KR20120116765A - Novel exoglucanase and the use thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A novel exoglucanase which is useful for bio-ethanol production and a manufacturing method of the bio-ethanol are provided to enhance cellulose decomposition activities. CONSTITUTION: A novel exoglucanase is represented by the sequence number 22(SEQ ID NO:22) or by the amino acid sequence of 24. The exoglucanase is revealed from penicillium calcoaceticus. The polynucleotide which codes the exoglucanase is represented by the base sequence of 25 or by the sequence number 23. The expression vector includes the polynucleotide which codes the exoglucanase. The expression vector additionally includes translational fusion partner(TFP). A manufacturing method of the exoglucanase comprises the following steps: cultivating transformant in which the expression vector is introduced to a host cell; and collecting exoglucanase from the culture material or supernatant. A manufacturing method of bio-ethanol comprises the following steps: obtaining transformant in which the expression vector is introduced to the host cell having ethanol fermentation capacity; cultivating the obtained transformant in a culture medium which contains exoglucanase substrate; and collecting the bio-ethanol from the obtained culture materials or supernatant. [Reference numerals] (AA,BB) Own signal

Description

신규 엑소글루카나제 및 그의 용도{Novel exoglucanase and the Use thereof}Novel exoglucanase and its use

본 발명은 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제, 상기 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드, 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터, 상기 발현벡터가 도입된 형질전환체, 상기 형질전환체를 이용하여 상기 엑소글루카나제를 생산하는 방법 및 상기 형질전환체를 이용하여 바이오 에탄올을 생산하는 방법에 관한 것이다.
The present invention is an exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24, a polynucleotide encoding the exoglucanase, an expression vector comprising the polynucleotide, a transformant into which the expression vector is introduced, It relates to a method for producing the exoglucanase using a transformant and a method for producing bio ethanol using the transformant.

최근 부각된 기후변화 및 에너지 위기 문제해결을 위하여 지속가능한 신재생에너지의 필요성이 대두되고 있다. 녹색연료로서 잠재적 가능성이 큰 바이오에탄올은 석유에너지에 대한 의존도를 줄이고, 지구 온난화와 같은 심각한 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 대체 연료로서 활용되고 있다. Recently, the necessity of sustainable renewable energy is emerging to solve the problem of climate change and energy crisis. Bioethanol, which is a potential green fuel, is being used as an alternative fuel that can reduce dependence on petroleum energy and solve serious environmental problems such as global warming.

전세계적으로 약 800억 리터 정도의 바이오에탄올이 생산(바이오에너지 시장 분석 및 전망, 화학경제연구원, 2008)되고 있는데, 미국과 브라질이 대표적이다. 현재까지 바이오에탄올 생산은 주로 식량자원인 옥수수와 사탕수수 등에서 얻어지는 포도당을 발효시켜 얻은 알코올로서, 석유 유래의 가솔린을 부분적으로 대치함으로써 가솔린의 소비량을 줄이고, 환경오염물질의 배출량도 줄이고 있다. 이처럼 식량자원을 이용하여 생산되는 바이오에탄올을 일반적으로 1세대 바이오에탄올 연료라고 하는데, 급격한 수요증대로 인해 옥수수와 사탕수수와 같은 농작물의 가격이 폭등하고, 다른 곡물의 가격상승을 유발하여 에너지 문제의 해결을 위한 바이오에탄올이 또 다른 식량문제를 일으키는 원인이 되고 있다. Around 80 billion liters of bioethanol is being produced worldwide (Bioenergy Market Analysis and Forecast, Korea Institute of Chemical Economics, 2008), with the United States and Brazil being representative. To date, bioethanol is mainly produced by fermenting glucose from corn and sugar cane, which are food resources, and partially replaces petroleum-derived gasoline, thus reducing gasoline consumption and reducing environmental pollutants. Bioethanol produced using food resources is generally called the first-generation bioethanol fuel, and the sharp increase in demand causes the prices of crops such as corn and sugar cane to soar, and the price of other grains to rise, which leads to energy problems. Bioethanol for resolution is causing another food problem.

이러한 문제 때문에 2015년 이후부터는 1세대 바이오에탄올의 생산한계가 예상되며, 이에 대한 새로운 대안으로서 이른바 2세대 바이오 연료인 셀룰로오스 에탄올(cellulosic bioethanol)이 각광을 받고 있다. 셀룰로오스 에탄올이란 지구상에서 가장 풍부한 유기물인 식물 세포벽 주요 구성 물질인 셀룰로오스를 분해하여 포도당을 만들고, 이로부터 에탄올을 만드는 것이다. 따라서 2세대 셀룰로오스 에탄올은 현재 옥수수 녹말을 발효시켜 에탄올을 뽑아내는 1세대 방법과는 달리, 방치되거나 태워버렸던 옥수수의 잎, 줄기, 뿌리 등 모든 조직을 사용해서 바이오에탄올을 생산하는 방법이다. 이 방법은 옥수수 껍질, 쌀겨, 목초, 갈대, 억새, 목재 폐기물 등 모든 식물의 조직으로부터 바이오에탄올을 생산할 수 있게 된다.Due to these problems, production limits for first-generation bioethanol are expected from 2015 onwards. As a new alternative, so-called second-generation biofuel, cellulosic bioethanol, is in the spotlight. Cellulose ethanol breaks down cellulose, the major constituent of plant cell walls, the most abundant organic substance on the planet, to make glucose and from it to make ethanol. Therefore, unlike the first-generation method of fermenting cornstarch and extracting ethanol, the second-generation cellulose ethanol is a method of producing bioethanol using all tissues such as leaves, stems, and roots of corn that have been left or burned. This method will produce bioethanol from all plant tissues, including corn husks, rice bran, grasses, reeds, silver grass, and wood waste.

녹말로부터 에탄올을 생산하는 과정과 비교하여 셀룰로오스로부터 에탄올을 생산하는 과정의 큰 차이점은, 식물 세포벽의 주요 구성물질인 셀룰로오스를 셀룰라제(cellulase)라는 효소를 이용하여 가수분해하여 포도당을 생산하는 당화 과정이다. 그러나, 식물세포벽의 셀룰로오스는 쉽게 분해되지 않는 안정된 구조로 결합된 고분자 물질일 뿐 아니라 리그닌(lignin), 헤미셀룰로오스(hemicellulose), 펙틴(pectin) 등 다른 고분자들과 함께 결합된 복합 물질을 이루고 있기 때문에 이를 분해하기 위해서는 여러 가지 공정이 필요하다. 셀룰로오스로부터 바이오에탄올을 생산하는데 필요한 첫 번째 공정은 전처리(pretreatment) 공정으로 식물의 세포벽을 물리적, 화학적, 또는 생물학적 처리를 가하여 식물 자원으로부터 셀룰로오스 섬유소를 분리하는 공정이다. 두 번째 공정은 당화(saccharification) 공정이며 이는 분리된 셀룰로오스 섬유소를 화학적 또는 생물학적 처리를 가하여 포도당(glucose)을 생산하는 과정을 말한다. The main difference between the process of producing ethanol from cellulose as compared to the process of producing ethanol from starch is the glycosylation process of hydrolyzing glucose, which is a major component of plant cell walls, using an enzyme called cellulase. to be. However, the cellulose of the plant cell wall is not only a polymer material that is bound to a stable structure that is easily decomposed, but also a complex material that is combined with other polymers such as lignin, hemicellulose, and pectin. Decomposition requires several processes. The first process required to produce bioethanol from cellulose is a pretreatment process that separates cellulose fibers from plant resources by applying physical, chemical or biological treatments to the cell walls of the plant. The second process is the saccharification process, which is the process of producing glucose by chemical or biological treatment of the separated cellulose fibers.

셀룰로오스를 포도당과 같은 저분자 당으로 가수분해시키기 위해서는 셀룰라제라는 효소가 필요하며, 특히 단단한 식물의 섬유질 원료(셀룰로오스)를 효과적으로 분해하기 위해서는 활성이 높은 셀룰라제 효소가 필수적이다. 셀룰라제는 셀룰로오스를 분해하는 효소를 통칭하는 것으로 세 가지 효소로 분류할 수 있다. 셀룰로오스의 β-1,4 글리코시드 결합을 자르는 엔도글루카나제(endo-glucanase, EC 3.2.1.4), 셀룰로오스 사슬의 양 말단에 작용하여 글루코오스 이량체(glucose dimer)인 짧은 사슬의 셀로바이오스(cellobiose)를 만드는 엑소글루카나제(exo-glucanase, EC 3.2.1.91) 및 셀로바이오스를 분해하여 포도당을 만드는 β-글루코시다제(β-glucosidase)가 있다.In order to hydrolyze cellulose into low molecular sugars such as glucose, an enzyme called cellulase is required. In particular, a highly active cellulase enzyme is essential to effectively break down the fibrous raw material (cellulose) of hard plants. Cellulase is a generic term for enzymes that break down cellulose and can be classified into three enzymes. Endo-glucanase (EC 3.2.1.4), which cuts β-1,4 glycoside bonds of cellulose, and short-chain cellobiose, a glucose dimer, acting on both ends of the cellulose chain Exo-glucanase (EC 3.2.1.91) and β-glucosidase (β-glucosidase) to break down cellobiose to produce glucose.

엑소글루카나제는 불용성의 섬유소를 효과적으로 분해하기 위해서는 매우 중요한 효소이다. 현재 섬유소 분해를 통해 경제적으로 바이오에탄올을 생산하기 위해서는 활성이 높은 엑소글루카나제가 필요하므로, 이를 확보하기 위하여 기존에 클로닝된 유전자를 개량하여 활성을 증가시키는 연구(Percival Zhang 등, Biotechnol Adv. 24, 452, 2006) 등이 활발히 이루어지고 있다. 그러나 아직까지 우수한 분해능을 가지는 셀룰라제의 개발은 더딘 실정이다.
Exoglucanase is a very important enzyme for effectively breaking down insoluble fiber. Currently, exoglucanase with high activity is required to produce bioethanol economically through fibrin degradation, and thus, studies to increase the activity by improving existing cloned genes to secure this (Percival Zhang et al., Biotechnol Adv. 24, 452, 2006). However, the development of cellulase having excellent resolution is still slow.

이에, 본 발명자들은 고활성의 셀룰라제를 확보하기 위하여 섬유소 분해활성을 가지는 곰팡이 페니실리움 균주를 동정하였고, 상기 균주로부터 2종의 엑소글루카나제 유전자를 클로닝한 후, 상기 유전자들을 효모 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae) 균주에 재조합 발현하여 엑소글루카나제 활성이 있음을 확인하고, 본 발명을 완성하였다.
Thus, the present inventors identified a fungal penicillium strain having fibrinolytic activity in order to secure a highly active cellulase, and after cloning two exoglucanase genes from the strain, the genes were converted into yeast saccharin. Saccharomyces cerevisiae ) confirmed the presence of exoglucanase activity by recombinant expression in strains, and completed the present invention.

본 발명의 목적은 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24.

본 발명의 다른 목적은 상기 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a polynucleotide encoding the exoglucanase.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide an expression vector comprising the polynucleotide.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 발현벡터가 도입된 형질전환체를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a transformant into which the expression vector is introduced.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 형질전환체를 이용하여 상기 엑소글루카나제를 생산하는 방법을 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a method for producing the exoglucanase using the transformant.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 형질전환체를 이용하여 바이오 에탄올을 생산하는 방법을 제공하는 것이다.
Still another object of the present invention is to provide a method for producing bioethanol using the transformant.

상기 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제를 제공한다.As one aspect for achieving the above object, the present invention provides an exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24.

본 발명에서 용어, "엑소글루카나제(exoglucanase)"는 셀룰로오스를 분해하는 효소인 셀룰라제 중 하나로서, 셀룰로오스 사슬의 양 말단에 작용하여 글루코오스 이량체(glucose dimer)인 짧은 사슬의 셀로바이오스(cellobiose)를 만드는 효소로서, 불용성의 섬유소를 효과적으로 분해하기 위하여 매우 중요한 효소이다. As used herein, the term “exoglucanase” is one of cellulase, an enzyme that breaks down cellulose, and acts on both ends of a cellulose chain to form a short chain cellobiose, a glucose dimer. ) Is a very important enzyme to effectively break down insoluble fiber.

바람직하게, 본 발명의 엑소글루카나제는 페니실리움 속 균주(Penilillium sp.)로부터 발현될 수 있으며, 보다 바람직하게는 페니실리움 속 CF4 균주(Penilillium sp . CF4)로부터 발현될 수 있다. Preferably, the exoglucanase of the present invention may be expressed from Penilillium sp. , More preferably Penylillium genus CF4 strain ( Penilillium) sp . CF4).

본 발명의 일 실시예에서는, 셀룰라제 활성을 나타내는 신규의 페니실리움 속 CF4 균주를 분리 및 동정한 후(실시예 1), 상기 페니실리움 속 CF4 균주로부터 셀룰라제 활성을 나타내는 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 신규한 엑소글루카나제를 코딩하는 유전자를 클로닝 하였으며(실시예 2 및 3), 상기 엑소글루카나제를 코딩하는 유전자를 사카로마이세스 세레비지아에 균주에 도입하여 발현시킨 결과, 엑소글루카나제 활성을 가지는 단백질이 세포 밖으로 분비됨을 확인하였다(실시예 4 및 도 8, 9).
In one embodiment of the present invention, after separating and identifying a novel penicillium genus CF4 strain exhibiting cellulase activity (Example 1), SEQ ID NO: 22 showing cellulase activity from the penicillium genus CF4 strain A gene encoding a novel exoglucanase represented by the amino acid sequence of 24 was cloned (Examples 2 and 3), and the gene encoding the exoglucanase was introduced into a strain in Saccharomyces cerevisiae. As a result, it was confirmed that the protein having exoglucanase activity was secreted out of the cells (Example 4 and FIGS. 8 and 9).

다른 양태로서, 본 발명은 본 발명의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a polynucleotide encoding the exoglucanase of the present invention.

본 발명에서 용어, "폴리뉴클레오타이드"는 뉴클레오티드 단위체(monomer)가 공유결합에 의해 길게 사슬모양으로 이어진 뉴클레오티드의 중합체(polymer)로 일정한 길이 이상의 DNA(deoxyribonucleic acid) 또는 RNA(ribonucleic acid) 가닥으로서, 본 발명의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드이다. As used herein, the term “polynucleotide” refers to a polymer of nucleotides in which nucleotide monomers are long chained by covalent bonds, and are strands of DNA or ribonucleic acid (RNA) or more than a certain length. Polynucleotides encoding the exoglucanase of the invention.

바람직하게, 상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 23 또는 25의 염기서열로 표시되는 폴리뉴클레오티드 일 수 있다.
Preferably, the polynucleotide may be a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23 or 25.

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 본 발명의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 제공한다.In another embodiment, the invention provides an expression vector comprising a polynucleotide encoding the exoglucanase of the invention.

본 발명에서 용어, "벡터"란 연결되어 있는 다른 핵산을 운반할 수 있는 핵산 분자를 의미한다. 벡터의 하나의 유형인 "플라스미드"는 그 안에 추가적으로 DNA 조각을 연결시킬 수 있는 환형의 이중 가닥 DNA 루프를 의미한다. As used herein, the term "vector" refers to a nucleic acid molecule capable of carrying another nucleic acid to which it is linked. One type of vector, "plasmid," refers to a circular double stranded DNA loop that can additionally connect DNA fragments therein.

