empty diamond.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. These examples are only for illustrating the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples in accordance with the gist of the present invention. .

실시예Example

실험재료 및 실험방법Materials and Experiments

균주, 배지 및 배양 조건Strains, Media and Culture Conditions

본 연구에서 균주, 파괴된 유전자 및 트랜스포존-삽입위치는 표 1 및 도 3에 기재되어 있다. 사카로미세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) L3262(MAT-αura3-52 leu2-3, 112 his4-34: 한국생명공학연구원 제공)를 숙주 균주로 이용하였다. 사카로미세스 세레지비에를 YPD 배지(1% 박토 효모 추출물, 2% 박토 펩톤, 2% 덱스트로오스, w/v; Difco, MI)에서 30℃로 배양하였다. 사카로미세스 세레지비에 형질전환체를 SD-루이신 배지[0.67% Difco YNB(yeast nitrogen base; 아미노산 부재), 2% 글루코오스, 0.069% 보충 혼합물(complete supplement mixture, CSM)-leu : MP, OH) 에서 선택하였다. 플라스미드 구축을 위해, E. coli DH5α(Stratagene, CA)를 숙주로 이용하여 100 mg/l의 암피실린(Sigma-Aldrich, MO)이 보충된 루리아-베르타니 배지(LB): Difco, MI)에서 37℃ 배양시켰다.
Strains, disrupted genes and transposon-insertion sites in this study are described in Table 1 and FIG. 3. Saccharomyces cerevisiae L3262 ( MAT-αura3-52 leu2-3, 112 his4-34 : provided by Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology) was used as the host strain. Saccharomyces ceresevier was incubated at 30 ° C. in YPD medium (1% Bacteria yeast extract, 2% Bactobacillus peptone, 2% dextrose, w / v; Difco, MI). Saccharomyces cerevisiae transformants were transformed into SD-Leucine medium [0.67% Difco YNB (yeast nitrogen base; no amino acid), 2% glucose, 0.069% complete supplement mixture (CSM) -leu: MP, OH ). For plasmid construction, E. Coli DH5α (Stratagene, Calif.) was used as a host and incubated at 37 ° C in Luria-Bertani medium (LB): Difco, MI supplemented with 100 mg / l Ampicillin (Sigma-Aldrich, Mo.).

트랜스포존 돌연변이법Transposon mutagenesis

트랜스포존의 임의적 삽입(random insertion)에 의해 mTn3-lacZ/LEU2를 가지는 사카로미세스 세레지비에 지놈 라이브러리 풀을 예일지놈분석센터(Yale Genome Analysis Center, New Haven, CT: htt p://ygac.med.yale.edu/mtn/reagent)로부터 얻었다. mTn3-돌연변이된 지놈 라이브러리 풀로부터 추출한 플라스미드 DNA를 NotI으로 절단하여 사카로미세스 세레지비에 L3262의 형질전환을 위해 이용하였다. 효모 형질전환을 리튬 아세테이트 방법으로 실시하였다. 형질전환체를 SD-루이신 배지에서 선택하였다(도 1).
Saccharomyces ceresevier genome library pools with mTn3- lacZ / LEU2 by random insertion of transposons were loaded into the Yale Genome Analysis Center (New Haven, CT: htt p: //ygac.med). from .yale.edu / mtn / reagent ). Plasmid DNA extracted from the mTn3-mutated genome library pool was digested with Not I and used for transformation of Saccharomyces cerevisiae L3262. Yeast transformation was carried out by the lithium acetate method. Transformants were selected in SD-Leucine medium (FIG. 1).

에탄올-저항성(tolerant) 돌연변이체의 분리Isolation of Ethanol-Tolerant Mutants

형질전환체들을 YPD 배지 및 12.5% 에탄올을 포함한 YPD 배지 플레이트에 두 쌍으로(replica) 플레이팅하여 30℃에서 48시간 동안 배양하였다. 모든 배지 조건에서 잘 자랄 수 있는 돌연변이체들을 선택하였다. 이들 돌연변이체들을 선택하기 위해 YPD 배지에서 OD600값 1까지 배양한 후, 살균 수로 연속적으로 10배씩 희석시켰다. 각 희석액의 분취액(5 ㎕)을 에탄올이 없거나, 또는 10%, 12.5%, 15% 에탄올을 함유한 YPD 아가(Difco, MI) 에 플레이팅하고 30℃에서 3-6일 동안 배양하였다. 성장 어세이를 세 번에 걸쳐서(triplicate) 실시하였다. 대조군 균주와 비교하여 에탄올을 함유한 YPD 플레이트에서 잘 자랄 수 있는 돌연변이체들을 에탄올-저항성 돌연변이체로 최종적으로 선택하였다. 이후, 돌연변이체들을 YPD 플레이트에 플레이팅하여 30℃에서 배양하였다.
Transformants were plated in two pairs on YPD medium and YPD medium plates containing 12.5% ethanol and incubated at 30 ° C. for 48 hours. Mutants were selected that could grow well in all media conditions. These mutants were incubated to OD 600 value 1 in YPD medium and then serially diluted 10-fold with sterile water. Aliquots (5 μl) of each dilution were plated in YPD agar (Difco, MI) containing no ethanol or 10%, 12.5%, 15% ethanol and incubated at 30 ° C. for 3-6 days. Growth assays were performed in triplicates. Mutants that could grow well in YPD plates containing ethanol compared to the control strain were finally selected as ethanol-resistant mutants. Mutants were then plated on YPD plates and incubated at 30 ° C.

에탄올-저항성 표현형에 관련된 유전자의 동정Identification of genes involved in the ethanol-resistant phenotype

에탄올-저항성 돌연변이체에서 lacZ 서열에 인접한 lacZ 서열을 이용한 플라스미드 회수(plasmid rescuring)에 의해 mTn3-lacZ/LEU2 삽입 위치를 결정하였다. 복제 원점(origin of replication; ori)을 도입하기 위해, URA3로 표시된 플라스미드(회수 플라스미드; pRSQ2-URA3, 예일지놈분석센터 제공)가 lacZ 서열의 플라스미드-유래(borne) 카피 및 트랜스포존-유래 카피 간의 재조합에 의해 트랜스포존의 일부로 대체된다. 이들 형질전환체로부터 효모 DNA를 회수하여 적절한 효소(EcoRI, SalI, HindIII, PstI 또는 KpnI)로 절단하였다. 이후 절단된 단편들을 원형화시켜 E. coli DH5α에서 회복시켰다. 얻어진 플라스미드를 트랜스포존의 5’ 말단에 상보적인 lacZ 프라이머를 이용하여 시퀀싱하였으며 이용된 프라이머 서열은 다음과 같다: 5’-GTTTTCCCAGTCACGAC-3’. 사카로미세스 지놈 데이터베이스의 BLAST 서버(http://www.yeastgenome.org/)를 이용하여 트랜스포존이 삽입된 유전자들을 분석하였다.
The mTn3- lacZ / LEU2 insertion site was determined by plasmid rescuring using the lacZ sequence adjacent to the lacZ sequence in ethanol-resistant mutants. To introduce the origin of replication ( ori ), a plasmid designated as URA3 (recovery plasmid; pRSQ2-URA3, provided by Yale Genome Analysis Center) was used to recombine between plasmid-borne copies of the lacZ sequence and transposon-derived copies. Replaced by part of the transposon. Yeast DNA was recovered from these transformants and digested with appropriate enzymes ( EcoR I, Sal I, Hind III, Pst I or Kpn I). The cut fragments were then circularized to E. recovery from coli DH5α. The resulting plasmid was sequenced using lacZ primers complementary to the 5 'end of the transposon and the primer sequences used were as follows: 5'-GTTTTCCCAGTCACGAC-3'. The transposon-inserted genes were analyzed using a BLAST server ( http://www.yeastgenome.org/ ) of the Saccharomyces genome database.

노던 블롯 분석Northern blot analysis

총 RNAs가 추출되어 15 ㎍을 이용하였다. 프로브로 이용된 DNA 단편들은 L3263 게놈 DNA로부터 적절한 유전자-특이적 프라이머들을 이용한 PCR을 통해 제조하였다. 정제된 PCR 단편들은 랜덤 프라이머를 이용하여 32P-dCTP(GE Healthcare, Buckinghamshire, UK)로 표지되었다. 이후 과정들은 이전에 기재된 바와 같이 실시하였다(Adams, A., D. E. Gottschling, C. A. Kaiser, and T. Stearns. Methods in yeast genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.(1997)). ACT1은 내적 대조군으로 이용하였다. 밴드 강도는 NIH image J, version 1.61을 이용하여 정량하였다. 각 유전자에 대한 실험들은 세 번에 걸쳐서 실시하였다.
Total RNAs were extracted and used 15 μg. DNA fragments used as probes were prepared by PCR using appropriate gene-specific primers from L3263 genomic DNA. Purified PCR fragments were labeled with 32 P-dCTP (GE Healthcare, Buckinghamshire, UK) using random primers. The procedures were then performed as previously described (Adams, A., DE Gottschling, CA Kaiser, and T. Stearns. Methods in yeast genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. (1997)). ACT1 was used as an internal control. Band intensities were quantified using NIH image J, version 1.61. Experiments for each gene were performed three times.