본 발명의 벡터는 작동 가능하도록 연결된 목적 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 지시할 수 있는데, 이러한 벡터를 "발현 벡터"라고 한다. 일반적으로, 재조합 DNA 기술의 사용에 있어서 발현 벡터는 플라스미드 형태이다. The vector of the present invention can direct the expression of a gene encoding a protein of interest linked operably, such a vector is called an "expression vector." In general, in the use of recombinant DNA techniques, the expression vector is in the form of a plasmid.

상기 발현벡터는 숙주세포에 따라, 사용가능한 발현벡터의 종류가 결정될 수 있는데, 효모를 숙주로서 사용하는 경우는 발현벡터로서, 예를 들면 YEp13, YCp50, pRS계, pYEX계 벡터 등을 이용할 수 있다. 프로모터로서는, 예를 들면 GAL프로모터, AOD프로모터 등을 사용할 수 있다. According to the host cell, the type of expression vector that can be used may be determined according to the host cell. In the case of using the yeast as a host, for example, YEp13, YCp50, pRS system, pYEX system vector, etc. may be used as the expression vector. . As a promoter, a GAL promoter, an AOD promoter, etc. can be used, for example.

효모에의 재조합체 DNA의 도입방법으로서는, 예를 들면 일렉트로포레이션법(Method Enzymol., 194, 182-187(1990)), 스페로플라스트법(Proc. Natl. Acad. Sci.USA, 84, 1929-1933(1978)), 아세트산리튬법(J. Bacteriol., 153, 163-168(1983)) 등이 이용가능하다.As a method of introducing recombinant DNA into yeast, for example, the electroporation method (Method Enzymol., 194, 182-187 (1990)), the spheroplast method (Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 84, 1929-1933 (1978)), lithium acetate method (J. Bacteriol., 153, 163-168 (1983)), and the like.

아울러, 상기 발현벡터에는, 목적 유전자의 발현의 억제 또는 증폭, 또는 유도를 위한 각종의 기능을 가진 발현억제용의 단편이나, 형질전환체의 선택을 위한 마커나 항생물질에 대한 내성유전자, 균체밖으로의 분비를 목적으로 한 시그널을 코딩하는 유전자, 난발현성 단백질에 적합한 맞춤형 융합인자 등을 추가로 포함할 수도 있다. 특히, 상기 난발현성 단백질에 적합한 맞춤형 융합인자로서, 단백질융합인자(translational fusion partner : TFP)를 사용함이 바람직하며, 본 발명에서 사용가능한 단백질융합인자는 한국특허 제0626753호, 제0798894호, 제0975596호에 개시되어 있다.In addition, the expression vector, fragments for expression inhibition having various functions for inhibiting or amplifying or inducing the expression of a target gene, markers for selection of transformants, genes resistant to antibiotics, and cells outside the cells It may further include a gene encoding a signal for the purpose of secretion, a custom fusion factor suitable for the non-expressing protein, and the like. In particular, as a custom fusion factor suitable for the poorly expressed protein, it is preferable to use a translational fusion partner (TFP), the protein fusion factor usable in the present invention is Korean Patent No. 0626753, 0798894, 0975596 It is disclosed in the call.

본 발명에서 용어, "단백질융합인자(translational fusion partner: TFP)"란 발현율이 낮은 단백질을 코딩하는 유전자와 융합되어 발현율이 낮은 단백질의 분비생산을 유도하는 유전자를 의미하는데, 이러한 단백질융합인자는 박테리아(예를 들어, 대장균, 슈도모나스(Pseudomonas) 및 고초균 종 등), 곰팡이(예를 들어, 효모, 아스퍼질러스(Aspergillus), 페니실리엄(Penicillium), 라이조퍼스(Rhizopus), 트리코더마(Trichoderma) 종 등), 식물(예를 들어, 애기장대, 옥수수, 담배, 감자 등) 및 동물(예를 들어, 인간, 쥐, 토끼, 개, 고양이 및 원숭이 등)을 포함하는 모든 원핵 또는 진핵생물의 DNA로부터 선별될 수 있다. As used herein, the term “translational fusion partner (TFP)” refers to a gene that is fused with a gene encoding a low expression protein to induce secretory production of a low expression protein. (e. g., E. coli, Pseudomonas (Pseudomonas), and Bacillus subtilis species and the like), fungal (e.g., yeast, Aspergillus (Aspergillus), Penny chamber William (Penicillium), rayijo Perth (Rhizopus), Trichoderma (Trichoderma) species Etc.), from DNA of all prokaryotic or eukaryotic organisms, including plants (e.g., baby poles, corn, tobacco, potatoes, etc.) and animals (e.g., humans, mice, rabbits, dogs, cats, and monkeys). Can be screened.

본 발명에 의하면, 상기 발현벡터에 삽입되는 유전자는 상술한 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드로서, 바람직하게는 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드일 수 있고, 보다 바람직하게는 페니실리움 속 균주로부터 발현되는 서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드일 수 있다.
According to the present invention, the gene inserted into the expression vector is a polynucleotide encoding the above-described exoglucanase, preferably a polynucleotide encoding the exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24. It may be a polynucleotide encoding an exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24 more preferably expressed from a strain of the genus Penicillium.

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 본 발명의 발현벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체를 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a transformant in which the expression vector of the present invention is introduced into a host cell.

본 발명에서 용어, "형질전환"은 DNA를 숙주세포로 도입하여 DNA가 염색체외 인자로서 또는 염색체 통합완성에 의해 복제가능하게 되는 것을 의미한다. As used herein, the term “transformation” means that DNA is introduced into a host cell so that the DNA can be replicated as an extrachromosomal factor or by chromosomal integration.

본 발명에 따른 형질전환에 사용되는 숙주 세포는 당업계에 널리 알려져 있는 숙주세포는 어떤 것이나 사용할 수 있으나, 본 발명의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 도입효율이 우수하고, 도입된 폴리뉴클레오티드의 발현효율이 높은 숙주를 사용할 수 있는데, 예를 들면 박테리아, 곰팡이, 효모, 식물 또는 동물(예컨대, 포유동물 또는 곤충) 세포를 포함할 수 있다. The host cell used for transformation according to the present invention may be any host cell well known in the art, but has excellent introduction efficiency of the polynucleotide encoding the exoglucanase of the present invention, and introduced polynucleotide. A host having a high expression efficiency may be used, and may include, for example, bacteria, fungi, yeasts, plants or animals (eg, mammals or insects) cells.

바람직하게, 상기 숙주세포는 에탄올 발효능을 가지는 세포를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게 상기 에탄올 발효능을 가지는 세포는 자이모모나스, 효모, 바실러스 일 수 있다.Preferably, the host cell may be a cell having an ethanol fermentation ability, more preferably the cell having an ethanol fermentation ability may be Zymonas, yeast, Bacillus.

상기 효모는 특별히 이에 제한되지 않으나, 캔디다(Candida), 디베리오마이세스(Debaryomyces), 한세눌라(Hansenula), 클루이베로마이세스(Kluyveromyces), 피키아(Pichia), 스키조사카로마이세스(Schizosaccharomyces), 야로이야(Yarrowia), 사카로마이세스(Saccharomyces), 사카로마이콥시스(Saccharomycopsis), 슈완니오마이세스(Schwanniomyces), 아르술라(Arxula) 종을 포함하고, 보다 바람직하게는 캔디다 유틸리스(Candida utilis), 캔디다 보이디니(Candida boidinii), 캔디다 알비칸스(Candida albicans), 클루이베로마이세스 락티스(Kluyveromyces lactis), 피키아 파스토리스(Pichia pastoris), 피키아스티피티스(Pichia stipitis), 스키조카로마이세스 폼베(Schizosaccharomyces pombe), 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이콥시스 피브리게라(Saccharomycopsis fiburigera), 한세눌라 폴리모르파(Hansenula polymorpha), 야로이야 리포폴리티카(Yarrowia lipolytica), 슈완니오마이세스 옥시덴탈리스(Schwanniomyces occidentalis), 아르술라 아데니니모란스(Arxula adeninivorans) 등을 사용하며, 가장 바람직하게는 클루이베로마이세스 마르시아누스(Kluyveromyces maxianus), 사카로마이세스 세레비지에(Saccharomyces cerevisiae), 사카로마이콥시스 피브리게라(Saccharomycopsis fiburigera)를 사용할 수 있다. The yeast is not particularly limited to, Candida (Candida), di berry Oh, my process (Debaryomyces), Hanse Cronulla (Hansenula), Cluj Vero My process (Kluyveromyces), Pichia (Pichia), ski irradiation Caro My process (Schizosaccharomyces) , Yarrowia , Saccharomyces , Saccharomycopsis , Schwanniomyces , Arxula species, more preferably Candida utilis ( Candida utilis ), Candida boidinii ), Candida albicans ), Kluyveromyces lactis ), Pichia pastoris , Pichiastipitis stipitis ), Schizosaccharomyces pombe ), Saccharomyces cerevisiae , Saccharomycopsis Saccharomycopsis fiburigera ), Hansenula polymorpha polymorpha ), Yarrowia lipolytica , Schwanniomyces oxydentalis occidentalis ), Arsula adenimorans adeninivorans ) and the like, and most preferably Kluyveromyces Kluyveromyces maxianus ), Saccharomyces cerevisiae , Saccharomycopsis Saccharomycopsis fiburigera ) can be used.

본 발명의 일실시예에서는, 효모 사카로마이세스 세레비지에를 본 발명의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터를 사용하여 형질전환한 후, 상기 형질전환체로부터 본 발명의 엑소글루카나제가 생산되었음을 확인하였다(실시예 4 및 도 8, 9)
In one embodiment of the present invention, after transforming the yeast Saccharomyces cerevisiae using an expression vector comprising a polynucleotide encoding the exoglucanase of the present invention, the transformant of the present invention It was confirmed that exoglucanase was produced (Example 4 and FIGS. 8 and 9).

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 본 발명의 형질전환체를 배양하고, 이의 배양물 또는 배양상등액으로부터 엑소글루카나제를 회수하는 단계를 포함하는, 본 발명에 따른 엑소글루카나제의 생산방법을 제공한다.As another embodiment, the present invention provides a method for producing exoglucanase according to the present invention, comprising culturing the transformant of the present invention, and recovering exoglucanase from the culture or the culture supernatant thereof. to provide.

본 발명의 형질전환체를 배양하기 위한 배지 및 배양조건은 숙주 세포에 따라 적절히 선택 이용할 수 있다. 영양배지는 숙주세포의 생육에 필요한 탄소원 무기질소원 또는 유기질소원을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 탄소원으로는 글루코오스, 덱스트란, 가용성 전분, 수크로오스, 및 메탄올 등이 예시된다. 무기질소원 또는 유기질소원으로는 암모늄염류, 질산염류, 아미노산, 콘스팁 리쿼(corn steep liquer), 펩톤, 카제인, 소 추출물, 대두백, 및 감자추출물 등이 예시된다. 필요에 따라 다른 영양소, 예를 들어 염화나트륨, 염화칼슘, 인산이수소나트륨, 염화마그네슘 같은 무기염, 비타민류, 및 항생물질(테트라사이클린, 네오마신, 암피실린, 및 카나마이신) 등을 포함할 수 있다. 배양시는 세포의 생육과 단백질의 대량 생산에 적합하도록 온도, 배지의 pH 및 배양 시간 등의 조건들을 적절하게 조절할 수 있다.The medium and culture conditions for culturing the transformant of the present invention can be appropriately selected and used depending on the host cell. The nutrient medium preferably contains a carbon source inorganic nitrogen source or an organic nitrogen source necessary for the growth of host cells. Examples of the carbon source include glucose, dextran, soluble starch, sucrose, methanol, and the like. Examples of inorganic or organic nitrogen sources include ammonium salts, nitrates, amino acids, corn steep liquer, peptone, casein, bovine extract, soybean white, and potato extract. If desired, other nutrients such as sodium chloride, calcium chloride, sodium dihydrogen phosphate, inorganic salts such as magnesium chloride, vitamins, and antibiotics (tetracycline, neomasin, ampicillin, and kanamycin) may be included. At the time of culturing, conditions such as temperature, pH of the medium, and incubation time may be appropriately adjusted to be suitable for growing cells and mass production of proteins.

본 발명의 일실시예에서는, 엑소글루카나제를 발현시키기 위하여 GAL10 프로모터 및 GAL7 터미네이터를 가지는 일반적 효모 발현 벡터인 YEp352 유래의 벡터에 TFP를 사용하여 YGaST22-PeCBH1를 제작하였으며, 동일한 벡터에 TFP를 사용하여 YGaST13-PeCBH2를 제작하였다. 각각의 벡터로 사카로마이세스 세레비지에 균주를 형질전환시킨 후, 30℃ YEPD 배지(효모추출액 1%, 펩톤 2%, 포도당 2%) 조건에서 배양하였다(실시예 6). In one embodiment of the present invention, YGaST22-PeCBH1 was produced by using TFP in a vector derived from YEp352, which is a general yeast expression vector having a GAL10 promoter and a GAL7 terminator to express exoglucanase, and TFP was used in the same vector. YGaST13-PeCBH2 was produced. Saccharomyces cerevisiae strains were transformed with each vector, and then cultured in a 30 ° C. YEPD medium (1% yeast extract, 2% peptone, 2% glucose) (Example 6).

상기 엑소글루카나제를 회수하는 단계는 통상적인 생화학 분리 기술에 의하거나 단백질의 한 부분 또는 다른 부분에 대한 항체를 사용하는 면역친화적인 방법으로 엑소글루카나제를 분리, 정제할 수 있다. 또 다른 방법은 단백질 서열에 태그(tag)를 가하여, 항체 또는 이러한 태그에 대하여 적절하게 높은 친화성을 갖는 기타 물질을 이용하는 친화 방법에 의해 정제할 수도 있다. 통상적인 생화학 분리 기술로는 단백질 침전제의 의한 처리(염석법), 원심분리, 초음파파쇄, 한외여과, 투석법, 분자체 크로마토그래피(겔여과), 흡착크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 및 친화성 크로마토그래피 등의 각종 크로마토그래피 등이 있고, 통상적으로 이들을 조합, 사용하여 순도가 높은 단백질을 분리할 수 있다.
The step of recovering the exoglucanase may be isolated and purified by conventional biochemical separation techniques or by an immuno-friendly method using an antibody against one part or another part of the protein. Another method can be purified by an affinity method that adds a tag to the protein sequence and utilizes the antibody or other material with appropriately high affinity for such tag. Conventional biochemical separation techniques include treatment with protein precipitants (salting), centrifugation, sonication, ultrafiltration, dialysis, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchange chromatography, and affinity. Various chromatography, such as chromatography, etc., Usually, these can be combined and used to isolate a high purity protein.

또 다른 실시양태로서, 본 발명은 엑소글루카나제 기질의 존재하에 상기 형질전환체를 배양하고, 이로부터 바이오 에탄올을 회수하는 단계를 포함하는, 바이오 에탄올의 생산방법을 제공한다.In another embodiment, the present invention provides a method for producing bioethanol, comprising culturing the transformant in the presence of an exoglucanase substrate and recovering the bioethanol therefrom.

구체적으로, 본 발명의 바이오 에탄올의 생산방법은 (ⅰ) 본 발명의 발현벡터가 에탄올 발효능을 가지는 숙주세포에 도입된 형질전환체를 수득하는 단계; (ⅱ) 상기 수득한 형질전환체를 엑소글루카나제의 기질을 포함하는 배양액에서 배양하는 단계; 및 (ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)에서 수득한 배양물 또는 배양상등액으로부터 바이오 에탄올을 회수하는 단계를 포함한다.Specifically, the production method of the bioethanol of the present invention comprises the steps of: (i) obtaining a transformant in which the expression vector of the present invention is introduced into a host cell having ethanol fermentation ability; (Ii) culturing the obtained transformant in a culture solution containing a substrate of exoglucanase; And (iii) recovering the bioethanol from the culture or culture supernatant obtained in step (ii).

상기 에탄올 발효능을 가지는 숙주세포는 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 자이모모나스(Zymomonas Mobilis) 균주, 효모균주 또는 바실러스 균주를 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 엔도글루카나제 또는 베타-글루코시다제를 각각 발현하거나 동시에 발현하는 미생물을 사용할 수 있다.The host cell having the ethanol fermentation ability is not particularly limited thereto, and preferably Zymomonas Mobilis ) strain, yeast strain or Bacillus strain may be used, and more preferably microorganisms expressing or simultaneously expressing endoglucanase or beta-glucosidase, respectively.

상기 엑소글루카나제의 기질은 특별히 이에 제한되지 않으나, 바람직하게는 엑소글루카나제에 의해 분해될 수 있는 글루칸(glucan) 또는 다당류(polysaccharide)일 수 있으며, 보다 바람직하게는 녹말, 덱스트란, 풀룰란 및 셀룰로오스로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상일 수 있다.The substrate of the exoglucanase is not particularly limited, but may preferably be glucan or polysaccharide that can be degraded by exoglucanase, more preferably starch, dextran, grass It may be at least one selected from the group consisting of lulan and cellulose.

상기 엑소글루카나제의 기질을 포함하는 배양액은 엔도글루카나제 또는 베타-글루코시다제 또는 이를 발현하는 미생물을 추가로 더 포함할 수 있다.The culture medium containing the substrate of exoglucanase may further include an endoglucanase or beta-glucosidase or a microorganism expressing the same.

배양방법은 특별히 이에 제한되지 않으나, 배치(batch)식, 유동배치식, 연속배양, 리액터형식 등, 통상의 미생물의 배양에 사용하는 어떠한 방법도 사용할 수 있다.
The culture method is not particularly limited, but any method used for cultivation of ordinary microorganisms, such as batch type, flow batch type, continuous culture, reactor type, or the like can be used.

본 발명의 신규한 엑소글루카나제는 우수한 셀룰로오스 분해 활성을 나타내므로, 목질계 바이오매스로부터의 바이오 에탄올 제조 등의 산업공정에 널리 활용될 수 있다.
Since the novel exoglucanase of the present invention exhibits excellent cellulose degradation activity, it can be widely used in industrial processes such as bioethanol production from woody biomass.

도 1은 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp . CF4) 균주의 셀룰라제 활성을 보여주는 사진이다.
도 2의 A는 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH1 유전자를 클로닝하는 방법을 나타낸 모식도이고, 도 2의 B는 PeCBH2 유전자를 클로닝하는 방법을 나타낸 모식도이며, 도 2의 C는 PCR 결과를 전기영동한 결과를 나타내는 사진이다.
도 3은 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH1 단백질의 아미노산 서열과 페니실리움 옥살리쿰(Penicillium oxalicum) 유래의 엑소클루카나제 효소의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.
도 4는 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH2 단백질의 아미노산 서열과 페니실리움 데쿰벤스(Penicillium decumbens) 유래의 엑소클루카나제 효소의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.
도 5는 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH1 단백질의 아미노산 서열과 PeCBH2 단백질의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.
도 6은 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH1 유전자와 PeCBH2 유전자를 24종의 효모 단백질 분비융합인자(TFP) 및 GAL10 프로모터에 연결하여 사카로마이세스 세레비지에 균주에 도입하는 in vivo recombination 과정을 보여주는 모식도이다.
도 7은 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp . CF4) 유래의 PeCBH1 유전자 발현 벡터를 나타내는 모식도(A) 및 PeCBH2 유전자 발현 벡터를 나타내는 모식도(B)이다.
도 8은 사카로마이세스 세레비지에 균주 24종에서 발현되어 세포 밖으로 분비된 PeCBH1 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동 사진이다.
도 9는 사카로마이세스 세레비지에 균주 24종에서 발현되어 세포 밖으로 분비된 PeCBH2 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동 사진이다.
도 10은 분비시그널에 따른 PeCBH1 PeCBH2의 분비율 비교를 위해 선별된 단백질융합인자(Translational Fusion Partner; TFP), 자체 분비시그널, 효모 mating factor alpha(MFα) 분비시그널을 이용하여 각각 분비생산된 PeCBH1 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(A) 및 PeCBH2 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(B)이다.
도 11은 PeCBH1 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 5L 발효조에서 유가식 발효하여 시간별로 취한 배지를 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(A) 및 각 시간별 세포 OD 및 엑소글루카나제의 활성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다(B).
도 12는 PeCBH2 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 5L 발효조에서 유가식 발효하여 시간별로 취한 배지를 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(A) 및 각 시간별 세포 OD 및 엑소글루카나제의 활성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다(B).
도 13은 재조합 PeCBH1 정제를 위한 이온 교환 크로마토그래피 프로파일을 나타내는 그래프(13의 A) 및 정제 분획에 대한 단백질 SDS-PAGE(B) 분석 결과를 나타내는 전기영동사진(13의 B)이다.
도 14는 재조합 PeCBH2 정제를 위한 이온 교환 크로마토그래피 프로파일을 나타내는 그래프(A) 및 정제 분획에 대한 단백질 SDS-PAGE 분석 결과를 나타내는 전기영동사진(B)이다.
도 15는 정제한 PeCBH1 단백질의 효소 특성 확인을 위해 최적 pH 분석 결과를 나타내는 그래프(A) 및 최적 온도 분석 결과를 나타내는 그래프(B)이다.
도 16은 정제한 PeCBH2 단백질의 효소 특성 확인하기 위하여 최적 pH 분석 결과를 나타내는 그래프(A) 및 최적 온도 분석 결과를 나타내는 그래프(B)이다.
도 17은 PeCBH1 단백질 및 PeCBH2 단백질이 선호하는 섬유소 기질 말단 타입 결정을 위한, 표준물질에 대한 TLC 결과를 나타내는 사진(A) 및 반응산물에 대한 TLC 결과를 나타내는 사진(B)이다.
1 is a penicillium isolated from the present invention ( penicillium sp . CF4) is a picture showing the cellulase activity of the strain.
2A is a penicillium isolated from the present invention ( penicillium sp . Fig. 2 is a schematic diagram showing a method for cloning the PeCBH1 gene derived from CF4), Figure 2 B is a schematic diagram showing a method for cloning the PeCBH2 gene, Figure 2 C is a photograph showing the results of electrophoresis of PCR results.
3 is penicillium sp . PeCBH1 from CF4) Amino Acid Sequences of Proteins and Penicillium Oxalicum oxalicum ) is a schematic diagram showing the comparison of the amino acid sequence of the exoglucanase enzyme.
4 is penicillium sp . PeCBH2 from CF4) Amino Acid Sequence of the Protein and Penicillium Decumbens It is a schematic diagram comparing the amino acid sequence of the exoglucanase enzyme derived from decumbens ).
5 is penicillium sp . PeCBH1 from CF4) The amino acid sequence of the protein PeCBH2 It is a schematic diagram comparing the amino acid sequence of a protein.
6 is penicillium sp . PeCBH1 from CF4) Genes and PeCBH2 In connection with the gene for the 24 kinds of yeast protein secreted fusion factor (TFP) and the GAL10 promoter to be introduced into the strain in my process serenity busy in Saccharomyces It is a schematic diagram showing the in vivo recombination process.
7 is penicillium isolated from the present invention ( penicillium sp . PeCBH1 from CF4) Schematic (A) and PeCBH2 representing gene expression vector It is a schematic diagram (B) which shows a gene expression vector.
Figure 8 is an electrophoresis picture showing the results of analysis of PeCBH1 protein expressed in 24 strains in Saccharomyces cerevisiae secreted out of the cell by SDS-PAGE.
Figure 9 is an electrophoresis picture showing the results of SDS-PAGE analysis of PeCBH2 protein expressed in Saccharomyces cerevisiae 24 strains secreted out of the cell.
10 is the protein fusion factor selected for the comparison ratio of PeCBH1 and PeCBH2 according to a secretion signal; each secretion production using (Translational Fusion Partner TFP), its own secretion signal, the yeast mating factor alpha (MFα) secretion signal PeCBH1 Electrophoresis (A) and PeCBH2 showing the results of SDS-PAGE analysis of proteins Electrophoresis picture (B) showing the results of protein analysis by SDS-PAGE.
Figure 11 is an electrophoresis picture (A) showing the results of SDS-PAGE analysis of the medium taken by fermentation of Saccharomyces cerevisiae strain transformed with a recombinant vector containing the PeCBH1 gene in a 5L fermentor fed by fermentation And it is a graph which shows the result of having measured the activity of the cell OD and exoglucanase by each time (B).
Figure 12 is an electrophoresis picture (A) showing the results of SDS-PAGE analysis of the medium taken by fermentation of Saccharomyces cerevisiae strain transformed with a recombinant vector containing the PeCBH2 gene in a 5L fermenter fed by fermentation And it is a graph which shows the result of having measured the activity of the cell OD and exoglucanase by each time (B).
FIG. 13 is a graph showing ion exchange chromatography profiles for recombinant PeCBH1 purification (A of 13) and electrophoresis (B of 13) showing the results of protein SDS-PAGE (B) analysis on the purified fractions.
14 is a graph (A) showing an ion exchange chromatography profile for recombinant PeCBH2 purification and electrophoresis (B) showing the results of protein SDS-PAGE analysis on purified fractions.
15 is purified PeCBH1 In order to confirm the enzyme properties of the protein, a graph showing an optimum pH analysis result (A) and a graph showing an optimum temperature analysis result (B) are shown.
16 is purified PeCBH2 In order to confirm the enzyme properties of the protein, it is a graph (A) showing an optimal pH analysis result and a graph (B) showing an optimum temperature analysis result.
17 shows PeCBH1 Protein and PeCBH2 Photographs (A) showing the TLC results for the standards and photographs (B) showing the TLC results for the reaction products for determining the protein's preferred fibrin substrate end type.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다. 이들 실시예는 단지 본 발명을 예시하기 위한 것으로, 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 the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

참고 Reference 실시예Example 1: 사용 균주 및 실험 재료 1: used strain and experimental material

페니실리움 sp CF4 균주는 YMA 배지(Difco사)를 사용하여 25℃에서 7일 동안 배양하였고, 사카로마이세스 세레비지아에 형질전환체는 SD Ura- 배지(0.67% 아미노산이 결여된 효모 질소 베이스, 2% 글루코오스, 0.5% 카사미노산)에서 선별한 후 YPDG(1% 효모 추출물, 2% 박토 펩톤, 1% 글루코오스, 1% 갈락토오스) 배지에서 40시간 동안 배양하였으며, 상등액 0.6 ㎖을 0.4 ㎖의 아세톤으로 침전시킨 후 SDS-PAGE 분석하였다. 일반적인 유전자 조작을 위하여 대장균 DH5α를 사용하였다.
Penicillium sp CF4 strain was incubated for 7 days at 25 ° C. using YMA medium (Difco), and transformants in Saccharomyces cerevisiae were yeast nitrogen lacking SD Ura- medium (0.67% amino acid). Base, 2% glucose, 0.5% casamino acid), and then incubated for 40 hours in YPDG (1% yeast extract, 2% bacto peptone, 1% glucose, 1% galactose) medium, 0.6 ml of supernatant 0.4 ml Precipitation with acetone was followed by SDS-PAGE analysis. E. coli DH5α was used for general genetic manipulation.

참고 Reference 실시예Example 2: 유전자 조작 및 염기서열 분석 방법 2: Genetic Engineering and Sequencing Methods

일반적인 유전자 조작은 Sambrook(Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed, 1989) 등의 기술에 따라서 수행하였고, 아가로스 겔로부터 유전자를 회수할 경우는 겔 추출 키트(Viogene사)를 사용하였다. Al-Samarrai 및 Schmid(Lett Appl Microbiol . 30,53-56, 2000)가 사용한 방법에 따라 곰팡이로부터 게놈 DNA를 추출하였으며, Gietz(Yeast 11, 355-360, 1995)등이 기술한 방법에 따라 효모 형질전환을 수행하였다. 대장균의 형질전환은 Inoue(Gene 96, 23-28, 1990) 등의 방법을 사용하였다. 유전자의 염기서열분석은 Applied Biosystems사의 Model 373A를 사용하여 분석하였으며, 중합효소 연쇄반응에 사용할 프라이머는 Genotech사에서 합성하였다.
General genetic manipulation was performed according to the technique of Sambrook (Molecular cloning: a laboratory manual, 2nd ed, 1989) and the like, and the gel extraction kit (Viogene) was used to recover the gene from the agarose gel. Al-Samarrai and Schmid (Lett Appl Microbiol. 30, 53-56, 2000) have been according to the method used to extract genomic DNA from a fungal, yeast according to the method such as the technique Gietz (Yeast 11, 355-360, 1995 ) Transformation was performed. E. coli transformation was performed using Inoue (Gene 96, 23-28, 1990). Gene sequencing was performed using Applied Biosystems Model 373A, and primers for polymerase chain reaction were synthesized by Genotech.

실시예Example 1:  One: 셀룰라제Cellulase 활성을 나타내는 곰팡이 균주의 분리 및 동정 Isolation and Identification of Fungal Strains Showing Activity

셀룰라제를 생산하는 곰팡이 균주를 분리하기 위해 낙엽 및 나뭇가지 등이 떨어져 부식하고 있는 다양한 산림 토양을 대전 근교에서 수집하여 균주 분리원으로 사용하였다. In order to isolate the cellulase-producing fungal strains, various forest soils with decayed fallen leaves and branches were collected at Daejeon suburbs and used as strain isolate sources.

곰팡이 균주 분리를 위한 기본 배지는 감자한천배지(potato dextrose agar; PDA, Difco)를 사용하였으며, 곰팡이 분리 실험시 성장이 빠른 균주(fast-growing fungi)의 생육을 억제하기 위하여 Triton X-100 및 L-소르보오스를 각각 0.1% 및 0.4% 농도로 첨가하였고, 세균 발생을 억제하기 위해 클로람페니콜을 0.01% 농도로 첨가하여 사용하였다. Potato agar medium (potato dextrose agar; PDA, Difco) was used as a basic medium for the isolation of fungal strains. -Sorbose was added at concentrations of 0.1% and 0.4%, respectively, and chloramphenicol was added at a concentration of 0.01% to suppress bacterial development.