유전자 클로닝 및 분석 방법들Gene Cloning and Analysis Methods

과다발현 실험을 위해, 동정된 유전자들의 ORFs(open reading frames)가 pRS316-GAPDH(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase) 내로 클로닝되었다. 보충 실험(complementation experiments)을 위해, 프로모터 및 종결 서열(terminator sequences)과 융합된 ORFs을 pRS316 벡터에 서브클로닝하였다. 증폭된 산물 및 벡터를 적합한 제한 효소로 절단한 후, E. coli DH5α에 형질전환시켰다. 이용된 프라이머 쌍 및 얻어진 플라스미드는 표 2에 기재되어 있다. 클론들은 시퀀싱을 통해 확인하였으며, 사카로미세스 세레비지에(S. cerevisiae) L3262 또는 상응하는 트랜스포존 돌연변이체들에 형질전환시켰다.For overexpression experiments, open reading frames (ORFs) of the identified genes were cloned into glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (pRS316-GAPDH). For complementation experiments, ORFs fused with promoter and terminator sequences were subcloned into the pRS316 vector. Amplified products and vectors were digested with suitable restriction enzymes and then transformed into E. coli DH5α. The primer pairs used and the resulting plasmids are listed in Table 2. Clones were identified by sequencing and transformed into S. cerevisiae L3262 or the corresponding transposon mutants.

유전자들은 표준 프로토콜에 의해 제조된 게놈 DNA를 템플레이트로 이용하여 pfu DNA 폴리머라제에 의해 PCR-증폭되었다(Adams, A., D. E. Gottschling, C. A. Kaiser, and T. Stearns. Methods in yeast genetics. Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY.(1997)). PCR 단편들을 QIAquick 젤 추출 키트(Qiagen, Valencia, CA)로 정제하였다. 모든 PCR 컨스트럭트를 시퀀싱하여 확인하였다. ORF 중간에 존재하는 인트론으로 인하여, IMD4의 ORF는 역전사 (Reverse transcription, RT)-PCR을 통해 제조하였다. 이후, 단일-가닥 cDNA는 분리된 총 RNA로부터 AMV(Avian Myeloblastosis virus) 역전사 효소(Promega, Madson, WI)에 의해 합성하였다. 일 ㎍의 총 RNA, 1X 역전사 완충액[10 mM Tris-HCl(pH 9.0), 50 mM KCl, 0.1% 트라이톤 X-100], 1 mM 디옥시뉴클레오시드 트리포스페이트(dNTPs), 0.5 유니트의 RNase 억제제, 100 pmol/㎕의 특이적인 다운스트림 프라이머(IMD4-R; 표 1)을 포함하는 20 ㎕의 역전사 반응 혼합물과 15 유니트의 AMV 역전사 효소를 42℃에서 15분 동안 반응시키고, 99℃에서 5분 동안 열을 가한 후, 0-5℃에서 5분 동안 반응시켰다. PCR 조건은 다음과 같이 실시하였다: 95℃에서 3분 동안 변성시키는 단계; 35 사이클(95℃에서 1분 동안 변성, 65℃에서 1분 동안 어닐링, 및 72℃에서 2분 동안 연장하는 단계로 구성된 한 사이클)을 실시하는 단계; 및 72℃에서 10분 동안 최종적으로 연장하는 단계. 세포 성장은 Beckman DU730 분광광도계(Beckman Coulter, Fullerton, CA)를 이용하여 600 nm에서 측정하였으며, 혈구계측기(hemocytometry)로 모니터링하였다.
Genes were PCR-amplified by pfu DNA polymerase using genomic DNA prepared by standard protocols as a template (Adams, A., DE Gottschling, CA Kaiser, and T. Stearns.Methods in yeast genetics.Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY. (1997). PCR fragments were purified with QIAquick gel extraction kit (Qiagen, Valencia, CA). All PCR constructs were verified by sequencing. Due to the introns present in the middle of the ORF, the ORF of IMD4 was prepared via Reverse Transcription (RT) -PCR. Single-stranded cDNA was then synthesized by Avian Myeloblastosis virus (AMV) reverse transcriptase (Promega, Madson, WI) from isolated total RNA. 1 μg total RNA, 1 × reverse transcript buffer [10 mM Tris-HCl (pH 9.0), 50 mM KCl, 0.1% Triton X-100], 1 mM deoxynucleoside triphosphate (dNTPs), 0.5 unit of RNase inhibitor 20 μl reverse transcription reaction mixture containing 100 pmol / μl of specific downstream primer (IMD4-R; Table 1) and 15 units of AMV reverse transcriptase were reacted at 42 ° C. for 15 minutes and 5 minutes at 99 ° C. After the heat was applied, the reaction was carried out at 0-5 ° C. for 5 minutes. PCR conditions were performed as follows: denaturation at 95 ° C. for 3 minutes; Performing 35 cycles (one cycle consisting of denaturation at 95 ° C. for 1 minute, annealing at 65 ° C. for 1 minute, and extending at 72 ° C. for 2 minutes); And finally extending for 10 minutes at 72 ° C. Cell growth was measured at 600 nm using a Beckman DU730 spectrophotometer (Beckman Coulter, Fullerton, Calif.) And monitored by hemocytometry.

발효Fermentation

지수적으로 성장하는 세포를 수득하여 100 ml의 YPD30E6[30% 글루코오스 및 6%(v/v) 에탄올로 보충된 YP]로 옮겼다. 시작 세포 밀도는 0.3의 OD600 값으로 조정하였다. 세포를 120 rpm으로 흔들면서 30℃에서 배양하였다. 시료를 12시간 마다 취한 후, 세포 성장 및 에탄올 농도를 각각 세포 밀도 측정 및 HPLC(high-pressure liquid chromatography)를 이용하여 결정하였다. 시료를 60℃로 세팅된 Aminex HPX-87H 컬럼(Bio-Rad, Hercules, CA, USA)에 로딩하였다. 글루코오스 및 에탄올을 0.5 mM H2SO4를 이용하여 0.6 ml/분의 유동속도로 용출시켰다. 피크들은 굴절율(refractory index)에 의해 검출되고 지연시간(retention time)에 따라 동정되어 표준 곡선에 따라 정량화되었다. 세포 성장은 600 nm에서 광학밀도를 측정함으로써 모니터링하였다.
Exponentially growing cells were obtained and transferred to 100 ml of YPD30E6 [YP supplemented with 30% glucose and 6% (v / v) ethanol]. Starting cell density was adjusted to an OD 600 value of 0.3. The cells were incubated at 30 ° C with shaking at 120 rpm. After samples were taken every 12 hours, cell growth and ethanol concentration were determined using cell density measurements and high-pressure liquid chromatography (HPLC), respectively. Samples were loaded on an Aminex HPX-87H column (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) set at 60 ° C. Glucose and ethanol were eluted with 0.5 mM H 2 SO 4 at a flow rate of 0.6 ml / min. Peaks were detected by refractory index and identified according to retention time and quantified according to a standard curve. Cell growth was monitored by measuring optical density at 600 nm.

실험결과Experiment result

에탄올-저항성 돌연변이체들의 선택Selection of Ethanol-Resistant Mutants

약 3,000개의 형질전환체들을 루이신 원영양체(prototroph)로서 선택하였으며(도 1), YPD 배지 및 10% 에탄올을 포함한 YPD 배지 플레이트에 두 쌍으로(replica) 플레이팅하였다. 선택된 약 40개의 돌연변이체들을 30℃에서 3일 동안 배양한 후 대조군 균주(사카로미세스 세레비지에 L3262)과 비교하여 10% 에탄올을 포함한 YPD 플레이트에서 잘 성장한 돌연변이체들을 에탄올-저항성 스트레인으로 선택하였다. 선택된 40개의 돌연변이체들을 확인해 본 결과, 3개의 돌연변이체들이 에탄올-저항성 돌연변이체들로 최종 선택되어 Tn1, Tn4 및 Tn5로 명명되었다. 이들 돌연변이체들은 모두 대조군 균주와 비교하여 10%, 12.5% 또는 15% 에탄올을 포함한 YPD 플레이트에서 잘 성장하였다(도 2).
About 3,000 transformants were selected as leucine prototrophs (FIG. 1) and plated in pairs on YPD medium plates containing YPD medium and 10% ethanol. About 40 mutants selected were incubated at 30 ° C. for 3 days and then the control strain (Saccharomyces). Mutants that grew well on YPD plates containing 10% ethanol as compared to L3262) were selected as ethanol-resistant strains. As a result of identifying 40 mutants selected, three mutants were finally selected as ethanol-resistant mutants and named Tn1, Tn4 and Tn5. These mutants all grew well on YPD plates containing 10%, 12.5% or 15% ethanol compared to the control strain (FIG. 2).

저항성 돌연변이체들에서 트랜스포존 삽입 위치의 동정Identification of Transposon Insertion Sites in Resistant Mutants

각 저항성 돌연변이체들로부터 트랜스포존에 인접한 효모 염색체 DNA를 대장균에서 회수하여 시퀀싱(마크로젠, 한국)하였다. 동정된 유전자들의 트랜스포존 삽입 위치 및 기능을 표 1 및 도 3에 요약하여 기재하였다.Yeast chromosomal DNA adjacent to the transposon from each resistant mutant was recovered from E. coli and sequenced (Macrogen, Korea). The transposon insertion position and function of the identified genes are summarized in Table 1 and FIG. 3.