곰팡이 분리실험을 수행하기 위하여, 수집된 다양한 토양시료 각 1 g 씩을 멸균된 생리식염수(0.85%, w/w) 9 ㎖에 첨가하고 20분 동안 충분히 현탁한 후, 상등액을 연차적으로 희석하여 상기에 전술한 기본배지에 100 ㎕ 씩 접종하고 도말하였다. 접종한 PDA 플레이트는 25℃ 배양기에서 5 내지 7일 동안 배양하며 관찰하였으며, 생육한 곰팡이 균주의 콜로니 각각을 새로운 PDA 배지에 접종 및 배양하여 각 곰팡이 균주를 순수분리하였다. 셀룰라제 활성 검증은 CMC가 0.5% 함유된 YMA 배지에서 테스트할 곰팡이 균주를 접종하여 25℃에서 7일 동안 배양한 후, 곰팡이가 배양된 플레이트를 0.1% 콩고 레드(congo red) 용액으로 염색하고, 다시 1M NaCl 용액으로 탈색한 후 셀룰라제 활성을 나타내는 클리어 존(clear zone) 생성 유무를 확인하고 크기를 비교하는 방법으로 실시하였다.In order to perform the fungal separation experiment, 1 g of each of the various soil samples collected was added to 9 ml of sterile saline solution (0.85%, w / w), sufficiently suspended for 20 minutes, and the supernatant was diluted annually. 100 μl of the above-described basic medium was inoculated and plated. Inoculated PDA plates were observed by incubation for 5 to 7 days in a 25 ℃ incubator, each fungal strain was inoculated and incubated in a new PDA medium to inoculate and culture each fungal strain. Cellulase activity verification was inoculated with mold strain to be tested in YMA medium containing 0.5% CMC and incubated for 7 days at 25 ℃, staining the plate cultured with 0.1% congo red solution, After decolorizing with 1M NaCl solution, it was carried out by checking the presence or absence of a clear zone showing cellulase activity and comparing the sizes.

분리된 곰팡이 중 4 균주(Cf2, Cf4, Cf12 및 Cf14 균주)의 활성을 비교한 결과, 8 내지 12 ㎜ 크기의 클리어 존을 형성하여 셀룰라제 활성이 높게 나타난 Cf4 균주를 셀룰라제 유전자 클로닝을 위한 균주로 선별하였다(도 1). 도 1은 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp. CF4) 균주의 셀룰라제 활성을 보여주는 사진이다.
Comparing the activity of four strains (Cf2, Cf4, Cf12 and Cf14 strains) among the isolated fungi, Cf4 strains showing high cellulase activity were formed by forming clear zones of 8 to 12 mm in size for cellulase gene cloning. Were selected (FIG. 1). Figure 1 is a photograph showing the cellulase activity of the penicillium ( penicillium sp. CF4) strain isolated in the present invention.

염기서열 분석법은 분자분류법의 한 방법으로서, 신속하고 신뢰할 만한 미생물 동정법으로 널리 인식되어 있다. 곰팡이의 경우, 18S 유전자, 26S D1/D2 도메인 및 ITS(Internal Transcribed Spacer region) 영역의 염기서열이 동정에 널리 이용되고 있다. 이중 ITS 염기서열은 가장 많은 데이타베이스(DB)를 확보하고 있으며, 이 영역의 염기서열을 비교하여 99% 이상의 유사도를 나타내면 비교한 균주와 동일한 종으로 판단하고 있다. 따라서, 셀룰라제 활성을 나타내는 Cf4 곰팡이 균주를 동정하기 위하여 염기서열 분석방법에 근거한 분자분류 방법을 활용하였으며, ITS 영역의 염기서열을 분석한 후 각 서열을 진뱅크(GenBank)에 수록된 다양한 곰팡이 균주의 염기서열 데이타베이스와 비교분석하였다. Sequencing is a method of molecular classification and is widely recognized for rapid and reliable microbial identification. In the case of fungi, sequences of 18S gene, 26S D1 / D2 domain and ITS (Internal Transcribed Spacer region) are widely used for identification. The ITS base sequence has the largest number of databases (DB), and if it shows more than 99% similarity by comparing the base sequence of this region, it is judged as the same species. Therefore, in order to identify Cf4 fungal strains showing cellulase activity, we used a molecular classification method based on the sequencing method, and after analyzing the sequencing of the ITS region, each sequence of the various fungal strains recorded in GenBank Comparison was made with sequencing databases.

실험결과 곰팡이 Cf4 균주로부터 총 548 bp 길이의 ITS 영역 염기서열이 분석되었으며, 블라스트(Blast) 검색 결과, Penicillium decaturense NRRL 28152, Penicillium waksmanii strain NRRL 777, Penicillium canescens NRRL 2147, Penicillium rivolii NRRL 906, Penicillium miczynskii NRRL 1077 및 Penicillium manginii NRRL 2134 균주들과 99% 수준의 유사도를 나타내었으며, Penicillium 속에 속하는 다양한 균주들과 ITS 영역의 염기서열이 92 내지 99% 수준의 유사도를 나타내어 Penicillium sp. Cf4 균주로 동정하였다.
The ITS region sequence of 548 bp in length was analyzed from the fungus Cf4 strain.Penicillium decaturense NRRL 28152,Penicillium waksmanii strain NRRL 777,Penicillium canescens NRRL 2147,Penicillium rivolii NRRL 906,Penicillium miczynskii NRRL 1077 andPenicillium manginiiIt showed 99% similarity with NRRL 2134 strains.Penicillium Nucleotide sequence of the ITS region and the various strains belonging to the genus show a similarity of 92-99%Penicillium sp. It was identified as Cf4 strain.

실시예Example 2 2 : : 디제너레이트Degenerate 프라이머를Primer 이용한  Used 셀룰라제Cellulase 유전자의 부분 증폭 Partial amplification of genes

탄수화물의 글리코시드 결합에 영향을 주는 효소 유전자를 모아놓은 CAZy 데이타베이스(http//www.CAZy.org)에 의하면, 글리코시드 결합을 절단하는 글리코시드 하이드롤라제 패밀리(glycoside hydrolase family; GH)는 112개로 분류되어 있다. 데이타베이스를 조사한 결과, 진핵세포 유래의 셀룰라제가 포함된 패밀리는 GH5, 6, 7, 9, 12, 및 61이었고, 선별된 각각의 패밀리로부터 보존된 아미노산 서열을 분석하였다. According to the CAZy database (http://www.CAZy.org), a collection of enzyme genes that affect glycoside binding of carbohydrates, the glycoside hydrolase family (GH), which cleaves glycoside binding, It is classified as 112. Examination of the database revealed that the families containing cellulase from eukaryotic cells were GH5, 6, 7, 9, 12, and 61, and the amino acid sequences conserved from each of the selected families were analyzed.

아미노산 서열을 바탕으로 GH5 패밀리 및 GH7 패밀리는 각각 4개의 디제너레이트 프라이머(degenerate primer)를 제작하였고, GH6, 9, 및 12 패밀리는 각각 2개의 디제너레이트 프라이머를 제작하였다(서열번호 1 내지 14).
Based on the amino acid sequence, the GH5 family and the GH7 family produced four degenerate primers, respectively, and the GH6, 9, and 12 families produced two degenerate primers, respectively (SEQ ID NOS: 1-14). ).

패밀리family 프라이머primer 서열order 서열번호SEQ ID NO:
GH5GH5 패밀리family
GH5F1GH5F1 5'-TTCTTCYCYGGYAAYGA-3'5'-TTCTTCYCYGGYAAYGA-3 ' 1One
GH5F2GH5F2 5'-ATYCCWGTYGGYTANTC-3'5'-ATYCCWGTYGGYTANTC-3 ' 22 GH5R1GH5R1 5'-TTRCARCCNWAYTCRGA-3'5'-TTRCARCCNWAYTCRGA-3 ' 33 GH5R2GH5R2 5'-TARACNADRCCRCCRGA-3'5'-TARACNADRCCRCCRGA-3 ' 44 GH6GH6 패밀리family GH6FGH6F 5'-GARCCWGAYWCYHTNGSYAA-3'5'-GARCCWGAYWCYHTNGSYAA-3 ' 55 GH6RGH6R 5'-GYRCCRTCNCSYTCRCC-3'5'-GYRCCRTCNCSYTCRCC-3 ' 66
GH7GH7 패밀리family
GH7F1GH7F1 5'-GARTTCWCYTTCGAYGT-3'5'-GARTTCWCYTTCGAYGT-3 ' 77
GH7F2GH7F2 5'-TANGGYACYGGYTANTG-3'5'-TANGGYACYGGYTANTG-3 ' 88 GH7R1GH7R1 5'-CARCCRTCNGWATCRCA-3'5'-CARCCRTCNGWATCRCA-3 ' 99 GH7R2GH7R2 5'-AATTGRGTRACRACRGT-3'5'-AATTGRGTRACRACRGT-3 ' 1010 GH9GH9 패밀리family GH9FGH9F 5'-GGYTGGTANGATGCYGA-3'5'-GGYTGGTANGATGCYGA-3 ' 1111 GH9RGH9R 5'-CCNTARCCRGTRAYNSARGA-3'5'-CCNTARCCRGTRAYNSARGA-3 ' 1212 GH12GH12 패밀리family GH12FGH12F 5'-GGYATYAARTCYTANCC-3'5'-GGYATYAARTCYTANCC-3 ' 1313 GH12RGH12R 5'-CCSGGRGARGARGTRATYTC-3'5'-CCSGGRGARGARGTRATYTC-3 ' 1414

동정된 Penicillium sp. Cf4 균주의 게놈 DNA를 주형으로 11가지 프라이머 조합(GH5F1/GH5R1, GH5F1/GH5R2, GH5F2/GH5R1, GH5F2/GH5R2, GH6F/GH6R, GH7F1/GH7R1, GH7F1/GH5R2, GH7F2/GH7R1, GH7F2/GH5R2, GH9F/GH9R, 및 GH12F/GH12R)으로 PCR을 수행하였다. PCR 조건은 95℃ 5분 반응 후 95℃ 30초, 50℃ 30초, 72℃ 30초 조건으로 30 사이클 반응하고, 72℃에서 10분 동안 추가 반응하였다. 아가로스 겔에 전기영동하여 PCR 산물을 분석하였다. Identified Penicillium sp . 11 primer combinations using the genomic DNA of the Cf4 strain as a template PCR was performed with / GH9R, and GH12F / GH12R). PCR conditions were 95 cycles, 5 cycles, 95 ℃ 30 seconds, 50 ℃ 30 seconds, 72 ℃ 30 seconds 30 cycles of the reaction conditions, and further reaction at 72 ℃ for 10 minutes. PCR products were analyzed by electrophoresis on agarose gels.

그 결과, GH7F1/GH7R1 프라이머 조합에서 400 bp 및 460 bp 크기의 단편이 증폭되었다. pGEM-T Easy 벡터에 클로닝 후 염기서열을 분석한 결과, 두 개의 유전자 단편 모두 서로 다른 염기 서열이었으며, 페니실리움 유래 엑소글루카네이즈와 높은 염기서열 유사성을 나타내었으나, 동일한 염기서열은 발표된 유전자 데이타베이스에서 발견할 수 없었다. 따라서 상기 방법으로 부분 증폭된 셀룰라제 유전자 단편은 신규한 엑소글루카네이즈의 일부분임을 확인할 수 있었다.
As a result, fragments of 400 bp and 460 bp were amplified in the GH7F1 / GH7R1 primer combination. Analysis of the nucleotide sequence after cloning into the pGEM-T Easy vector revealed that the two gene fragments had different nucleotide sequences and showed high nucleotide sequence similarity with penicillium-derived exoglucanase, but the same nucleotide sequence was published. It could not be found in the database. Therefore, it was confirmed that the cellulase gene fragment partially amplified by the above method is part of the novel exoglucanase.

실시예Example 3:  3: 게놈워킹Genome walking 기술( Technology( TemplateTemplate blockingblocking PCRPCR )을 이용한 ) 셀룰라제Cellulase 유전자의  Gene 클로닝Cloning

밝혀진 염기 서열을 바탕으로 전체 유전자를 확보하기 위하여 프라이머를 합성한 후 게놈워킹 기술(한국특허출원 10-2009-0061895호)을 이용하여 전체 유전자를 확보하고자 하였다. 게놈워킹 기술 방법을 이용하기 위하여 먼저 카세트를 제조하였다. 카세트는 제한효소 처리된 게놈 DNA에 연결될 수 있도록 고안된 짧은 이중가닥 DNA이다. BamHI, BglII, 및 Sau3A로 절단된 후 ddGTP로 한 개의 염기가 채워진 게놈 DNA와 연결될 수 있도록 하기 위하여, 서열번호 15의 CSF 프라이머 및 서열번호 16의 CSR 프라이머를 합성하고, 100 μM CSF 및 100 μM CSR 프라이머를 각각 40 ㎕를 섞은 후 250 mM Tris.Cl(pH8.0), 100 mM MgCl2 완충용액 10 ㎕, 증류수 10 ㎕를 첨가하여 95℃ 항온 수조에서 5분 동안 가열한 후 수조의 온도가 실온까지 내려오도록 방치하였다.
Primers were synthesized to secure the entire genes based on the found nucleotide sequences, and then the entire genes were obtained by using genome working technology (Korean Patent Application No. 10-2009-0061895). Cassettes were first prepared in order to use genome working techniques. Cassettes are short double-stranded DNA designed to be linked to restriction enzyme treated genomic DNA. In order to be able to link genomic DNA with one base filled with ddGTP after cleavage with BamHI, BglII, and Sau3A, a CSF primer of SEQ ID NO: 15 and a CSR primer of SEQ ID NO: 16 were synthesized, and 100 μM CSF and 100 μM CSR After mixing 40 μl of the primers each, 250 mM Tris.Cl (pH 8.0), 10 μl of 100 mM MgCl 2 buffer and 10 μl of distilled water were added thereto, and the mixture was heated in a 95 ° C. constant temperature bath for 5 minutes. It was left to come down.

프라이머primer 서열order 서열번호SEQ ID NO: CSFCSF 5'-GACGCGTAATACGACTCACTATAGGGA-3'5'-GACGCGTAATACGACTCACTATAGGGA-3 ' 1515 CSRCSR 5'-ATCTCCCTATAGTGAGTCGTATTACGCGTC-3'5'-ATCTCCCTATAGTGAGTCGTATTACGCGTC-3 ' 1616

이러한 방법으로 제작된 카세트는 한쪽은 평활 말단이고 다른 한쪽은 5'에 GAT 세 개의 염기가 돌출된 구조이다. 두 가지 제한효소로 처리된 카세트 라이브러리를 제작하기 위하여 Penicillium sp . CF4 게놈 DNA 2 ㎍을 1X BamHI 완충액(Takara사) 및 1X BglII 완충액(Takara사) 조건하에서 10 unit의 BamHI 및 BglII를 사용하여 37℃에서 2시간 동안 각각 반응 후 아가로스 겔에서 전기영동하여 완전히 절단되었음을 확인하였다. The cassette produced in this manner has a structure in which one base is smooth and one end protrudes GAT three bases at 5 '. Penicillium to Construct Cassette Library Treated with Two Restriction Enzymes sp . 2 μg of CF4 genomic DNA was digested for 2 hours at 37 ° C. using 10 units of BamHI and BglII, respectively, under 1 × BamHI buffer (Takara) and 1 × BglII buffer (Takara), followed by electrophoresis on agarose gel for complete cleavage. It was confirmed.