에탄올-저항성 표현형을 야기할 수 있는 동정된 유전자들.Identified genes that can give rise to an ethanol-resistant phenotype. 균주Strain 파괴된 유전자Destroyed genes 삽입 위치Insertion position aa 기능function cc Tn-1Tn-1 YML057W/CMP2
~
YML056C/IMD4
YML057W / CMP2
~
YML056C / IMD4
110 bp b




90 bp b



110 bp b




90 bp b



CMP2: 칼시뉴린 A; 칼시뉴린의 촉매 서브유닛의 이소형(CNA1)으로, Crz1p(스트레스-반응성 전사인자)를 조절하는 Ca++/칼모듈린-조절된 단백질 포스파타제이며, 다른 칼시뉴린 서브유닛은 CNB1.
IMD4: 이노신 모노포스페이트 디하이드로게나제; GMP 생합성의 첫 번째 단계를 촉매하는 단백질로, 사카로미세스 세레비지에에서는 4개의 유전자 패밀 리가 존재하여 항상 발현된다.
CMP2: Calcineurin A; The isotype (CNA1) of the catalytic subunit of calcineurin, Ca ++ / calmodulin-regulated protein phosphatase, which modulates Crz1p (stress-reactive transcription factor), and the other calcineurin subunit is CNB1.
IMD4: inosine monophosphate dehydrogenase; Saccharomyces, a protein that catalyzes the first stage of GMP biosynthesis In cerevisiae, four gene families are present and always expressed.
Tn-4Tn-4 YEL072W/RMD6
~
YEL071W/DLD3
YEL072W / RMD6
~
YEL071W / DLD3
946 bp b

-994 bp




946 bp b

-994 bp




RMD6 : 포자형성에 필요한 단백질

DLD3 : D-락테이트 디하이드로게나제; 레트로등급 레귤론의 한 부분으로, 마이토콘드리아 손상에 의해 자극되고 글루타메이트가 유일한 질소원인 조건에서 성장한 세포에서 감소되는 세포질 유전자들로 구성되어 있다.
RMD6 : protein required for sporulation

DLD3 : D-lactate dehydrogenase; As part of retrograde regulation, it consists of cytoplasmic genes that are stimulated by mitochondrial damage and are reduced in cells grown under conditions where glutamate is the only nitrogen source.
Tn-5Tn-5 YMR037C/MSN2YMR037C / MSN2 1152 bp1152 bp Msn4p에 관계된 전사 활성인자; 스트레스 조건에서 활성화되며, 그 결과 세포질에서 핵으로 전이(translocation)되며, 스트레스-반응성 유전자들의 DNA 내 반응 엘리먼트에 결합하여 이들의 발현을 유도한다.Transcriptional activators related to Msn4p; It is activated in stress conditions, resulting in translocation from the cytoplasm to the nucleus and binding to and inducing response of stress-reactive genes in the DNA.

a: 삽입 위치는 각 코딩 서열의 개시 ATG로부터의 위치이다.a: The insertion position is the position from the starting ATG of each coding sequence.

b: 삽입 위치는 각 코딩 서열의 종결 코돈으로부터의 위치이다.b: The insertion position is the position from the stop codon of each coding sequence.

c: 효모 지놈 데이터베이스(YGD)의 주석.
c: Annotation of the yeast genome database (YGD).

파괴된 유전자들의 동정Identification of destroyed genes

트랜스포존이 삽입된 위치는 다음과 같았다: Tn1, CMP2의 종결 부위 및 IMD4의 종결 부위; Tn4, RMD6의 종결 부위 및 DLD3의 프로모터 부위; 및 Tn5, MSN2의 ORF 부위. Tn1 및 Tn4에서 영향받은 유전자를 결정하고 Tn5에서 이의 파괴를 확인하기 위해, CMP2, IMD4, RMD6, DLD3 및 MSN2의 발현 레벨을 노던 블롯 분석을 통해 조사하였다(도 4). 대조군과 비교하여, CMP2 및 IMD4의 레벨은 각각 약 10% 및 20% 정도 더 낮았다. 대조군과 비교하여, DLD3의 레벨은 약 25% 정도 더 낮았지만, RMD6의 레벨은 변화가 없었기 때문에 RMD6는 향후 실험에서 제외시켰다. 예상한 바와 같이, MSN2의 발현은 검출되지 않았다. 따라서, 트랜스포존 삽입은 CMP2, IMD4 및 DLD3의 발현에 부분적으로 영향을 미쳤으며, MSN2의 발현을 완전하게 억제시켰다.
The position at which the transposon was inserted was as follows: Tn1, the termination site of CMP2 and the termination site of IMD4; Tn4, termination site of RMD6 and promoter site of DLD3; And Tn5, ORF site of MSN2. To determine the genes affected at Tn1 and Tn4 and to confirm their disruption at Tn5, expression levels of CMP2, IMD4, RMD6, DLD3 and MSN2 were examined via Northern blot analysis (FIG. 4). Compared to the control, the levels of CMP2 and IMD4 were about 10% and 20% lower, respectively. Compared to the control group, the level of DLD3 was about 25% lower, but RMD6 was excluded from future experiments because the level of RMD6 remained unchanged. As expected, no expression of MSN2 was detected. Thus, transposon insertion partially affected the expression of CMP2, IMD4 and DLD3 and completely inhibited the expression of MSN2.

에탄올-저항성에 대한 기여Contribution to Ethanol-Resistance

상술한 결과에 따르면, Tn1에서는 CMP2 및 IMD4가 동시에 하향-조절(co-down-regulation)되며, Tn4에서는 DLD3가 하향-조절되고, Tn5에서는 MSN2가 파괴되었음을 확인할 수 있었다. CMP2, IMD4, DLD3 및 MSN2의 하향-조절 또는 결실의 에탄올- 및/또는 열-저항성에 대한 기여도를 알아보기 위해, BY4741 백그라운드의 사카로미세스 세레비지에 단일 유전자 넉-아웃 (single gene knockout, SGKO) 라이브러리(collection library)로부터 얻어진 4개 유전자에 대한 넉-아웃 돌연변이체들을 이용하여 개별적으로 조사하였다. 상기 라이브러리가 허원기 박사(Seoul National University, Seoul, Korea)로부터 친절하게도 제공되었으며, 동정된 유전자의 확인에 이용되었다. 사카로미세스 세레비지에 BY4741 스트레인이 상술한 결실 돌연변이체들의 모 스트레인(mother strain)이었다. cmp2, imd4, dld3msn2의 배양물을 10%, 12.5% 및 15% 에탄올을 포함하는 YPD 플레이트에서 성장(spot-assay)시켰을 경우, 모든 결실 돌연변이체들의 성장이 대조군 BY4741 스트레인과 비교하여 조사된 모든 에탄올 농도에서 증대되었다(도 5). 그러므로, 4개의 유전자에 대한 SGKOs이 에탄올-저항성을 가진다는 것을 확인할 수 있었다. 또한, CMP2 및/또는 IMD4, 그리고 DLD3 추가적인 하향-조절이 에탄올 저항성에 중요하였다. 상술한 결과들은 RNA 발현 레벨 및 아마도 단백질 레벨(비록 확인되지 않았을 지라도)이 에탄올- 및 열-저항성을 부여하는 데 중요하다는 것을 의미한다.
According to the above results, it was confirmed that CMP2 and IMD4 are simultaneously down-regulated in Tn1, DLD3 is down-regulated in Tn4, and MSN2 is destroyed in Tn5. To determine the contribution to ethanol- and / or heat-resistance of down-regulation or deletion of CMP2, IMD4, DLD3 and MSN2, single gene knockout to Saccharomyces cerevisiae in the BY4741 background The knock-out mutants for the four genes obtained from the collection library were examined individually. The library was kindly provided by Dr. Hur Won (Seoul National University, Seoul, Korea) and used to identify the genes identified. Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain was the mother strain of the deletion mutants described above. When cultures of cmp2 , imd4 , dld3 and msn2 were spot- assayed on YPD plates containing 10%, 12.5% and 15% ethanol, the growth of all deletion mutants was examined compared to the control BY4741 strain. It was increased at all ethanol concentrations (FIG. 5). Therefore, it was confirmed that SGKOs for four genes have ethanol resistance. In addition, further down-regulation of CMP2 and / or IMD4, and DLD3 was important for ethanol resistance. The results mentioned above indicate that RNA expression levels and possibly protein levels (although not identified) are important for conferring ethanol- and heat-resistance.

보충(complementation)에 의한 저항성 확인Confirmation of resistance by supplementation

Tn1, Tn4 및 Tn5가 특정 유전자들의 결실 또는 동시에 하향-조절을 통해 에탄올-저항성을 획득한다는 사실은 상술한 유전자들의 보충이 상기 스트레스에 대한 세포의 민감성으로 다시 나타낼 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 고찰을 확인하기 위해, 프로모터, ORF 및 종결자(ORF +/ 700 bp)를 포함하는 증폭된 DNA 단편들을 pRS316 벡터에 클로닝하여 상응하는 Tn1, Tn4 및 Tn5 돌연변이체에 형질전환시킴으로써, IMD4를 제외한 각 유전자들을 자가적으로 발현시켰다(표 2). ORF 중간에 존재하는 인트론을 가지는 IMD4의 경우, RT-PCT을 실시하여 pRS316-GAPDH에 클로닝함으로써 전체 ORF를 얻은 후, GAPDH 프로모터의 조절 하에서 클로닝된 DNA를 과다발현시켰다. 대조군은 pRS316 벡터를 형질전환시킴으로써 구축하였다.(IMD4의 경우는 대조군 pRS316-GAPDH) 스팟 어세이(Spot assay)가 10% 에탄올을 포함하는 YPD 아가에서 실시하는 경우, 보충된 세포의 저항성은 Tn 돌연변이체들과 비교하여 현저하게 감소하였다(도 6).The fact that Tn1, Tn4 and Tn5 acquire ethanol-resistance through the deletion or simultaneous down-regulation of certain genes means that the supplementation of the genes described above can be represented again by the cell's sensitivity to the stress. To confirm this consideration, amplified DNA fragments containing promoter, ORF and terminator (ORF + / 700 bp) were cloned into pRS316 vector and transformed to the corresponding Tn1, Tn4 and Tn5 mutants, excluding IMD4. Each gene was autonomously expressed (Table 2). For IMD4 with introns present in the middle of the ORF, the entire ORF was obtained by cloning into pRS316-GAPDH by RT-PCT followed by overexpression of the cloned DNA under the control of the GAPDH promoter. The control was constructed by transforming the pRS316 vector. (Control pRS316-GAPDH for IMD4.) When the spot assay was performed on YPD agar containing 10% ethanol, the resistance of the supplemented cells was Tn mutation. It was significantly reduced compared to sieves (FIG. 6).

본 연구에서 이용된 올리고뉴클레오타이드.Oligonucleotides Used in the Study. 올리고뉴클레오타이드Oligonucleotides 서열(5’-> 3’)Sequence (5 '-> 3') 과다-발현 실험Over-expression Experiment CMP2-F
CMP2-R
IMD4-F
IMD4-R
DLD3-F
DLD3-R
MSN2-F
MSN2-R
CMP2-F
CMP2-R
IMD4-F
IMD4-R
DLD3-F
DLD3-R
MSN2-F
MSN2-R
CGCGGATCCATGTCTTCAGACGCTATA
CGCCTTAAGCTATTTGCTATCATTCTT
CGCGGATCCATGAGTGCTGCTCCATTG
CGGGTCGACTCAATTGTATAGACGTTT
CGCGGATCCATGACGGCCGCACAT
CGGGTCGACTCAAATGTACTTGTA
CGCGGATCCATGACGGTCGACCATGAT
CGCCTTAAGTTAAAAAAATGGGGTCTA
CGC GGATCC ATGTCTTCAGACGCTATA
CGC CTTAAG CTATTTGCTATCATTCTT
CGC GGATCC ATGAGTGCTGCTCCATTG
CGGG TCGACT CAATTGTATAGACGTTT
CGC GGATCC ATGACGGCCGCACAT
CGG GTCGAC TCAAATGTACTTGTA
CGC GGATCC ATGACGGTCGACCATGAT
CGC CTTAAG TTAAAAAAATGGGGTCTA
보충(complementation) 실험Complementation experiment CMP2-FU
CMP2-RL
DLD3-FU
DLD3-RL
MSN2-FU
MSN2-RL
CMP2-FU
CMP2-RL
DLD3-FU
DLD3-RL
MSN2-FU
MSN2-RL
CGCGGATCCATGGCTGAGGTTCCTATGTTGTCT
CGCGGCCGCCTGCCGGTGCCGATGGTTTA
CGCGGATCCCTTTAAAGTGCTATG
CGGGTCGACTAGTCGCTTTAAAGT
CGCGGATCCCGGCCCGGAACGTACCTAAAG
CGCGGCCGCAAGCGCCATATAAAACATTGA
CGC GGATCC ATGGCTGAGGTTCCTATGTTGTCT
CG CGGCCG CCTGCCGGTGCCGATGGTTTA
CGC GGATCC CTTTAAAGTGCTATG
CGG GTCGAC TAGTCGCTTTAAAGT
CGC GGATCC CGGCCCGGAACGTACCTAAAG
CG CGGCCG CAAGCGCCATATAAAACATTGA

* 밑줄 친 서열은 제한효소 위치이다.
* Underlined sequences are restriction enzyme positions.

CMP2(10%까지) 및 IMD4(20%까지)의 동시 하향-조절, 그리고 DLD3의 하향-조절이 에탄올 저항성을 부여한다는 사실은 스트레스 저항성이 특정 유전자(들)의 발현 레벨이 중요하다는 것으로 추측될 수 있다. 이를 확인하기 위해, IMD4를 제외한 각 유전자의 ORF를 PCR-증폭하고 과다발현용 pRS316-GAPDH 벡터로 클로닝하여 L3262 스트레인으로 형질전환시켰다. pRS316-GAPDH 벡터는 대조군으로서 형질전환되었다. 에탄올에 대한 스팟 어세이(도 7)를 실시한 경우, 과다발현된 스트레인들은 일반적으로 대조군보다 에탄올에 대해 더욱 민감하였는데, 이는 에탄올-민감성에 대한 유전자량 효과(dosage effect)를 의미한다.
The fact that simultaneous down-regulation of CMP2 (up to 10%) and IMD4 (up to 20%), and down-regulation of DLD3 confer ethanol resistance, suggests that stress resistance is important for the expression level of specific gene (s). Can be. To confirm this, the ORF of each gene except IMD4 was PCR-amplified and cloned into the overexpression pRS316-GAPDH vector and transformed with L3262 strain. The pRS316-GAPDH vector was transformed as a control. When the spot assay for ethanol (FIG. 7) was performed, the overexpressed strains were generally more sensitive to ethanol than the control, indicating a dose effect on ethanol-sensitivity.

Tn 돌연변이체들의 발효 능력Fermentation Ability of Tn Mutants

일반적으로 에탄올-저항성 세포들은 고농도의 에탄올에서 세포 생존율이 높기 때문에 비-저항성 스트레인에 비해 더 많은 에탄올을 생산한다는 것으로 알려져 있다. 발효능력(fermentation capacity)을 30% 글루코오스를 포함하는 배치 배양에서 30℃로 조사하였을 때, 돌연변이체들의 증가된 성장(약 20%)에도 불구하고 대조군 스트레인과 돌연변이체들 간에 유의한 차이점이 발견되지 않았다(결과를 보이지 않음). 대조군 스트레인은 기본적으로 30% 글루코오스로부터 최대 9%의 에탄올을 생산할 수 있을 것으로 판단되며, 이는 증가된 에탄올 저항성의 효과로 보기 어렵다. 따라서, 최종적인 에탄올 역가(titer)가 9%를 초과하는 조건을 확립하는 것이 필요하였다. 이러한 면에서, 본 발명자들은 0.5의 OD600 값을 가지는 개시 세포 및 6% 에탄올을 포함하는 배양액에서 발효를 시작하였다. 도 8A 및 도 8B에서 볼 수 있듯이, Tn 돌연변이체들은 대조군과 비교하여 보다 빠르게 성장하였으며 더 많은 에탄올을 생산하였다.
In general, ethanol-resistant cells are known to produce more ethanol than non-resistive strains because of their high cell viability at high concentrations of ethanol. When fermentation capacity was examined at 30 ° C. in a batch culture containing 30% glucose, no significant differences were found between the control strain and the mutants despite the increased growth of the mutants (about 20%). Did not show results. The control strain is basically capable of producing up to 9% ethanol from 30% glucose, which is hardly seen as an effect of increased ethanol resistance. Thus, it was necessary to establish conditions where the final ethanol titer was greater than 9%. In this regard, we started fermentation in a culture medium containing 6% ethanol and starting cells with an OD 600 value of 0.5. As can be seen in Figures 8A and 8B, Tn mutants grew faster and produced more ethanol compared to the control.

추가논의사항Additional discussion

효모 및 다른 생명체에서, 스트레스에 대한 대부분의 세포내 경로는 조절되는 많은 유전자들로 재프로그래밍된다(K, 2005). 현재까지 많은 수의 연관 유전자들이 동정되었을 지라도, 시그널링 경로의 관점에서 에탄올 및 열을 포함하는 많은 스트레스 유발자들에 대한 저항성이 어떻게 획득되는 지에 대해서 거의 알려져 있지 않다. 일반적으로, 에탄올-저항성의 기작은 매우 복잡하고 전체적으로 조절되며, 연관된 경로들의 포괄적 관점을 통해 이해될 필요가 있는 것으로 받아들여 진다(Ma, et al., 2010; Yoshikawa, et al., 2009). 에탄올 및 열 스트레스 모두는 세포막 지질 조성을 유사하게 변화(Okuyama, et al., 1979; Suutari, et al., 1994)시키고 세포막 H+-ATPase 활성(Coote, et al., 1994) 열충격 단백질들을 인코딩하는 유전자들의 상향-조절(Ma, et al., 2010)을 감소시킨다. 상술한 결과들은 에탄올-저항성에 필요한 경로들이 열-저항성에 필요한 경로들과 중첩된다는 것을 나타낸다. 하지만, 지놈 전반에 걸친(genome-wide) 분석에 기반하여 제조된 스트레인들은 에탄올-저항성 또는 열-저항성 만을 나타냈다(Teixeira, et al., 2009; Yoshikawa, et al., 2009). 본 연구에서, 본 발명자들은 3,000개의 트랜스포존-매개된 파괴 돌연변이들을 스크리닝하여 에탄올에 대한 증가된 저항성을 가지는 다섯 개의 스트레인들을 분리하였다.In yeast and other organisms, most intracellular pathways for stress are reprogrammed with many genes that are regulated (K, 2005). Although a large number of related genes have been identified to date, little is known about how resistance to many stressors, including ethanol and heat, is obtained in terms of signaling pathways. In general, the mechanism of ethanol-resistance is considered to be very complex and globally regulated and needs to be understood through a comprehensive view of the pathways involved (Ma, et al. , 2010; Yoshikawa, et al. , 2009). Both ethanol and heat stress similarly alter cell membrane lipid composition (Okuyama, et al. , 1979; Suutari, et al. , 1994) and encode cell membrane H + -ATPase activity (Coote, et al. , 1994) heat shock proteins . Reduce up-regulation of genes (Ma, et al. , 2010). The above results indicate that the pathways necessary for ethanol-resistance overlap the pathways necessary for heat-resistance. However, strains produced based on genome-wide analysis showed only ethanol- or heat-resistance (Teixeira, et al. , 2009; Yoshikawa, et al. , 2009). In this study, we screened 3,000 transposon-mediated disruption mutations to isolate five strains with increased resistance to ethanol.