70℃ 항온 수조에서 20분 동안 처리하여 제한효소를 불활성화 시킨 후에 ddGTP를 0.2 mM이 되도록 첨가하고, 8 unit의 클레나우 절편(Klenow fragment, Takara사)로 37℃에서 30분 동안 반응하였다. Qiagen사의 PCR 정제 키트를 사용하여 DNA를 정제한 후 상기한 40 pmol의 카세트 및 DNA 라이게이션 키트(Takara사)를 사용하여 연결하였다. 연결 반응은 16℃에서 10시간 반응 하였으며, 다시 Qiagen사의 PCR 정제 키트을 사용하여 DNA를 정제한 후 20 ㎕ 증류수로 용출하여 BamHI 카세트 라이브러리 및 BglII 카세트 라이브러리를 각각 제작하였다. After inactivation of the restriction enzyme by treatment in a 70 ° C. water bath for 20 minutes, ddGTP was added to 0.2 mM and reacted with 8 units of Klenow fragment (Klenow fragment, Takara) at 37 ° C. for 30 minutes. DNA was purified using Qiagen's PCR purification kit and then linked using the 40 pmol cassette and DNA ligation kit (Takara). The ligation reaction was carried out at 16 ° C. for 10 hours. The DNA was purified using a PCR purification kit from Qiagen, and then eluted with 20 μl of distilled water to prepare a BamHI cassette library and a BglII cassette library, respectively.

첫 번째 셀룰라제 유전자를 클로닝하기 위하여 0.4 kb PCR 산물의 염기 서열을 바탕으로 셀룰라제 특이 프라이머[CBH1F(서열번호 17) 및 CBH1R(서열번호 18)]를 양방향으로 제작한 후 각각의 카세트 라이브러리 1 ㎕를 주형으로 카세트 프라이머 CP(서열번호 21)와 PCR을 수행하였다.
In order to clone the first cellulase gene, cellulase-specific primers [CBH1F (SEQ ID NO: 17) and CBH1R (SEQ ID NO: 18)] were bidirectionally constructed based on the nucleotide sequence of the 0.4 kb PCR product, and then 1 µL of each cassette library. PCR was performed with cassette primer CP (SEQ ID NO: 21) as a template.

프라이머primer 서열order 서열번호SEQ ID NO: CBH1FCBH1F 5'-GTTTCCAATCTCCCCTGTGGTCTC-3'5'-GTTTCCAATCTCCCCTGTGGTCTC-3 ' 1717 CBH1RCBH1R 5'-GTGCCTGCATATCGATCAGAGCTG-3'5'-GTGCCTGCATATCGATCAGAGCTG-3 ' 1818 CPCP 5'-ACGCGTAATACGACTCACTATAGGGAGATC-3'5'-ACGCGTAATACGACTCACTATAGGGAGATC-3 ' 2121

셀룰라제 유전자의 5' 부위를 클로닝하기 위한 반응 조성은 다음과 같으며[게놈 카세트 라이브러리 1 ㎕, CP 1 pmol, CBH1R 1 pmol, EX taq buffer(Takara사) 5 ㎕, 2.5 mM dNTP 5 ㎕, 증류수 37 ㎕, 및 EX taq DNA polymerase(Takara사) 1 ㎕] 셀룰라제 유전자의 3' 부위를 클로닝하기 위한 반응은 CBH1R 프라이머 대신 CBH1F 프라이머를 사용한다. PCR 조건은 95℃ 5분 반응 후 95℃ 30초, 60℃ 30초, 72℃ 3분 조건으로 30 사이클 반응하고, 72℃에서 10분 동안 추가로 반응하였다. 반응 후 10 ㎕의 반응액을 아가로스 겔에서 전기영동하여 분석한 결과, CP 프라이머 및 CBH1R 프라이머를 사용한 5' 부위 클로닝 반응에서는 2.6 kb 크기의 단편이 BglII 카세트 라이브러리로부터 증폭되었고, CP 프라이머 및 CBH1F 프라이머를 사용한 3' 부위 클로닝 반응에서는 3.7 kb 크기의 단편이 BamHI 카세트 라이브러리로부터 증폭되었다(도 2). 도 2의 A는 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH1 유전자를 클로닝하는 방법을 나타낸 모식도이고, 도 2의 B는 PeCBH2 유전자를 클로닝하는 방법을 나타낸 모식도이며, 도 2의 C는 PCR 결과를 전기영동한 결과를 나타내는 사진으로서, 각 레인의 시료는 다음과 같다: 레인1 : 크기 표지자, 레인 2: PeCBH1 유전자의 5부위를 증폭한 결과, 레인 3: PeCBH1 유전자의 3부위를 증폭한 결과, 레인 4: PeCBH2 유전자의 5부위를 증폭한 결과, 레인 5: PeCBH2 유전자의 3부위를 증폭한 결과, 레인 6: 크기 표지자.The reaction composition for cloning the 5 'region of the cellulase gene was as follows: 1 μl of the genome cassette library, 1 pmol of CP, 1 pmol of CBH1R, 5 μl of EX taq buffer (Takara), 5 μl of 2.5 mM dNTP, distilled water. 37 μl, and 1 μl EX taq DNA polymerase (Takara) uses a CBH1F primer instead of the CBH1R primer for cloning the 3 ′ region of the cellulase gene. PCR conditions were 95 ℃ 30 minutes, 95 ℃ 30 seconds, 60 ℃ 30 seconds, 72 30 minutes of reaction 3 minutes conditions, and further reacted at 72 ℃ for 10 minutes. After the reaction, 10 μl of the reaction solution was subjected to electrophoresis on an agarose gel. As a result of the 5 ′ site cloning reaction using the CP primer and the CBH1R primer, a 2.6 kb fragment was amplified from the BglII cassette library, and the CP primer and the CBH1F primer. In the 3 ′ site cloning reaction using 3.7 kb fragments were amplified from the BamHI cassette library (FIG. 2). Figure 2 A is PeCBH1 derived from penicillium ( penicillium sp. CF4) isolated in the present invention Figure 2 is a schematic diagram showing the method of cloning the gene, Figure 2 B is a schematic diagram showing the method of cloning the PeCBH2 gene, Figure 2 C is a photograph showing the results of electrophoresis of the PCR results, samples of each lane is as follows. are: lane 1: size marker, lane 2: PeCBH1 a result of amplifying the 5 region of a gene, lane 3: as a result of amplifying a third portion of PeCBH1 gene, lane 4: the result of amplifying the 5 parts of the PeCBH2 gene, lane 5: Lane 6: size marker as amplified three sites of PeCBH2 gene.

각각의 PCR 산물을 pGEM-T Easy vector(Promega사)에 클로닝하여 염기서열을 분석한 결과, 클로닝 하고자 하는 부위가 증폭되었음을 확인하였으며, 셀룰라제 유전자의 전체서열을 확인할 수 있었다. 위 방법으로 클로닝된 Penicillium sp . CF4 유래의 셀룰라제 유전자(PeCBH1)(서열번호 23)는 인트론이 없는 1,641 bp의 염기로 구성되어 있으며, 유추된 아미노산 서열(서열번호 22)은 26개의 분비시그널과 셀룰로오스 결합 모듈(cellulose binding module, CBM)을 포함하는 547개의 아미노산으로 구성된 엑소글루카나제였으며, Penicillium oxalicum 유래의 엑소글루카나제와 74.3 % 아미노산 유사성을 나타내었다(도 3). 도 3는 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH1 단백질의 아미노산 서열과 페니실리움 옥살리쿰(Penicillium oxalicum) 유래의 엑소클루카나제 효소의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.As a result of cloning each PCR product on pGEM-T Easy vector (Promega), it was confirmed that the region to be cloned was amplified, and the entire sequence of cellulase gene was confirmed. Penicillium cloned by the above method sp . The CF4-derived cellulase gene ( PeCBH1 ) (SEQ ID NO: 23) consists of 1,641 bp base without introns, and the inferred amino acid sequence (SEQ ID NO: 22) consists of 26 secretion signals and a cellulose binding module (cellulose binding module, Exoglucanase consisting of 547 amino acids, including CBM), Penicillium Exoglucanase from oxalicum showed 74.3% amino acid similarity (FIG. 3). Figure 3 is a schematic diagram comparing the amino acid sequence of the PeCBH1 protein derived from penicillium ( penicillium sp. CF4) and the amino acid sequence of the exoglucanase enzyme derived from Penicillium oxalicum .

두 번째 셀룰라제 유전자를 클로닝하기 위하여 0.45 kb PCR 산물의 염기 서열을 바탕으로 셀룰라제 특이 프라이머[CBH2F(서열번호 19) 및 CBH2R(서열번호 20)]를 양방향으로 제작한 후 상기한 방법과 동일한 방법으로 PCR을 수행하였다.
In order to clone the second cellulase gene, cellulase specific primers [CBH2F (SEQ ID NO: 19) and CBH2R (SEQ ID NO: 20)] were bidirectionally prepared based on the nucleotide sequence of the 0.45 kb PCR product, and then the same method as described above. PCR was performed.

프라이머primer 서열order 서열번호SEQ ID NO: CBH2FCBH2F 5'-CGCTCTGTACTTCGTCTCCATGGATGC-3'5'-CGCTCTGTACTTCGTCTCCATGGATGC-3 ' 1919 CBH2RCBH2R 5'-CGCACATGGTCTGTCCAGCCTCCTTGC-3'5'-CGCACATGGTCTGTCCAGCCTCCTTGC-3 ' 2020

CP 프라이머 및 CBH2R 프라이머를 사용한 5' 부위 클로닝 반응에서는 1.5 kb 크기의 단편이 BglII 카세트 라이브러리로부터 증폭되었고 CP 프라이머 및 CBH2F 프라이머를 사용한 3' 부위 클로닝 반응에서는 4.0 kb 크기의 단편이 BamHI 카세트 라이브러리로부터 증폭되었다.각각의 PCR 산물을 pGEM-T Easy vector(Promega사)에 클로닝하여 염기서열을 분석한 결과, 클로닝 하고자 하는 부위가 증폭되었음을 확인하였으며, 두 번째 셀룰라제 유전자의 전체서열을 확인할 수 있었다. Penicillium sp . CF4 유래의 두 번째 셀룰라제 유전자(PeCBH2)(서열번호 25)는 인트론을 2개 포함하고 있는 1,359 bp의 염기로 구성되어 있으며, 유추된 아미노산 서열(서열번호 24)은 17개의 분비시그널을 포함하는 452개의 아미노산으로 구성된 엑소글루카나제였으며, Penicillium decumbens 유래의 엑소글루카나제와 78.4% 아미노산 유사성을 나타내었다(도 4). 도 4는 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH2 단백질의 아미노산 서열과 페니실리움 데쿰벤스(Penicillium decumbens) 유래의 엑소클루카나제 효소의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.In the 5 'site cloning reaction with CP primers and CBH2R primers, 1.5 kb fragments were amplified from the BglII cassette library and in the 3' site cloning reaction with CP primers and CBH2F primers, 4.0 kb fragments were amplified from the BamHI cassette library. Each PCR product was cloned into pGEM-T Easy vector (Promega) to analyze the nucleotide sequence. As a result, it was confirmed that the region to be cloned was amplified, and the entire sequence of the second cellulase gene was confirmed. Penicillium sp . The second cellulase gene derived from CF4 ( PeCBH2 ) (SEQ ID NO: 25) consists of 1,359 bp base containing two introns, and the inferred amino acid sequence (SEQ ID NO: 24) contains 17 secretion signals. Exoglucanase consisting of 452 amino acids, Penicillium Exoglucanase from decumbens showed 78.4% amino acid similarity (FIG. 4). Figure 4 shows the amino acid sequence and the penicillium decumbens ( Penicillium ) of PeCBH2 protein derived from penicillium ( penicillium sp. CF4) It is a schematic diagram comparing the amino acid sequence of the exoglucanase enzyme derived from decumbens ).

PeCBH1 PeCBH2 단백질 간의 유사성을 확인하기 위하여 두 단백질의 아미노산 서열을 비교한 결과, 71.1%의 유사도를 나타내었다(도 5). 도 5는 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH1 단백질의 아미노산 서열과 PeCBH2 단백질의 아미노산 서열을 비교하여 나타낸 모식도이다.
PeCBH1 And Comparing the amino acid sequence of the two proteins to confirm the similarity between the PeCBH2 protein, showed a similarity of 71.1% (Fig. 5). Figure 5 shows the amino acid sequence of PeCBH1 protein derived from penicillium ( penicillium sp. CF4) PeCBH2 It is a schematic diagram comparing the amino acid sequence of a protein.

실시예Example 4:  4: 사카로마이세스Saccharomyces 세레비지아에In Serebizaia 균주에 분비발현을 통한  Through secretion of the strain PeCBH1PeCBH1 And PeCBH2 PeCBH2 유전자의 활성확인 Confirmation of gene activity

실시예 3에서 분리한 PeCBH1 , PeCBH2 유전자를 사카로마이세스 세레비지에 균주에서 발현하기 위한 발현 벡터를 제작하였다. 먼저 PeCBH1 유전자를 발현하기 위하여 분비시그널을 제외한 PeCBH1 유전자를 서열번호 26 및 27 프라이머를 사용하여 Penicillium sp . CF4 게놈 DNA로부터 증폭하였다. In vivo recombination을 이용하여 벡터를 제작하기 위하여 서열번호 26 및 27로 증폭한 PeCBH1 유전자를 다시 LNK39(서열번호 28) 및 GT50R(서열번호29) 프라이머로 증폭한 후 효모에서 단백질의 분비발현을 도와주는 24 종류의 단백질 분비융합인자(Translational Fusion Partner; TFP, 한국특허 제10-0975596호)를 이용하여 Y2805(Mat a pep4 :: His3 prb1 can1 his3 -200 ura3 -52)균주에 in vivo recombination을 통하여 도입하였다(도 6). 도 6은 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH1 유전자와 PeCBH2 유전자를 24종의 효모 단백질 분비융합인자(TFP) 및 GAL10 프로모터에 연결하여 사카로마이세스 세레비지에 균주에 도입하는 in vivo recombination 과정을 보여주는 모식도이다. PeCBH1 , PeCBH2 isolated in Example 3 An expression vector was prepared to express the gene in Saccharomyces cerevisiae strain. First, in order to express PeCBH1 gene, excluding secretion signal PeCBH1 gene was identified using Penicillium primers SEQ ID NOs: 26 and 27. sp . Amplified from CF4 genomic DNA. In To prepare a vector using in vivo recombination, the PeCBH1 gene amplified by SEQ ID NOs. Type of protein secretion fusion factor (Translational Fusion Partner; TFP, Korean Patent No. 10-0975596) using Y2805 ( Mat a pep4 :: His3 prb1 can1 the his3 -200 ura3 -52) strains in It was introduced through in vivo recombination (FIG. 6). 6 is a penny room Solarium (penicillium sp. CF4) in vivo by connecting PeCBH1 gene and PeCBH2 gene derived from the 24 kinds of yeast protein secreted fusion factor (TFP) and the GAL10 promoter to be introduced into the strain in my process serenity busy in Saccharomyces Schematic diagram showing the recombination process.