본 발명자들은 증가된 에탄올-저항성을 책임지는 4개의 유전자들(CMP2, IMD4, DLD3 및 MSN2)을 동정하였다. CMP2 및/또는 IMD4, 그리고 DLD3의 하향-조절은 에탄올-저항성을 주었다. 표 1 및 도 3에서 볼 수 있듯이, 트랜스포존은 영향받은 유전자들의 예상되는 조절 부위에 삽입되었다. 이는 트랜스포존 돌연변이유발법에 의해 발생된 라이브러리는 이론적으로 ORFs에만 영향을 가지는 SGKO 라이브러리에 포함된 클론의 수와 유사한 4,500개 이상의 클론들로 구성된다는 것을 의미한다. 본 연구에서, 본 발명자들은 이론적으로 필요한 클론 수보다 더 적은 3,000개의 클론으로 구성된 라이브러리를 이용하여 증가된 에탄올 저항성을 가지는 세 개의 스트레인(Tn1, Tn4 및 Tn5)을 분리하였다. 따라서, 적절한 클론 수를 포함하는 라이브러리를 스크리닝한다면, 증가된 저항성을 가지는 더 많은 수의 스트레인을 분리하는 것이 가능할 것이다. 영향받은 유전자들의 하향-조절을 나타내는 Tn1 및 Tn4의 분리는 트랜스포존 삽입방법이 아닌 SGKO 라이브러리를 이용하였다면 불가능했을 것이다. 본 발명자들의 지식으로는, 본 발명자들의 연구가 RNA 레벨이 에탄올-저항성에 대한 결정 인자라는 것을 처음으로 규명한 것이다.We identified four genes responsible for increased ethanol-resistance (CMP2, IMD4, DLD3 and MSN2). Down-regulation of CMP2 and / or IMD4, and DLD3 gave ethanol-resistance. As can be seen in Table 1 and Figure 3, transposons were inserted at the expected regulatory sites of the affected genes. This means that the library generated by transposon mutagenesis consists of more than 4,500 clones, which in theory is similar to the number of clones contained in the SGKO library that only affects ORFs. In this study, we isolated three strains (Tn1, Tn4 and Tn5) with increased ethanol resistance using a library of 3,000 clones which was theoretically less than the number of clones required. Thus, if screening libraries containing appropriate clone counts, it would be possible to isolate a larger number of strains with increased resistance. Isolation of Tn1 and Tn4, indicating down-regulation of affected genes, would not have been possible using the SGKO library, but not the transposon insertion method. To our knowledge, our study was the first to identify that RNA level is a determinant for ethanol-resistance.

하향-조절되는 Tn1의 경우, 본 발명자들은 하나의 유전자만 하향-조절되는 스트레인의 부재로 인해 상기 유전자가 실제로 스트레스 저항성을 담당하는 지 여부를 결정할 수 없었다. CMP2 유전자는 Crz1p(스트레스-반응 전사인자)를 조절하는 Ca2+/칼모듈린-의존성 포스파타제의 활성 서브유니트의 이소형인 칼시뉴린 A(calcineurin A)를 인코딩한다. 칼시뉴린은 Crz1p를 탈인산화시켜 세포질로부터 핵으로의 빠른 전이(translocation)을 야기한다. 이후, Crz1p는 세포 생존과 관련된 유전자들의 전사를 활성화시킨다(Cyert, 2003; Panadero, et al., 2007). CRZ1은 에탄올-유도된 칼시뉴린/Crz1 경로에서의 기능을 통해 에탄올 스트레스 하에서 세포 성장에 중요하다(Araki, et al., 2009). 한편, 칼시뉴린은 Msn2p의 분해를 증가시켜 스트레스-반응 엘리먼트(stress-response element, STRE)를 가지는 유전자들의 불충분한 유도를 야기한다(Takatsume, et al., 2010). 따라서, 칼시뉴린-Crz1p 경로가 효모에서 에탄올-보호성 기작으로 기능하는 지 여부는 논쟁의 여지가 있다. CMP2 넉-아웃이 증가된 에탄올 저항성을 초래한다는 본 발명의 결과는 후자를 지지한다. 한편, IMD4는 GMP 생합성의 첫 번째 단계를 촉매하는 이노신 모노포스페이트 디하이드로게나제(IMPDH)의 이소자임을 인코딩한다. 사카로미세스 세레비지에의 에탄올 저항성에 관련된 IMD4에 대한 보고는 없다. 하지만, 젖산 박테리아인 오에노코커스 오에니(Oenococcus oeni)에서 에탄올 스트레스는 IMPDH의 레벨을 감소시켜 니코틴아미드 뉴클레오타이드의 생산을 감소시킴으로써 글루타티온 환원효소의 유도를 초래하여 NADPH 레벨의 감소를 야기한다(Silveira, et al., 2004). 이는 레독스 밸런스의 유지가 에탄올 적응(ethanol adaptation)에 중요한 역할을 한다는 것을 의미한다(Bro, 2006; Silveira, et al., 2004). 따라서, 비록 IMD4의 기능이 사카로미세스 세레비지에에서 확인될 필요가 있을 지라도 CMP2 및 IMD4 모두가 에탄올 저항성에 중요할 것이다.In the case of down-regulated Tn1, we were unable to determine whether the gene was actually responsible for stress resistance due to the absence of a strain in which only one gene was down-regulated. The CMP2 gene encodes calcineurin A, an isotype of the active subunit of Ca 2+ / calmodulin-dependent phosphatase that regulates Crz1p (stress-responsive transcription factor). Calcineurin dephosphorylates Crz1p, causing rapid translocation from the cytoplasm to the nucleus. Crz1p then activates transcription of genes involved in cell survival (Cyert, 2003; Panadero, et al ., 2007). CRZ1 is important for cell growth under ethanol stress through its function in the ethanol-induced calcineurin / Crz1 pathway (Araki, et al. , 2009). Calcineurin, on the other hand, increases the degradation of Msn2p, causing insufficient induction of genes with stress-response elements (STRE) (Takatsume, et al. , 2010). Thus, whether the calcineurin-Crz1p pathway functions as an ethanol-protective mechanism in yeast is controversial. The results of the invention that CMP2 knock-out results in increased ethanol resistance support the latter. IMD4, on the other hand, encodes an isozyme of inosine monophosphate dehydrogenase (IMPDH), which catalyzes the first step in GMP biosynthesis. There are no reports of IMD4 related to ethanol resistance to Saccharomyces cerevisiae. However, in the lactic acid bacterium Oenococcus oeni , ethanol stress reduces the level of IMPDH and reduces the production of nicotinamide nucleotides, leading to the induction of glutathione reductase, leading to a decrease in NADPH levels (Silveira, et al. , 2004). This means that maintenance of the redox balance plays an important role in ethanol adaptation (Bro, 2006; Silveira, et al. , 2004). Therefore, both CMP2 and IMD4 will be important for ethanol resistance, although the function of IMD4 needs to be identified in Saccharomyces cerevisiae.

DLD3는 마이토콘드리아 손상에 의해 자극되어 발현되는 유전자들로 구성된 레트로등급 레귤론의 한 부분으로, D-락테이트 디하이드로게나제를 인코딩 한다. 현재까지 스트레스 저항성에 대한 이 유전자의 관련성에 대한 보고는 없다. DLD3 is part of a retrograde regulator consisting of genes that are stimulated and expressed by mitochondrial damage, encoding D-lactate dehydrogenase. To date, there is no report on the association of this gene with stress resistance.

MSN2는 일반적인 스트레스 반응을 조절하는 전사인자를 인코딩한다(Mart, et al., 1996; Schmitt, et al., 1996). Msn2p와 41%의 동일성을 가지는 Msn4p와 연계하여 Msn2p는 열 및 고농도 에탄올을 포함한 여러 스트레스에 반응하는 약 200개의 유전자들의 발현을 이들 유전자들의 프로모터에 위치한 스트레스-반응 엘리먼트(Stress-response element, STRE)에 결합함으로써 조절한다(Causton, et al., 2001; Gasch, et al., 2000; Mart, et al., 1996). MSN4 유전자 발현은 스트레스에 의해 유도되는 반면에, MSN2 유전자는 항상 발현된다(Gasch, et al., 2000). msn2 및 msn4의 단일염기 결실 돌연변이는 어떠한 표현형도 나타내지 않지만, msn2 및 msn4 이중 널 돌연변이(double null mutants)는 탄소원 결핍(starvation), 열충격, 삼투 스트레스 및 산화 스트레스에 과민반응성을 나타낸다. MSN2 및 MSN4 유전자의 과다-발현은 결핍 및 열 스트레스에 대한 민감성을 감소시킨다(Estruch, et al., 1993). 따라서, MSN2 및 MSN4는 비록 각각 특이 유전자들 및 특정 스트레스 조건에 따라 다를 지라도, 많은 생물학적 반응들에서 한 팀으로 기능한다(Fujita, et al., 2006). 에탄올 저항성과 관련하여, MSN2의 과다-발현은 세이크 효모 스트레인에서 에탄올 저항성을 촉진시키고 발효능을 증진시킨다(Watanabe, et al., 2009). 본 연구에서, MSN2 넉-아웃은 이전 연구들과는 상충하는 표현형(증가된 에탄올 저항성)을 나타냈다. Msn2p는 에탄올 저항성과 관련된 유전자들에 대한 음성 조절자로서 기능하는 것이 가능하다. 또한, Msn2p 및 Msn4p는 스트레스 반응에서 부분적으로 중복된(redundant) 기능을 가진다(Estruch, et al., 1993). 이런 맥락에서, 본 발명자들은 MSN4가 MSN2 넉-아웃 스트레인에서 MSN2를 대신하여 에탄올 스트레스 반응을 조절한다는 것을 제안한다.MSN2 encodes a transcription factor that regulates the general stress response (Mart, et al. , 1996; Schmitt, et al. , 1996). In conjunction with Msn4p, which has 41% identity with Msn2p, Msn2p expresses the expression of about 200 genes that respond to various stresses, including heat and high concentrations of ethanol. Regulation by binding to (Causton, et al. , 2001; Gasch, et al. , 2000; Mart, et al. , 1996). MSN4 gene expression is induced by stress, while MSN2 gene is always expressed (Gasch, et al. , 2000). Single base deletion mutants of msn2 and msn4 do not exhibit any phenotype, but msn2 and msn4 double null mutants are hypersensitive to carbon starvation, thermal shock, osmotic stress and oxidative stress. Over-expression of the MSN2 and MSN4 genes decreases susceptibility to deficiency and heat stress (Estruch, et al. , 1993). Thus, MSN2 and MSN4 function as a team in many biological responses, although depending on specific genes and specific stress conditions, respectively (Fujita, et al. , 2006). In relation to ethanol resistance, over-expression of MSN2 promotes ethanol resistance and enhances fermentation capacity in shake yeast strains (Watanabe, et al. , 2009). In this study, MSN2 knock-out showed a conflicting phenotype (increased ethanol resistance) with previous studies. Msn2p is able to function as a negative regulator of genes associated with ethanol resistance. In addition, Msn2p and Msn4p have a partially redundant function in the stress response (Estruch, et al. , 1993). In this context, we propose that MSN4 modulates the ethanol stress response in place of MSN2 in the MSN2 knock-out strain.

본 연구는 증가된 에탄올-저항성을 책임지는 4개의 유전자들(CMP2, IMD4, DLD3 및 MSN2)을 밝혔다. 상술한 표현형을 나타낸다는 보고는 아직까지 없었다. 상술한 유전들 간의 내적연관성(interrelationship)은 기재된(annotated) 기능들로부터 유추될 수 없었다. 하지만, CMP2 및 MSN2는 세포 경로에 포함되어 있는 것으로 알려져 있으며, 이를 통해 에탄올 저항성에 관계된 분자 기작을 이해하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 특히, 동정된 유일한 전사인자인 Msn2p는 에탄올 저항성을 책임지는 유전자들을 음적으로 조절하기 때문에 관심의 대상이다.The study revealed four genes responsible for increased ethanol-resistance (CMP2, IMD4, DLD3 and MSN2). There has been no report showing the above phenotype. The interrelationship between the aforementioned hereds could not be inferred from the annotated functions. However, CMP2 and MSN2 are known to be involved in the cellular pathway, which may help to understand the molecular mechanisms involved in ethanol resistance. In particular, Msn2p, the only transcription factor identified, is of interest because it negatively regulates the genes responsible for ethanol resistance.

결론적으로, 에탄올 스트레스에 대한 증가된 저항성을 가지는 스트레인을 개발하고자 하는 목적들 중 하나는 스트레스에 대한 저항성에 포함된 기작을 이해하는 것 이외에 산업적 적용에 대한 정보를 제공하는 것이다. 본 연구에서 동정된 신규한 유전자들은 에탄올 생산 능력의 측면에서 산업적 효모 스트레인을 개선하는 데 유용할 것이다. 또한, 본 연구는 트랜스포존 돌연변이유발법이 발현 레벨이 저항성 결정인자(tolerance determinant)인 유전자들의 동정에 특히 유용하다는 것을 실증하였다.
In conclusion, one of the aims of developing strains with increased resistance to ethanol stress is to provide information on industrial applications in addition to understanding the mechanisms involved in resistance to stress. The novel genes identified in this study will be useful for improving industrial yeast strain in terms of ethanol production capacity. In addition, this study demonstrated that transposon mutagenesis is particularly useful for the identification of genes whose expression levels are resistance determinants.