스물 네 종류의 각 형질전환체를 YPDG 배지에서 40시간 배양한 후 원심 분리하여 균체를 제거하고 남은 배양 상등액 0.6 ㎖을 0.4 ㎖ 아세톤으로 침전시켜 SDS-PAGE 상에서 분석하였다(도 8). 도 8은 사카로마이세스 세레비지에 균주 24종에서 발현되어 세포 밖으로 분비된 PeCBH1 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진이다.Twenty four kinds of transformants were cultured in YPDG medium for 40 hours, centrifuged to remove cells, and 0.6 ml of the remaining culture supernatant was precipitated with 0.4 ml acetone and analyzed on SDS-PAGE (FIG. 8). Figure 8 is an electrophoresis picture showing the results of SDS-PAGE analysis of PeCBH1 protein expressed in Saccharomyces cerevisiae 24 strains secreted out of the cell.

24 종류의 단백질 분비융합인자 중 PeCBH1의 분비능이 우수한 TFP22 벡터(도 7의 A)를 선택하였다. 도 7의 A는 본 발명에서 분리한 페니실리움(penicillium sp. CF4) 유래의 PeCBH1 유전자 발현 벡터를 나타내는 모식도이다.Among 24 protein secretion fusion factors, TFP22 vector (A of FIG. 7) which was excellent in the secretion ability of PeCBH1 was selected. Figure 7 A is PeCBH1 derived from penicillium ( penicillium sp. CF4) isolated in the present invention It is a schematic diagram which shows a gene expression vector.

이와 같은 방법으로 제작된 벡터는 갈락토오스에 의하여 발현이 강력히 유도되는 GAL10 프로모터 및 PeCBH1 단백질의 분비를 유도하는 TFP22로 구성되며, YEGα-HIR525 벡터(Sohn 등, Process Biochem. 1995, 30, 653)의 골격을 사용한다. In vivo recombination을 이용하여 벡터를 제작하는 경우 대장균을 거치지 않고 곧바로 제작하고자 하는 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 얻을 수 있는 장점이 있다. PeCBH2 유전자는 2개의 인트론을 포함하고 있기 때문에, 사카로마이세스 세레비지에 균주에서 발현하기 위해서는 인트론이 제거된 cDNA를 제작하였다. 서열번호 30/서열번호 31, 서열번호 32/서열번호 33, 및 서열번호 34/서열번호 35 프라이머를 제작하여 세 개의 엑손 유전자 각각을 증폭한 후 LNK39(서열번호 28) 및 GT50R(서열번호 29) 프라이머로 중복 확장 PCR(overlap extension PCR)을 통하여 연결하였다. 이후 단계는 PeCBH1의 경우와 동일한 방법을 사용하여 24 종류의 단백질 분비융합인자와 함께 Y2805에 in vivo recombination하고, 각 형질전환체를 YPDG 배지에서 40시간 배양한 후 원심 분리하여 균체를 제거하고 남은 배양 상등액 0.6 ㎖을 0.4 ㎖ 아세톤으로 침전시켜 SDS-PAGE 상에서 분석하였다(도 9). 도 9는 사카로마이세스 세레비지에 균주 24종에서 발현되어 세포 밖으로 분비된 PeCBH2 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진이다.The vector produced in this way consists of the GAL10 promoter, which is strongly induced by galactose, and TFP22, which induces secretion of the PeCBH1 protein, and the backbone of the YEGα-HIR525 vector (Sohn et al., Process Biochem. 1995, 30, 653). Use In the case of producing a vector using in vivo recombination, there is an advantage that a strain can be obtained in Saccharomyces cerevisiae transformed with a vector to be produced immediately without passing through E. coli. Since the PeCBH2 gene contains two introns, cDNA from which introns were removed was produced for expression in Saccharomyces cerevisiae strain. A primers prepared by SEQ ID NO: 30 / SEQ ID NO: 31, SEQ ID NO: 32 / SEQ ID NO: 33, and SEQ ID NO: 34 / SEQ ID NO: 35 were amplified for each of three exon genes, and then LNK39 (SEQ ID NO: 28) and GT50R (SEQ ID NO: 29). The primers were linked via overlap extension PCR. The subsequent steps Using the same method as in the case of the PeCBH1 Y2805 with 24 types of secretion of the fusion protein factor in After in vivo recombination, each transformant was incubated in YPDG medium for 40 hours, centrifuged to remove cells, and 0.6 ml of the remaining culture supernatant was precipitated with 0.4 ml of acetone and analyzed on SDS-PAGE (FIG. 9). Figure 9 is an electrophoresis picture showing the results of SDS-PAGE analysis of PeCBH2 protein expressed in Saccharomyces cerevisiae 24 strains secreted out of the cell.

그 중 PeCBH2의 분비능이 우수한 TFP 13 융합인자의 통제하에 PeCBH2를 발현하는 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 제작하였다(도 7의 B). 도 7의 B는 PeCBH2 유전자 발현 벡터를 나타내는 모식도이다.Among them, strains were prepared in Saccharomyces cerevisiae transformed with a vector expressing PeCBH2 under the control of a TFP 13 fusion factor having excellent secretion ability of PeCBH2 (FIG. 7B). B of PeCBH2 It is a schematic diagram which shows a gene expression vector.

각각의 형질전환체로부터 분비된 단백질의 활성을 확인하기 위하여 0.1 ㎖의 효소 용액을 0.9 ㎖의 기질용액(50 mM Sodium acetate buffer(pH 5.0), 1 ㎎/㎖의 p-Nitrophenyl-beta-D-cellobioside)과 50℃에서 30분간 반응하였다. 반응 용액과 동량의 2% 탄산 나트륨을 첨가해 반응을 멈추고 410 ㎚에서 흡광도를 측정한 결과, PeCBH1 발현 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주에서는 0.92 unit, PeCBH2 발현 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주에서는 0.59 unit의 엑소글루카나제 활성을 확인하였다. 이때 효소 활성은 1분에 1 μM의 니트로페놀을 생성할 수 있는 효소량을 1 unit로 정하였다.
To confirm the activity of the protein secreted from each transformant, 0.1 ml of enzyme solution was added to 0.9 ml of substrate solution (50 mM Sodium acetate buffer (pH 5.0), 1 mg / ml of p-Nitrophenyl-beta-D- cellobioside) at 50 ° C. for 30 minutes. The reaction solution and the same amount of 2% sodium carbonate were added to stop the reaction, and the absorbance was measured at 410 nm. As a result, 0.92 unit, PeCBH2 was detected in the Saccharomyces cerevisiae strain transformed with the PeCBH1 expression vector. In the Saccharomyces cerevisiae strain transformed with the expression vector, 0.59 unit of exoglucanase activity was confirmed. At this time, the enzyme activity was set to 1 unit of the amount of enzyme capable of producing 1 μM nitrophenol per minute.

실시예Example 5:  5: PeCBH1PeCBH1 , , PeCBH2PeCBH2 유전자의 자체 시그널,  The gene's own signal, MFaMFa (( matingmating factorfactor alphaalpha ) 분비시그널, 단백질 분비 ) Secretion signal, protein secretion 융합인자Convergence factor )를 융합파트너로 이용한 발현 비교) Expression Comparison Using Fusion Partner

PeCBH1 유전자의 자체 분비시그널을 이용하여 발현하기 위하여 서열번호 36/서열번호 27로 중합효소 연쇄반응을 수행 후 약 1.7kb 절편을 회수하고 EcoR1/Sal1으로 절단한 YEGα-HIR525 벡터에 결합하여 대장균 DH5a에 형질전환한 형질전환체로부터 자체 분비시그널 유전자가 삽입된 플라스미드를 획득하였으며, 획득한 플라스미드를 Y2805 균주에 형질전환하여 단일콜로니를 선별하였다. MFa 분비시그널을 이용하기 위해 TFP 6번 벡터를 사용하여 동일한 균주에 형질전환 하였고, 단일콜로니를 선별하였다. 자체 분비시그널, MFa 분비시그널, TFP22-PeCBH1 각각의 선별된 단일형질전환체를 YPDG 배지에서 40시간 배양한 후 원심 분리하여 균체를 제거하고 남은 배양 상등액 0.6 ㎖을 0.4 ㎖ 아세톤으로 침전시켜 SDS-PAGE 분석을 수행하였다(도 10의 A 및 표 5). 도 10은 분비시그널에 따른 PeCBH1 PeCBH2의 분비율 비교를 위해 선별된 단백질분비융합인자(Translational Fusion Partner; TFP), 자체 분비시그널, 효모 mating factor alpha(MFα) 분비시그널을 이용하여 각각 분비생산된 PeCBH1 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(10의 A) 및 PeCBH2 단백질을 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(10의 B)이다.
In order to express the PeCBH1 gene using its own secretion signal, a polymerase chain reaction was carried out using SEQ ID NO: 36 / SEQ ID NO: 27, and about 1.7 kb of the fragment was recovered. Plasmids with their own secretion signal genes were obtained from the transformed transformants, and the obtained plasmids were transformed into Y2805 strains to select single colonies. In order to use the MFa secretion signal, the same strain was transformed using TFP No. 6 vector, and single colonies were selected. Selected monomorphs of the self-secretion signal, MFa secretion signal, and TFP22- PeCBH1 were incubated in YPDG medium for 40 hours, centrifuged to remove the cells, and 0.6 ml of the remaining culture supernatant was precipitated with 0.4 ml of acetone. Analysis was performed (A and Table 5 in FIG. 10). 10 is secreted and produced using the protein secretion factor (Translational Fusion Partner (TFP), self-secretion signal, yeast mating factor alpha (MFα) secretion signal selected for comparison of the secretion ratio of PeCBH1 and PeCBH2 according to the secretion signal PeCBH1 Electrophoresis (A of 10) and PeCBH2 showing the results of protein analysis by SDS-PAGE It is an electrophoretic photograph (B of 10) showing the result of protein analysis by SDS-PAGE.

PeCBH1에서 선별한 균주들의 엑소글루카나제 활성 분석 Analysis of Exoglucanase Activity of Strains Selected from PeCBH1 엑소글루카나제 활성 (u/㎖)Exoglucanase Activity (u / ml) TFP22TFP22 0.9740.974 자체 분비시그널Self-secreting signal 0.6490.649 MFa 분비시그널MFa secretion signal 0.6750.675

상기 도 10의 A에서 보듯이, TFP22-PeCBH1 균주에서 강한 밴드들이 관찰되었고, 상기 표 5에서 보듯이, 1 ㎎/㎖의 p-Nitrophenyl-beta-cellobioside를 기질로 엑소글루카나제 활성을 분석한 결과, TFP22-PeCBH1을 사용할 경우 자체 시그널 보다 약 33%, MFa 보다 약 31% 더 높은 활성을 확인하였다.As shown in FIG. 10A, strong bands were observed in the TFP22- PeCBH1 strain, and as shown in Table 5, exoglucanase activity was analyzed using 1 mg / ml of p-Nitrophenyl-beta-cellobioside as a substrate. As a result, when TFP22- PeCBH1 was used, the activity was about 33% higher than its own signal and about 31% higher than MFa.

한편, PeCBH2 유전자의 자체 분비시그널을 이용하여 발현하기 위하여 서열번호 37/서열번호 35로 중합효소 연쇄반응을 수행하여 약 1.3kb 절편을 회수하고 PeCBH1과 마찬가지 방법으로 선별한 단일형질전환체를 분석하였다(도 10의 B 및 표 6).
Meanwhile, in order to express using the secretion signal of the PeCBH2 gene, a 1.3 kb fragment was recovered by polymerase chain reaction with SEQ ID NO: 37 / SEQ ID NO: 35, and the single transformants selected by PeCBH1 were analyzed. (B and Table 6 in FIG. 10).

PeCBH2에서 선별한 균주들의 엑소글루카나제 활성 분석 Analysis of Exoglucanase Activity of Strains Selected from PeCBH2 엑소글루카나제 활성 (u/㎖)Exoglucanase Activity (u / ml) TFP13TFP13 0.6230.623 자체 분비시그널Self-secreting signal 0.4910.491 MFa 분비시그널MFa secretion signal 0.4730.473

그 결과, 도 10의 B에서 보듯이, TFP13-PeCBH2 균주에서 강한 밴드가 관찰되었으며, 상기 표 6에서 보듯이, TFP13-PeCBH2를 사용할 경우 자체 분비시그널보다 약 21%, MFa 분비시그널 보다 약 24% 더 높은 활성을 나타냄을 확인하였다As a result, as shown in FIG. 10B, TFP13- PeCBH2 A strong band was observed in the strain, and as shown in Table 6 above, TFP13- PeCBH2 was used, which showed about 21% higher activity than the self-secreting signal and about 24% higher than the MFa secretion signal.

따라서 TFP22-PeCBH1, TFP13-PeCBH2 를 최적융합인자로 선택하여 추가적인 연구를 수행하였다.
Therefore, further studies were performed by selecting TFP22- PeCBH1 and TFP13- PeCBH2 as optimal fusion factors.

실시예Example 6:  6: 엑소글루카나제의Exoglucanase 대량 생산 및 정제 Mass production and refining

상기한 Y2805/ST22-PeCBH1 및 Y2805/ST13-PeCBH2 생산균주를 이용하여 셀룰라제를 대량생산하기 위하여, 5L 발효조에서 유가식 배양을 수행하였다. 본 배양에 들어가기 전에 50 ㎖ YNB(0.67% 아미노산이 결여된 효모기질, 0.5% 카사미노산, 및 2% 글루코오스)배지에 초기 배양한 후 다시 200 ㎖의 YEPD 액체배지에서 배양하여 활성화하고 본 배양액에 접종하여 30℃에서 48시간 동안 배양하였다. 배지에 분비된 PeCBH1 엑소글루카나제를 확인하기 위하여 시간별 배양상등액을 SDS-PAGE 분석하고, 48시간 동안 발효 배양 후 약 16 unit/㎖의 활성을 확인하였다(도 11의 A 및 B). 도 11은 PeCBH1 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 5L 발효조에서 유가식 발효하여 시간별로 취한 배지를 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(11의 A) 및, 각 시간별 세포 OD 및 엑소글루카나제의 활성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다(11의 B).Y2805 / ST22- PeCBH1 described above In order to mass-produce cellulase using Y2805 / ST13- PeCBH2 producing strain, fed- batch culture was performed in a 5 L fermenter. Before entering the main culture, the cells were initially incubated in 50 ml YNB (0.67% amino acid-deficient yeast substrate, 0.5% casamino acid, and 2% glucose) medium, and then cultured in 200 ml YEPD liquid medium to activate and inoculated into the culture medium. Incubated at 30 ° C. for 48 hours. SDS-PAGE analysis of the culture supernatant over time to confirm the PeCBH1 exoglucanase secreted in the medium, and confirmed the activity of about 16 unit / ㎖ after fermentation culture for 48 hours (A and B of Fig. 11). FIG. 11 is an electrophoresis photograph showing the results of SDS-PAGE analysis of a medium taken by fermentation of Saccharomyces cerevisiae strain transformed with a recombinant vector containing the PeCBH1 gene in a 5L fermentation vessel over time. A) and a graph showing the results of measuring the activity of cell OD and exoglucanase at each time (B of 11).