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

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ttgcatcaaa gaaaggttcc atcagtgctg agcatgggat cggtttccat 1380 aagaaaggta agttacacta caccagaagt gatattgaaa ttagatttat gaaggatatc 1440 Aaaaaatcact acgatccaaa tggaatctta aacccataca agtacatttg a 1491 <210> 4 <211> 2115 <212> DNA <213> Saccharomyces cerevisiae <400> 4 atgacggtcg accatgattt caatagcgaa gatattttat tccccataga aagcatgagt 60 agtatacaat acgtggagaa taataaccca aataatatta acaacgatgt tatcccgtat 120 tctctagata tcaaaaacac tgtcttagat agtgcggatc tcaatgacat tcaaaatcaa 180 gaaacttcac tgaatttggg gcttcctcca ctatctttcg actctccact gcccgtaacg 240 gaaacgatac catccactac cgataacagc ttgcatttga aagctgatag caacaaaaat 300 cgcgatgcaa gaactattga aaatgatagt gaaattaaga gtactaataa tgctagtggc 360 tctggggcaa atcaatacac aactcttact tcaccttatc ctatgaacga cattttgtac 420 aacatgaaca atccgttaca atcaccgtca ccttcatcgg tacctcaaaa tccgactata 480 aatcctccca taaatacagc aagtaacgaa actaatttat cgcctcaaac ttcaaatggt 540 aatgaaactc ttatatctcc tcgagcccaa caacatacgt ccattaaaga taatcgtctg 600 tccttaccta atggtgctaa ttcgaatctt 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Lys Ala Ser Thr Val Ala Ala Ala Asn Ser Thr Ala Thr          35 40 45 Glu Thr Ser Arg Asp Leu Thr Gln Tyr Thr Leu Asp Asp Gly Arg Val      50 55 60 Val Ser Thr Asn Arg Arg Ile Met Asn Lys Val Pro Ala Ile Thr Ser  65 70 75 80 His Val Pro Thr Asp Glu Glu Leu Phe Gln Pro Asn Gly Ile Pro Arg                  85 90 95 His Glu Phe Leu Arg Asp His Phe Lys Arg Glu Gly Lys Leu Ser Ala             100 105 110 Ala Gln Ala Ala Arg Ile Val Thr Leu Ala Thr Glu Leu Phe Ser Lys         115 120 125 Glu Pro Asn Leu Ile Ser Val Pro Ala Pro Ile Thr Val Cys Gly Asp     130 135 140 Ile His Gly Gln Tyr Phe Asp Leu Leu Lys Leu Phe Glu Val Gly Gly 145 150 155 160 Asp Pro Ala Thr Thr Ser Tyr Leu Phe Leu Gly Asp Tyr Val Asp Arg                 165 170 175 Gly Ser Phe Ser Phe Glu Cys Leu Ile Tyr Leu Tyr Ser Leu Lys Leu             180 185 190 Asn Phe Asn Asp His Phe Trp Leu Leu Arg Gly Asn His Glu Cys Lys         195 200 205 His Leu Thr Ser Tyr Phe Thr Phe Lys Asn Glu Met Leu His Lys Tyr     210 215 220 Asn Leu Asp Ile Tyr Glu Lys Cys Cys Glu Ser Phe Asn Asn Leu Pro 225 230 235 240 Leu Ala Ala Leu Met Asn Gly Gln Tyr Leu Cys Val His Gly Gly Ile                 245 250 255 Ser Pro Glu Leu Asn Ser Leu Gln Asp Ile Asn Asn Leu Asn Arg Phe             260 265 270 Arg Glu Ile Pro Ser His Gly Leu Met Cys Asp Leu Leu Trp Ala Asp         275 280 285 Pro Ile Glu Glu Tyr Asp Glu Val Leu Asp Lys Asp Leu Thr Glu Glu     290 295 300 Asp Ile Val Asn Ser Lys Thr Met Val Pro His His Gly Lys Met Ala 305 310 315 320 Pro Ser Arg Asp Met Phe Val Pro Asn Ser Val Arg Gly Cys Ser Tyr                 325 330 335 Ala Phe Thr Tyr Arg Ala Ala Cys His Phe Leu Gln Glu Thr Gly Leu             340 345 350 Leu Ser Ile Ile Arg Ala His Glu Ala Gln Asp Ala Gly Tyr Arg Met         355 360 365 Tyr Lys Asn Thr Lys Thr Leu Gly Phe Pro Ser Leu Leu Thr Leu Phe     370 375 380 Ser Ala Pro Asn Tyr Leu Asp Thr Tyr Asn Asn Lys Ala Ala Ile Leu 385 390 395 400 Lys Tyr Glu Asn Asn Val Met Asn Ile Arg Gln Phe Asn Met Thr Pro                 405 410 415 His Pro Tyr Trp Leu Pro Asp Phe Met Asp Val Phe Thr Trp Ser Leu             420 425 430 Pro Phe Val Gly Glu Lys Val Thr Glu Met Leu Val Ala Ile Leu Asn         435 440 445 Ile Cys Thr Glu Asp Glu Leu Glu Asn Asp Thr Pro Val Ile Glu Glu     450 455 460 Leu Val Gly Thr Asp Lys Lys Leu Pro Gln Ala Gly Lys Ser Glu Ala 465 470 475 480 Thr Pro Gln Pro Ala Thr Ser Ala Ser Pro Lys His Ala Ser Ile Leu                 485 490 495 Asp Asp Glu His Arg Arg Lys Ala Leu Arg Asn Lys Ile Leu Ala Val             500 505 510 Ala Lys Val Ser Arg Met Tyr Ser Val Leu Arg Glu Glu Thr Asn Lys         515 520 525 Val Gln Phe Leu Lys Asp His Asn Ser Gly Val Leu Pro Arg Gly Ala     530 535 540 Leu Ser Asn Gly Val Lys Gly Leu Asp Glu Ala Leu Ser Thr Phe Glu 545 550 555 560 Arg Ala Arg Lys His Asp Leu Ile Asn Glu Lys Leu Pro Pro Ser Leu                 565 570 575 Asp Glu Leu Lys Asn Glu Asn Lys Lys Tyr Tyr Glu Lys Val Trp Gln             580 585 590 Lys Val His Glu His Asp Ala Lys Asn Asp Ser Lys         595 600 <210> 6 <211> 524 <212> PRT <213> Saccharomyces cerevisiae <400> 6 Met Ser Ala Ala Pro Leu Asp Tyr Lys Lys Ala Leu Glu His Leu Lys   1 5 10 15 Thr Tyr Ser Ser Lys Asp Gly Leu Ser Val Gln Glu Leu Met Asp Ser              20 25 30 Thr Thr Arg Gly Gly Leu Thr Tyr Asn Asp Phe Leu Val Leu Pro Gly          35 40 45 Leu Val Asn Phe Pro Ser Ser Ala Val Ser Leu Gln Thr Lys Leu Thr      50 55 60 Lys Lys Ile Thr Leu Asn Thr Pro Phe Val Ser Ser Pro Met Asp Thr  65 70 75 80 Val Thr Glu Ala Asp Met Ala Ile Tyr Met Ala Leu Leu Gly Gly Ile                  85 90 95 Gly Phe Ile His His Asn Cys Thr Pro Lys Glu Gln Ala Ser Met Val             100 105 110 Lys Lys Val Lys Met Phe Glu Asn Gly Phe Ile Asn Ser Pro Ile Val         115 120 125 Ile Ser Pro Thr Thr Thr Val Gly Glu Val Lys Val Met Lys Arg Lys     130 135 140 Phe Gly Phe Ser Gly Phe Pro Val Thr Glu Asp Gly Lys Cys Pro Gly 145 150 155 160 Lys Leu Val Gly Leu Val Thr Ser Arg Asp Ile Gln Phe Leu Glu Asp                 165 170 175 Asp Ser Leu Val Val Ser Glu Val Met Thr Lys Asn Pro Val Thr Gly             180 185 190 Ile Lys Gly Ile Thr Leu Lys Glu Gly Asn Glu Ile Leu Lys Gln Thr         195 200 205 Lys Lys Gly Lys Leu Leu Ile Val Asp Asp Asn Gly Asn Leu Val Ser     210 215 220 Met Leu Ser Arg Ala Asp Leu Met Lys Asn Gln Asn Tyr Pro Leu Ala 225 230 235 240 Ser Lys Ser Ala Thr Thr Lys Gln Leu Leu Cys Gly Ala Ala Ile Gly                 245 250 255 Thr Ile Glu Ala Asp Lys Glu Arg Leu Arg Leu Leu Val Glu Ala Gly             260 265 270 Leu Asp Val Val Ile Leu Asp Ser Ser Gln Gly Asn Ser Val Phe Gln         275 280 285 Leu Asn Met Ile Lys Trp Ile Lys Glu Thr Phe Pro Asp Leu Glu Ile     290 295 300 Ile Ala Gly Asn Val Ala Thr Arg Glu Gln Ala Ala Asn Leu Ile Ala 305 310 315 320 Ala Gly Ala Asp Gly Leu Arg Ile Gly Met Gly Ser Gly Ser Ile Cys                 325 330 335 Ile Thr Gln Glu Val Met Ala Cys Gly Arg Pro Gln Gly Thr Ala Val             340 345 350 Tyr Asn Val Cys Gln Phe Ala Asn Gln Phe Gly Val Pro Cys Met Ala         355 360 365 Asp Gly Gly Val Gln Asn Ile Gly His Ile Thr Lys Ala Leu Ala Leu     370 375 380 Gly Ser Ser Thr Val Met Met Gly Gly Met Leu Ala Gly Thr Thr Glu 385 390 395 400 Ser Pro Gly Glu Tyr Phe Tyr Lys Asp Gly Lys Arg Leu Lys Ala Tyr                 405 410 415 Arg Gly Met Gly Ser Ile Asp Ala Met Gln Lys Thr Gly Asn Lys Gly             420 425 430 Asn Ala Ser Thr Ser Arg Tyr Phe Ser Glu Ser Asp Ser Val Leu Val         435 440 445 Ala Gln Gly Val Ser Gly Ala Val Val Asp Lys Gly Ser Ile Lys Lys     450 455 460 Phe Ile Pro Tyr Leu Tyr Asn Gly Leu Gln His Ser Cys Gln Asp Ile 465 470 475 480 Gly Cys Glu Ser Leu Thr Ser Leu Lys Glu Asn Val Gln Asn Gly Glu                 485 490 495 Val Arg Phe Glu Phe Arg Thr Ala Ser Ala Gln Leu Glu Gly Gly Val             500 505 510 His Asn Leu His Ser Tyr Glu Lys Arg Leu Tyr Asn         515 520 <210> 7 <211> 496 <212> PRT <213> Saccharomyces cerevisiae <400> 7 Met Thr Ala Ala His Pro Val Ala Gln Leu Thr Ala Glu Ala Tyr Pro   1 5 10 15 Lys Val Lys Arg Asn Pro Asn Phe Lys Val Leu Asp Ser Glu Asp Leu              20 25 30 Ala Tyr Phe Arg Ser Ile Leu Ser Asn Asp Glu Ile Leu Asn Ser Gln          35 40 45 Ala Pro Glu Glu Leu Ala Ser Phe Asn Gln Asp Trp Met Lys Lys Tyr      50 55 60 Arg Gly Gln Ser Asn Leu Ile Leu Leu Pro Asn Ser Thr Asp Lys Val  65 70 75 80 Ser Lys Ile Met Lys Tyr Cys Asn Asp Lys Lys Leu Ala Val Val Pro                  85 90 95 Gln Gly Gly Asn Thr Asp Leu Val Gly Ala Ser Val Pro Val Phe Asp             100 105 110 Glu Ile Val Leu Ser Leu Arg Asn Met Asn Lys Val Arg Asp Phe Asp         115 120 125 Pro Val Ser Gly Thr Phe Lys Cys Asp Ala Gly Val Val Met Arg Asp     130 135 140 Ala His Gln Phe Leu His Asp His Asp His Ile Phe Pro Leu Asp Leu 145 150 155 160 Pro Ser Arg Asn Asn Cys Gln Val Gly Gly Val Val Ser Thr Asn Ala                 165 170 175 Gly Gly Leu Asn Phe Leu Arg Tyr Gly Ser Leu His Gly Asn Val Leu             180 185 190 Gly Leu Glu Val Val Leu Pro Asn Gly Glu Ile Ile Ser Asn Ile Asn         195 200 205 Ala Leu Arg Lys Asp Asn Thr Gly Tyr Asp Leu Lys Gln Leu Phe Ile     210 215 220 Gly Ala Glu Gly Thr Ile Gly Val Val Thr Gly Val Ser Ile Val Ala 225 230 235 240 Ala Ala Lys Pro Lys Ala Leu Asn Ala Val Phe Phe Gly Ile Glu Asn                 245 250 255 Phe Asp Thr Val Gln Lys Leu Phe Val Lys Ala Lys Ser Glu Leu Ser             260 265 270 Glu Ile Leu Ser Ala Phe Glu Phe Met Asp Arg Gly Ser Ile Glu Cys         275 280 285 Thr Ile Glu Tyr Leu Lys Asp Leu Pro Phe Pro Leu Glu Asn Gln His     290 295 300 Asn Phe Tyr Val Leu Ile Glu Thr Ser Gly Ser Asn Lys Arg His Asp 305 310 315 320 Asp Glu Lys Leu Thr Ala Phe Leu Lys Asp Thr Thr Asp Ser Lys Leu                 325 330 335 Ile Ser Glu Gly Met Met Ala Lys Asp Lys Ala Asp Phe Asp Arg Leu             340 345 350 Trp Thr Trp Arg Lys Ser Val Pro Thr Ala Cys Asn Ser Tyr Gly Gly         355 360 365 Met Tyr Lys Tyr Asp Met Ser Leu Gln Leu Lys Asp Leu Tyr Ser Val     370 375 380 Ser Ala Ala Val Thr Glu Arg Leu Asn Ala Ala Gly Leu Ile Gly Asp 385 390 395 400 Ala Pro Lys Pro Val Val Lys Ser Cys Gly Tyr Gly His Val Gly Asp                 405 410 415 Gly Asn Ile His Leu Asn Ile Ala Val Arg Glu Phe Thr Lys Gln Ile             420 425 430 Glu Asp Leu Leu Glu Pro Phe Val Tyr Glu Tyr Ile Ala Ser Lys Lys         435 440 445 Gly Ser Ile Ser Ala Glu His Gly Ile Gly Phe His Lys Lys Gly Lys     450 455 460 Leu His Tyr Thr Arg Ser Asp Ile Glu Ile Arg Phe Met Lys Asp Ile 465 470 475 480 Lys Asn His Tyr Asp Pro Asn Gly Ile Leu Asn Pro Tyr Lys Tyr Ile                 485 490 495 <210> 8 <211> 704 <212> PRT <213> Saccharomyces cerevisiae <400> 8 Met Thr Val Asp His Asp Phe Asn Ser Glu Asp Ile Leu Phe Pro Ile   1 5 10 15 Glu Ser Met Ser Ser Ile Gln Tyr Val Glu Asn Asn Asn Pro Asn Asn              20 25 30 Ile Asn Asn Asp Val Ile Pro Tyr Ser Leu Asp Ile Lys Asn Thr Val          35 40 45 Leu Asp Ser Ala Asp Leu Asn Asp Ile Gln Asn Gln Glu Thr Ser Leu      50 55 60 Asn Leu Gly Leu Pro Pro Leu Ser Phe Asp Ser Pro Leu Pro Val Thr  65 70 75 80 Glu Thr Ile Pro Ser Thr Thr Asp Asn Ser Leu His Leu Lys Ala Asp                  85 90 95 Ser Asn Lys Asn Arg Asp Ala Arg Thr Ile Glu Asn Asp Ser Glu Ile             100 105 110 Lys Ser Thr Asn Asn Ala Ser Gly Ser Gly Ala Asn Gln Tyr Thr Thr         115 120 125 Leu Thr Ser Pro Tyr Pro Met Asn Asp Ile Leu Tyr Asn Met Asn Asn     130 135 140 Pro Leu Gln Ser Pro Ser Pro Ser Ser Val Pro Gln Asn Pro Thr Ile 145 150 155 160 Asn Pro Pro Ile Asn Thr Ala Ser Asn Glu Thr Asn Leu Ser Pro Gln                 165 170 175 Thr Ser Asn Gly Asn Glu Thr Leu Ile Ser Pro Arg Ala Gln Gln His             180 185 190 Thr Ser Ile Lys Asp Asn Arg Leu Ser Leu Pro Asn Gly Ala Asn Ser         195 200 205 Asn Leu Phe Ile Asp Thr Asn Pro Asn Asn Leu Asn Glu Lys Leu Arg     210 215 220 Asn Gln Leu Asn Ser Asp Thr Asn Ser Tyr Ser Asn Ser Ile Ser Asn 225 230 235 240 Ser Asn Ser Asn Ser Thr Gly Asn Leu Asn Ser Ser Tyr Phe Asn Ser                 245 250 255 Leu Asn Ile Asp Ser Met Leu Asp Asp Tyr Val Ser Ser Asp Leu Leu             260 265 270 Leu Asn Asp Asp Asp Asp Asp Thr Asn Leu Ser Arg Arg Arg Phe Ser         275 280 285 Asp Val Ile Thr Asn Gln Phe Pro Ser Met Thr Asn Ser Arg Asn Ser     290 295 300 Ile Ser His Ser Leu Asp Leu Trp Asn His Pro Lys Ile Asn Pro Ser 305 310 315 320 Asn Arg Asn Thr Asn Leu Asn Ile Thr Thr Asn Ser Thr Ser Ser Ser                 325 330 335 Asn Ala Ser Pro Asn Thr Thr Thr Met Asn Ala Asn Ala Asp Ser Asn             340 345 350 Ile Ala Gly Asn Pro Lys Asn Asn Asp Ala Thr Ile Asp Asn Glu Leu         355 360 365 Thr Gln Ile Leu Asn Glu Tyr Asn Met Asn Phe Asn Asp Asn Leu Gly     370 375 380 Thr Ser Thr Ser Gly Lys Asn Lys Ser Ala Cys Pro Ser Ser Phe Asp 385 390 395 400 Ala Asn Ala Met Thr Lys Ile Asn Pro Ser Gln Gln Leu Gln Gln Gln                 405 410 415 Leu Asn Arg Val Gln His Lys Gln Leu Thr Ser Ser His Asn Asn Ser             420 425 430 Ser Thr Asn Met Lys Ser Phe Asn Ser Asp Leu Tyr Ser Arg Arg Gln         435 440 445 Arg Ala Ser Leu Pro Ile Ile Asp Asp Ser Leu Ser Tyr Asp Leu Val     450 455 460 Asn Lys Gln Asp Glu Asp Pro Lys Asn Asp Met Leu Pro Asn Ser Asn 465 470 475 480 Leu Ser Ser Ser Gln Gln Phe Ile Lys Pro Ser Met Ile Leu Ser Asp                 485 490 495 Asn Ala Ser Val Ile Ala Lys Val Ala Thr Thr Gly Leu Ser Asn Asp             500 505 510 Met Pro Phe Leu Thr Glu Glu Gly Glu Gln Asn Ala Asn Ser Thr Pro         515 520 525 Asn Phe Asp Leu Ser Ile Thr Gln Met Asn Met Ala Pro Leu Ser Pro     530 535 540 Ala Ser Ser Ser Ser Thr Ser Leu Ala Thr Asn His Phe Tyr His His 545 550 555 560 Phe Pro Gln Gln Gly His His Thr Met Asn Ser Lys Ile Gly Ser Ser                 565 570 575 Leu Arg Arg Arg Lys Ser Ala Val Pro Leu Met Gly Thr Val Pro Leu             580 585 590 Thr Asn Gln Gln Asn Asn Ile Ser Ser Ser Ser Val Asn Ser Thr Gly         595 600 605 Asn Gly Ala Gly Val Thr Lys Glu Arg Arg Pro Ser Tyr Arg Arg Lys     610 615 620 Ser Met Thr Pro Ser Arg Arg Ser Ser Val Val Ile Glu Ser Thr Lys 625 630 635 640 Glu Leu Glu Glu Lys Pro Phe His Cys His Ile Cys Pro Lys Ser Phe                 645 650 655 Lys Arg Ser Glu His Leu Lys Arg His Val Arg Ser Val His Ser Asn             660 665 670 Glu Arg Pro Phe Ala Cys His Ile Cys Asp Lys Lys Phe Ser Arg Ser         675 680 685 Asp Asn Leu Ser Gln His Ile Lys Thr His Lys Lys His Gly Asp Ile     690 695 700

Claims (9)

불활성화된(inactivated) CMP2 또는 IMD4 유전자(Tn-1); DLD3 유전자(Tn-4); 또는 MSN2 유전자(Tn-5)를 포함하는 에탄올-저항성 형질변형 효모 균주.
Inactivated CMP2 or IMD4 gene (Tn-1); DLD3 gene (Tn-4); Or an ethanol-resistant transformed yeast strain comprising the MSN2 gene (Tn-5).
제 1 항에 있어서, 상기 불활성화는 트랜스포존에 의해 유발되는 것을 특징으로 하는 효모 균주.
2. The yeast strain of claim 1, wherein said inactivation is caused by transposon.
제 1 항에 있어서, 상기 형질변형 효모 균주는 5-15% 에탄올 농도 조건에서 성장할 수 있는 것을 특징으로 하는 효모 균주.
The yeast strain of claim 1, wherein the transformed yeast strain is capable of growing at 5-15% ethanol concentration conditions.
제 3 항에 있어서, 상기 형질변형 효모 균주는 12.5-15% 에탄올 농도 조건에서 성장할 수 있는 것을 특징으로 하는 효모 균주.
4. The yeast strain of claim 3, wherein the transformed yeast strain is capable of growing at 12.5-15% ethanol concentration conditions.
제 1 항에 있어서, 상기 형질변형은 사카로마이세스 종(Saccharomyces spp.), 시조사카로마이세스 종(Schizosaccharomyces spp.), 피키아 종(Pichia spp.), 파피아 종(Paffia spp.), 클루이베로미세스 종(Kluyveromyces spp.), 칸디다 종(Candida spp.), 탈라로미세스 종(Talaromyces spp.), 브레타노미세스 종(Brettanomyces spp.), 파키솔렌 종(Pachysolen spp.) 또는 데바리오미세스 종(Debaryomyces spp.) 효모 균주에서 실시하는 것을 특징으로 하는 효모 균주.
The method of claim 1, wherein the transformation is Saccharomyces spp., Schizosaccharomyces spp., Pichia spp., Paffia spp. , Cluj Vero MRS species (Kluyveromyces spp.), Candida species (Candida spp.), Tallahassee in MRS species (Talaromyces spp.), Brescia Gaetano MRS species (Brettanomyces spp.), Parkinson solren species (Pachysolen spp.) or Deva Rio Yeast strain, characterized in that carried out in the yeast strain Debaryomyces spp.
제 5 항에 있어서, 상기 형질변형은 사카로마이세스 종에서 실시하는 것을 특징으로 하는 효모 균주.
6. The yeast strain according to claim 5, wherein the transformation is carried out in Saccharomyces spp.
제 1 항의 형질변형 효모 균주를 에탄올로 대사될 수 있는 하나 이상의 기질을 포함하는 배양배지에서 배양하는 단계를 포함하는 에탄올 생산방법.
The ethanol production method comprising culturing the transformed yeast strain of claim 1 in a culture medium comprising one or more substrates that can be metabolized to ethanol.
제 7 항에 있어서, 상기 에탄올로 대사될 수 있는 기질은 C6 당(sugars)을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
8. The method of claim 7, wherein the substrate capable of metabolizing ethanol comprises C6 sugars.
제 8 항에 있어서, 상기 C6 당은 글루코오스인 것을 특징으로 하는 방법.9. The method of claim 8, wherein said C6 sugar is glucose.
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CN112752845A (en) * 2018-07-27 2021-05-04 丹尼斯科美国公司 Increased alcohol production from yeast producing increased amounts of active CRZ1 protein

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