PeCBH2 엑소글루카나제도 상기와 동일한 방법으로 발효 생산 후 배지에 분비된 효소를 확인하기 위하여 시간별 배양상등액을 SDS-PAGE 분석하고, 48시간 동안 발효 배양 후 약 13.6 unit/㎖의 활성을 확인하였다(도 12의 A 및 B). 도 12는 PeCBH2 유전자를 포함하는 재조합 벡터로 형질전환된 사카로마이세스 세레비지에 균주를 5L 발효조에서 유가식 발효하여 시간별로 취한 배지를 SDS-PAGE로 분석한 결과를 나타내는 전기영동사진(12의 A) 및 각 시간별 세포 OD 및 엑소글루카나제의 활성을 측정한 결과를 나타내는 그래프이다(12의 B). PeCBH2 exoglucanase was also subjected to SDS-PAGE analysis of the culture supernatant by time to confirm the enzyme secreted in the medium after fermentation production in the same manner as above, and confirmed the activity of about 13.6 unit / ml after fermentation culture for 48 hours (Fig. 12 A and B). FIG. 12 is an electrophoresis photograph showing the results of SDS-PAGE analysis of a medium taken by fermentation of Saccharomyces cerevisiae strain transformed with a recombinant vector containing the PeCBH2 gene in a 5L fermentation vessel over time. A) and a graph showing the results of measuring the activity of cell OD and exoglucanase at each time (B of 12).

발효 생산된 PeCBH1 단백질은 50 mM Tris 완충용액(pH8.0)으로 한외여과(분자량 30 kDa cut-off)를 이용하여 농축하였고, 이온 교환 크로마토그래피 방법으로 정제하기 위하여 50 mM Tris 완충용액(pH8.0)으로 효소농축액을 HiTrap DEAE 컬럼에 흡착시킨 뒤 0에서 1M까지의 NaCl(pH8.0) 상승 농도 기울기로 효소를 용출시켰다(도 13). 도 13은 재조합 PeCBH1 정제를 위한 이온 교환 크로마토그래피 프로파일을 나타내는 그래프(13의 A) 및 정제 분획에 대한 단백질 SDS-PAGE 분석 결과를 나타내는 전기영동사진(13의 B)이다.The fermented PeCBH1 protein was concentrated using ultrafiltration (molecular weight 30 kDa cut-off) with 50 mM Tris buffer ( pH8.0 ), and purified by ion exchange chromatography to 50 mM Tris buffer (pH8. The enzyme concentrate was adsorbed onto the HiTrap DEAE column with 0) and the enzyme was eluted with a gradient of increasing NaCl (pH8.0) from 0 to 1M (FIG. 13). FIG. 13 is a graph showing ion exchange chromatography profiles for recombinant PeCBH1 purification (A of 13) and electrophoresis (B of 13) showing the results of protein SDS-PAGE analysis on purified fractions.

엑소글루카나제 활성을 가지는 분획을 모아 50 mM Tris 완충용액(pH8.0)으로 투석한 후 2차 이온 교환 크로마토그래피 방법으로 HiTrap Qff 컬럼을 선택하여 같은 완충용액으로 효소 투석액을 흡착시키고 0에서 1M까지의 NaCl(pH8.0) 상승 농도 기울기로 효소를 융출시켜 높은 엑소글루카나제 활성을 가지는 분획을 모았다. 발효 생산된 PeCBH2 단백질은 상기 PeCBH1과 동일하게 50 mM Tris 완충용액(pH8.0)으로 한외여과(분자량 30 kDa cut-off)를 이용하여 농축하였고, 이온 교환 크로마토그래피 방법으로 정제하기 위하여 50 mM Tris 완충용액(pH8.0)으로 효소농축액을 HiTrap DEAE 컬럼에 흡착시킨 뒤 0에서 1M까지의 NaCl(pH8.0) 상승 농도 기울기로 효소를 용출시켜 높은 엑소글루카나제 활성을 가지는 분획을 모았다(도 14). 도 14는 재조합 PeCBH2 정제를 위한 이온 교환 크로마토그래피 프로파일을 나타내는 그래프(14의 A) 및 정제 분획에 대한 단백질 SDS-PAGE 분석 결과를 나타내는 전기영동사진(14의 B)이다.Fractions with exoglucanase activity were collected and dialyzed with 50 mM Tris buffer (pH8.0), and then the HiTrap Qff column was selected by secondary ion exchange chromatography to adsorb enzyme dialysate with the same buffer. The fractions having high exoglucanase activity were collected by fusing the enzyme with a gradient of increasing concentration of NaCl (pH 8.0). The fermented PeCBH2 protein was concentrated using ultrafiltration (molecular weight 30 kDa cut-off) in 50 mM Tris buffer ( pH8.0) in the same manner as the PeCBH1, and was purified by ion exchange chromatography. The enzyme concentrate was adsorbed onto the HiTrap DEAE column in buffer (pH8.0) and the enzyme was eluted with a NaCl (pH8.0) rising concentration gradient from 0 to 1M to collect fractions with high exoglucanase activity (Fig. 14). 14 is a graph showing ion exchange chromatography profiles for recombinant PeCBH2 purification (A of 14) and electrophoresis (B of 14) showing the results of protein SDS-PAGE analysis on the purified fractions.

효소 정량은 Bradford 방법을 사용하였고, 소혈청알부민(bovine serum albumin; BSA)을 표준물질로 이용하였으며, 정제 과정에 따른 결과는 표 7 및 표 8과 같다.
The enzyme was quantified using Bradford method, bovine serum albumin (BSA) was used as a standard, the results of the purification process are shown in Table 7 and Table 8.

PeCBH1의 정제결과 Results of Purification of PeCBH1 방법Way 전체 단백질 (㎎)Total protein (mg) 전체 활성 (U)Full active (U) 특이 활성(U/㎎)Specific activity (U / mg) 수득purchase 배수Drainage 한외여과Ultrafiltration 58.6058.60 1434.101434.10 24.4724.47 1.001.00 1.001.00 DEAE 이온교환 크로마토그라피DEAE ion exchange chromatography 13.5213.52 527.12527.12 38.9938.99 0.630.63 1.591.59 Qff 이온교환 크로마토그라피Qff Ion Exchange Chromatography 1.901.90 84.4984.49 44.4744.47 0.880.88 1.821.82

PeCBH2 의 정제결과 Results of Purification of PeCBH2 방법Way 전체 단백질 (㎎)Total protein (mg) 전체 활성 (U)Full active (U) 특이 활성(U/㎎)Specific activity (U / mg) 수득purchase 배수Drainage 한외여과Ultrafiltration 1232.551232.55 1112.401112.40 0.900.90 1.001.00 1.001.00 DEAE 이온교환 크로마토그라피DEAE ion exchange chromatography 69.7869.78 337.53337.53 4.844.84 0.190.19 5.365.36

실시예Example 7: 신규  7: new 엑소글루카나제의Exoglucanase 효소 특성 분석 Enzyme Characterization

정제한 PeCBH1 PeCBH2 효소를 대상으로 각각의 최적 pH 및 최적 온도를 조사하였다. 효소의 최적 pH를 분석하기 위하여 시트르산 나트륨(pH3.0 내지 4.5), 아세트산 나트륨(pH 4.5 내지 5.5), 인산염(pH 5.5 내지 8.0) 완충용액을 사용하였고, 최적 온도를 분석하기 위하여 30℃에서 70℃까지 사용하여 실시예 4에서 기술한 엑소글루카나제 활성을 분석하였다. 이러한 결과로부터 PeCBH1은 pH 5와 50℃ 에서 최대 활성을 나타내었고(도 15), 도 15에서 정제한 PeCBH1 단백질의 효소 특성 확인을 위해 최적 pH 분석 결과를 나타내는 그래프(15의 A)와 최적 온도 분석결과를 나타내는 그래프(15의 B)이다.Refined PeCBH1 And PeCBH2 enzymes were investigated for their optimum pH and temperature. Sodium citrate (pH 3.0 to 4.5), sodium acetate (pH 4.5 to 5.5), and phosphate (pH 5.5 to 8.0) buffers were used to analyze the optimum pH of the enzyme. The exoglucanase activity described in Example 4 was analyzed using up to ° C. From these results, PeCBH1 showed the maximum activity at pH 5 and 50 ° C (FIG. 15), and PeCBH1 purified from FIG. In order to confirm the enzyme properties of the protein, a graph showing an optimum pH analysis result (A of 15) and a graph showing an optimum temperature analysis result (B of 15) are shown.

PeCBH2는 pH 5와 55℃에서 최대 활성을 나타내었다(도 16). 도 16은 정제한 PeCBH2 단백질의 효소 특성 확인하기 위하여 최적 pH 분석 결과를 나타내는 그래프(16의 A)와 최적 온도 분석결과를 나타내는 그래프(16의 B)이다. PeCBH2 showed maximum activity at pH 5 and 55 ° C. (FIG. 16). 16 is a graph (A of 16) showing an optimum pH analysis result and a graph (B of 16) showing an optimum temperature analysis result in order to confirm the enzyme properties of the purified PeCBH2 protein.

또한 정제한 PeCBH1 PeCBH2 효소를 대상으로 각 엑소글루카나제가 선호하는 섬유소기질 타입이 reducing end 인지 non-reducing end 인지 확인하기 위해 TLC 실험을 하였다. 0.1 ㎖의 정제한 효소 용액을 0.9 ㎖의 기질용액 (50 mM 아세트산 나트륨 완충용액(pH 5.0) 및 1 ㎎/㎖의 p-Nitrophenyl-beta-D-cellotetraoside)과 50℃에서 0분에서 15분 동안 5분 간격으로 반응한 후 반응 용액과 동량의 2% 탄산나트륨을 첨가해 반응을 멈추고 각 시간별 가수분해 산물을 TLC용 유리 실리카겔 위에 점을 찍어 건조하는데, 이 때 사용한 표준물질은 글루코스(G1), 셀로바이오스(G2), 셀로트리오스(G3), 셀로테트라오사이드(G4), pNP-beta-D-glucopyranoside(pNPG1), pNP-beta-D-cellobioside(pNPG2), pNP-beta-D-cellotrioside(pNPG3), 및 pNP-beta-D-cellotetraoside(pNPG4)의 여덟 종류로 시간별 각 효소의 분해산물을 보여주는 지표로 사용하였다(도 17의 A). 도 17의 A는 PeCBH1 단백질 및 PeCBH2 단백질이 선호하는 섬유소 기질 말단 타입 결정을 위한, 표준물질에 대한 TLC 결과를 나타내는 사진이다.Also refined PeCBH1 And PeCBH2 enzymes were tested by TLC to determine whether each exoglucanase is a reducing or non-reducing end. 0.1 ml of purified enzyme solution was added to 0.9 ml of substrate solution (50 mM sodium acetate buffer (pH 5.0) and 1 mg / ml of p-Nitrophenyl-beta-D-cellotetraoside) at 50 ° C. for 0 to 15 minutes. After reacting at 5 minute intervals, the reaction solution and the same amount of 2% sodium carbonate were added to stop the reaction, and the hydrolyzate of each hour was spotted on TLC glass silica gel and dried. The standard materials used were glucose (G1) and cell Bios (G2), cellotriose (G3), cellotetraoside (G4), pNP-beta-D-glucopyranoside (pNPG1), pNP-beta-D-cellobioside (pNPG2), pNP-beta-D-cellotrioside ( pNPG3), and eight types of pNP-beta-D-cellotetraoside (pNPG4) were used as indicators showing the degradation products of each enzyme over time (Fig. 17A). 17A shows PeCBH1 protein and PeCBH2 A photograph showing the TLC results for a standard for determining the fibrin substrate end type that the protein prefers.

표준물질과 시간별 효소 산물의 분리 목적으로 사용한 용리액은 아세토니트릴과 증류수의 비율이 80:20(v/v)이 되도록 하였고, 건조 후 당을 탐지하기 위하여 100 ㎖ 스탁 용액(stock solution) (100 ㎖ 아세톤, 1 ㎖ 아닐린, 및 1 g 다이페닐아민)에 10 ㎖ 인산(phosphoric acid)를 섞은 용액을 실리카겔에 뿌려서 건조하였다. 120℃에서 유리 실리카겔의 당이 발색될 때까지 반응하였고, 이로부터 섬유소의 non-reducing 말단에 셀룰라제 활성을 갖는 것으로 알려져 있는 T. reesei CBH2는 pNP-beta-D-cellotetraoside 기질을 시간이 지날수록 셀로바이오스 및 pNP-beta-D-cellobioside로 자르는 반면, PeCBH1PeCBH2는 사용한 기질을 셀로트리오스 및 pNP-beta-D-glucopyranoside로 자르는 reducing 말단 셀룰라제 활성을 가지는 것을 확인할 수 있었다(도 17의 B). 도 17의 B는 PeCBH1 단백질 및 PeCBH2 단백질이 선호하는 섬유소 기질 말단 타입 결정을 위한, 반응산물에 대한 TLC 결과를 나타내는 사진이다.The eluent used for the separation of the standard and the enzyme product over time was such that the ratio of acetonitrile and distilled water was 80:20 (v / v), and 100 ml stock solution (100 ml) was used to detect sugar after drying. Acetone, 1 ml aniline, and 1 g diphenylamine) were sprayed onto silica gel with 10 ml phosphoric acid and dried. T. reesei CBH2, which is known to have cellulase activity at the non-reducing end of fibrin, reacts with the pNP-beta-D-cellotetraoside substrate over time at 120 ° C until the sugar of free silica gel has developed. While cutting with cellobiose and pNP-beta-D-cellobioside, PeCBH1 and PeCBH2 were found to have reducing terminal cellase activity of cutting the substrate used with cellotriose and pNP-beta-D-glucopyranoside (B in FIG. 17B). ). 17B is PeCBH1 Protein and PeCBH2 Photograph showing TLC results for the reaction product to determine the preferred fibrin substrate end type of the protein.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Novel exoglucanase and the Use thereof <130> PA110209/KR <160> 37 <170> KopatentIn 1.71 <210> 1 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> GH5F1 primer <400> 1 Thr Thr Cys Thr Thr Cys Tyr Cys Tyr Gly Gly Tyr Ala Ala Tyr Gly 1 5 10 15 Ala <210> 2 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> GH5F2 primer <400> 2 Ala Thr Tyr Cys Cys Trp Gly Thr Tyr Gly Gly Tyr Thr Ala Asn Thr 1 5 10 15 Cys <210> 3 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> GH5R1 primer <400> 3 Thr Thr Arg Cys Ala Arg Cys Cys Asn Trp Ala Tyr Thr Cys Arg Gly 1 5 10 15 Ala <210> 4 <211> 17 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> GH5R2 primer <400> 4 Thr Ala Arg Ala Cys Asn Ala Asp Arg Cys Cys Arg Cys Cys Arg Gly 1 5 10 15 Ala <210> 5 <211> 20 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> GH6F primer <400> 5 Gly Ala Arg Cys Cys Trp Gly Ala Tyr Trp Cys Tyr His Thr Asn Gly 1 5 10 15 Ser Tyr Ala Ala 20 <210> 6 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Gln Lys Asn 115 120 125 Ile Gly Ser Arg Leu Tyr Leu Leu Glu Asp Asp Ser Thr Tyr Glu Met 130 135 140 Phe Gln Leu Leu Asn Gln Glu Phe Thr Phe Asp Val Asp Val Ser Asn 145 150 155 160 Leu Pro Cys Gly Leu Asn Gly Ala Leu Tyr Phe Val Ser Met Asp Ala 165 170 175 Asp Gly Gly Thr Ser Arg Phe Pro Thr Asn Lys Ala Gly Ala Lys Tyr 180 185 190 Gly Thr Gly Tyr Cys Asp Ser Gln Cys Pro Arg Asp Leu Lys Phe Ile 195 200 205 Ser Gly Glu Ala Asn Val Glu Gly Trp Glu Pro Ser Asp Asn Asp Val 210 215 220 Asn Ser Gly Leu Gly Asn His Gly Ser Cys Cys Ala Glu Met Asp Val 225 230 235 240 Trp Glu Ala Asn Ser Ile Ser Asn Ala Val Thr Pro His Pro Cys Asp 245 250 255 Thr Pro Thr Gln Thr Glu Cys Thr Thr Asp Ala Cys Gly Gly Thr Tyr 260 265 270 Ser Ser Asp Arg Tyr Ala Gly Thr Cys Asp Pro Asp Gly Cys Asp Phe 275 280 285 Asn Pro Tyr Arg Met Gly Asn Thr Ser Phe Tyr Gly Pro Gly Lys Thr 290 295 300 Val Asp Thr Ser Ser Pro Phe Thr Val Val Thr Gln Phe Ile Thr Asn 305 310 315 320 Asp Gly Thr Ser Ser Gly Thr Leu Ser Glu Ile Lys Arg Phe Tyr Val 325 330 335 Gln Asp Gly Glu Val Ile Gly Gln Ser Asp Ser Lys Val Ser Gly Val 340 345 350 Thr Gly Asn Ser Ile Thr Thr Asp Phe Cys Thr Ala Gln Lys Lys Ala 355 360 365 Phe Gly Asp Thr Asp Ser Phe Thr Glu His Gly Gly Leu Ala Gly Met 370 375 380 Gly Ala Ala Met Ala Glu Gly Met Val Leu Val Met Ser Leu Trp Asp 385 390 395 400 Asp His Asn Ser Asn Met Leu Trp Leu Asp Ser Thr Tyr Pro Thr Thr 405 410 415 Ala Ser Ser Thr Thr Pro Gly Ala Ala Arg Gly Ser Cys Asp Ile Ser 420 425 430 Ser Gly Asp Pro Asp Thr Val Glu Thr Ala Asp Ala Asn Ser Tyr Val 435 440 445 Ile Tyr Ser Asn Ile Lys Val Gly Pro Ile Gly Ser Thr Tyr Asn Ser 450 455 460 Gly Gly Ser Ser Gly Gly Ser Ser Ser Ser Thr Thr Thr Ser Lys Thr 465 470 475 480 Ser Thr Thr Ser Lys Thr Ser Thr Thr Ser Lys Thr Ser Thr Thr Thr 485 490 495 Lys Thr Ser Ser Thr Thr Ser Ser Thr Gly Ser Ser Thr Thr Gly Ala 500 505 510 Ala His Tyr Ala Gln Cys Gly Gly Ile Ser Trp Thr Gly Ala Thr Thr 515 520 525 Cys Ala Ser Pro Tyr Thr Cys Thr Lys Gln Asn Asp Tyr Tyr Ser Gln 530 535 540 Cys Leu 545 <210> 23 <211> 1641 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PeCBH1 <400> 23 atggctgccg ctatctctta ccgcatttac aagaatgccc tggtcttgtc tgcctttctc 60 gttgccgctc aggcacaaca ggttggcact tatcagactg aaacgcatcc ttctctgacc 120 tggtccaagt gcaccagcag tggcagttgc acatcgacta ccggcagcgt tgtcatcgat 180 gccaactggc gctgggttca cagcactagc tcatccacca attgctatac aggcaatact 240 tgggatgcaa ctctctgtcc cgacgatgtg acctgtgcat cttcctgtgc ggtcgatggt 300 gcttcatatt caagcaccta cggcgtgact accagcggtg atgagctgcg tctcaacttt 360 gtcaccacgg catcgcagaa gaatatcggc tctcgtcttt acctcttgga ggacgatagt 420 acatacgaaa tgttccaact gctgaaccag gagtttactt tcgatgttga tgtttccaat 480 ctcccctgtg gtctcaatgg agcactctac ttcgtctcaa tggatgccga tggtggcact 540 tctcgattcc ccacgaacaa ggctggcgca aaatacggca ctggttattg tgattcgcag 600 tgccctcgcg atctcaagtt catatctggc gaagccaatg ttgagggctg ggaaccatcc 660 gacaatgacg tgaattctgg ccttggaaac cacggctcct gctgtgctga gatggatgtc 720 tgggaagcca attcaatttc caatgctgtc actccccacc cttgcgacac ccccactcag 780 actgaatgta ccacagatgc ctgtggtggt acctacagct ctgatcgata tgcaggcact 840 tgcgatcctg atggatgtga tttcaaccca taccgtatgg gcaacacctc gttctacgga 900 ccgggcaaga ctgtggacac cagctctccc ttcaccgttg tgactcagtt catcaccaat 960 gatggcactt cttcgggcac tctgagcgag attaaacgct tctacgtgca agatggggag 1020 gtaatcggcc agtccgactc caaggtcagc ggtgtgaccg gcaactccat taccacagat 1080 ttctgcacgg ctcagaagaa ggcctttgga gataccgata gctttactga gcatggtggc 1140 cttgcgggta tgggcgctgc catggccgaa ggaatggtcc tcgtgatgag tctgtgggat 1200 gaccataact ccaacatgct ctggctcgac agcacttatc cgaccacagc ctcctccact 1260 acccccggag ctgcacgcgg ttcctgcgat atctcttcgg gtgatcccga cactgtggag 1320 actgcggatg ctaactcata cgttatctac tcgaacatca aggtcggtcc aattggctca 1380 acttataact ctggtggttc ctccggtgga tcaagctcga gcaccacaac cagcaaaacg 1440 tccactacta gcaaaacatc caccactagc aaaacgtcca ccaccaccaa aacatcctcg 1500 accacttctt ctactggctc gagcactact ggagcggctc actatgccca atgcggtgga 1560 attagctgga ctggtgcgac cacctgcgct agcccataca cctgcaccaa gcagaacgac 1620 tattactctc agtgcctgta g 1641 <210> 24 <211> 452 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> PeCBH2 <400> 24 Met Gln Gln Arg Ala Leu Leu Leu Ser Ala Leu Val Ala Val Ala Arg 1 5 10 15 Ala Gln Gln Ala Gly Thr Gln Thr Ser Glu Thr Lys Pro Ser Leu Thr 20 25 30 Trp Gln Lys Cys Thr Ala Ser Gly Cys Thr Asp Gln Ser Gly Ser Val 35 40 45 Gly Ile Asp Ala Asn Trp Arg Trp Val His Ser Thr Asp Gly Thr Thr 50 55 60 Asn Cys Tyr Thr Gly Asn Glu Trp Asp Ala Asp Leu Cys Pro Asp Asp 65 70 75 80 Glu Thr Cys Ala Thr Asn Cys Ala Leu Asp Gly Ala Asp Tyr Ser Gly 85 90 95 Thr Tyr Gly Val Glu Ala Asp Gly Asp Ser Leu Ser Leu Thr Phe Lys 100 105 110 Thr Gly Ser Asn Val Gly Ser Arg Leu Phe Leu Met Glu Asp Asp Ser 115 120 125 Thr Tyr Gln Met Phe Lys Leu Leu Asn Gln Glu Phe Thr Phe Asp Val 130 135 140 Asp Val Ser Ala Leu Pro Cys Gly Leu Asn Gly Ala Leu Tyr Phe Val 145 150 155 160 Ser Met Asp Ala Asp Gly Gly Leu Ser Lys Tyr Glu Asn Asn Lys Ala 165 170 175 Gly Ala Lys Tyr Gly Thr Gly Tyr Cys Asp Ser 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Artificial Sequence <220> <223> primer 26 <400> 26 ctcgccttag ataaaagaca acaggttggc acttatc 37 <210> 27 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 27 <400> 27 cactccgttc aagtcgactt acaggcactg agagta 36 <210> 28 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LNK39 primer <400> 28 ggccgcctcg gcctctgctg gcctcgcctt agataaaaga 40 <210> 29 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GT50R primer <400> 29 gtcattatta aatatatata tatatatatt gtcactccgt tcaagtcgac 50 <210> 30 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 30 <400> 30 ctcgccttag ataaaagaca gcaggctggc acgcag 36 <210> 31 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 31 <400> 31 tccgcatccc actcgttgcc ggtgtagcag 30 <210> 32 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 32 <400> 32 accggcaacg agtgggatgc ggatctctgc 30 <210> 33 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 33 <400> 33 tcgacgttgc cctgtccgtt gatgaacttc 30 <210> 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Gly Leu Ala Gly Met     370 375 380 Gly Ala Ala Met Ala Glu Gly Met Val Leu Val Met Ser Leu Trp Asp 385 390 395 400 Asp His Asn Ser Asn Met Leu Trp Leu Asp Ser Thr Tyr Pro Thr Thr                 405 410 415 Ala Ser Ser Thr Thr Pro Gly Ala Ala Arg Gly Ser Cys Asp Ile Ser             420 425 430 Ser Gly Asp Pro Asp Thr Val Glu Thr Ala Asp Ala Asn Ser Tyr Val         435 440 445 Ile Tyr Ser Asn Ile Lys Val Gly Pro Ile Gly Ser Thr Tyr Asn Ser     450 455 460 Gly Gly Ser Ser Gly Gly Ser Ser Ser Ser Thr Thr Thr Ser Lys Thr 465 470 475 480 Ser Thr Thr Ser Lys Thr Ser Thr Thr Ser Lys Thr Ser Thr Thr Thr                 485 490 495 Lys Thr Ser Ser Thr Thr Ser Ser Thr Gly Ser Ser Thr Thr Gly Ala             500 505 510 Ala His Tyr Ala Gln Cys Gly Gly Ile Ser Trp Thr Gly Ala Thr Thr         515 520 525 Cys Ala Ser Pro Tyr Thr Cys Thr Lys Gln Asn Asp Tyr Tyr Ser Gln     530 535 540 Cys leu 545 <210> 23 <211> 1641 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PeCBH1 <400> 23 atggctgccg ctatctctta ccgcatttac aagaatgccc tggtcttgtc tgcctttctc 60 gttgccgctc aggcacaaca ggttggcact tatcagactg aaacgcatcc ttctctgacc 120 tggtccaagt gcaccagcag tggcagttgc acatcgacta ccggcagcgt tgtcatcgat 180 gccaactggc gctgggttca cagcactagc tcatccacca attgctatac aggcaatact 240 tgggatgcaa ctctctgtcc cgacgatgtg acctgtgcat cttcctgtgc ggtcgatggt 300 gcttcatatt caagcaccta cggcgtgact accagcggtg atgagctgcg tctcaacttt 360 gtcaccacgg catcgcagaa gaatatcggc tctcgtcttt acctcttgga ggacgatagt 420 acatacgaaa tgttccaact gctgaaccag gagtttactt tcgatgttga tgtttccaat 480 ctcccctgtg gtctcaatgg agcactctac ttcgtctcaa tggatgccga tggtggcact 540 tctcgattcc ccacgaacaa ggctggcgca aaatacggca ctggttattg tgattcgcag 600 tgccctcgcg atctcaagtt catatctggc gaagccaatg ttgagggctg ggaaccatcc 660 gacaatgacg tgaattctgg ccttggaaac cacggctcct gctgtgctga gatggatgtc 720 tgggaagcca attcaatttc caatgctgtc actccccacc cttgcgacac ccccactcag 780 actgaatgta ccacagatgc ctgtggtggt acctacagct ctgatcgata tgcaggcact 840 tgcgatcctg atggatgtga tttcaaccca taccgtatgg gcaacacctc gttctacgga 900 ccgggcaaga ctgtggacac cagctctccc ttcaccgttg tgactcagtt catcaccaat 960 gatggcactt cttcgggcac tctgagcgag attaaacgct tctacgtgca agatggggag 1020 gtaatcggcc agtccgactc caaggtcagc ggtgtgaccg gcaactccat taccacagat 1080 ttctgcacgg ctcagaagaa ggcctttgga gataccgata gctttactga gcatggtggc 1140 cttgcgggta tgggcgctgc catggccgaa ggaatggtcc tcgtgatgag tctgtgggat 1200 gaccataact ccaacatgct ctggctcgac agcacttatc cgaccacagc ctcctccact 1260 acccccggag ctgcacgcgg ttcctgcgat atctcttcgg gtgatcccga cactgtggag 1320 actgcggatg ctaactcata cgttatctac tcgaacatca aggtcggtcc aattggctca 1380 acttataact ctggtggttc ctccggtgga tcaagctcga gcaccacaac cagcaaaacg 1440 tccactacta gcaaaacatc caccactagc aaaacgtcca ccaccaccaa aacatcctcg 1500 accacttctt ctactggctc gagcactact ggagcggctc actatgccca atgcggtgga 1560 attagctgga ctggtgcgac cacctgcgct agcccataca cctgcaccaa gcagaacgac 1620 tattactctc agtgcctgta g 1641 <210> 24 <211> 452 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> PeCBH2 <400> 24 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Leu Lys Phe Ile Asn Gly Gln Gly Asn Val Asp Gly Trp Glu Pro Ser         195 200 205 Asp Asn Asp Ala Asn Ala Gly Val Gly Gly His Gly Ser Cys Cys Ala     210 215 220 Glu Met Asp Ile Trp Glu Ala Asn Lys Ile Ser Thr Ala Val Thr Pro 225 230 235 240 His Pro Cys Lys Glu Ala Gly Gln Thr Met Cys Glu Gly Asp Ser Cys                 245 250 255 Gly Gly Thr Tyr Ser Ser Thr Arg Tyr Ala Gly Thr Cys Asp Pro Asp             260 265 270 Gly Cys Asp Phe Asn Pro Tyr Arg Met Gly Asn Glu Ser Phe Tyr Gly         275 280 285 Pro Gly Lys Ile Val Asp Thr Ser Ser Lys Met Thr Val Ala Thr Gln     290 295 300 Phe Ile Thr Ser Asp Asn Thr Ala Thr Gly Thr Leu Ser Glu Ile Lys 305 310 315 320 Arg Ile Tyr Val Gln Asn Gly Lys Val Ile Ala Asn Ser Ala Ser Asp                 325 330 335 Val Ser Gly Val Ser Gly Asn Ser Ile Thr Ser Asp Phe Cys Thr Ala             340 345 350 Gln Lys Lys Ala Phe Gly Asp Glu Asp Val Phe Ala Gln Tyr Asn Gly         355 360 365 Met Ser Gly Met Gly Glu Gly Leu Glu Gln Gly Met Val Leu Val Met     370 375 380 Ser Leu Trp Asp Asp His Tyr Ala Asn Met Leu Trp Leu Asp Ser Asn 385 390 395 400 Tyr Pro Thr Asn Ala Thr Ala Ser Asp Pro Gly Val Ala Arg Gly Thr                 405 410 415 Cys Gly Ala Asp Ser Gly Lys Pro Ala Asp Val Glu Ser Ala Ser Ala             420 425 430 Asp Ala Lys Val Val Phe Ser Asn Ile Lys Val Gly Ala Ile Gly Ser         435 440 445 Thr Tyr Ser Ser     450 <210> 25 <211> 1358 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PeCBH2 <400> 25 atgcagcaac gcgcactcct tctctctgcc cttgtggcag tcgctcgcgc ccagcaggct 60 ggcacgcaga cctcagagac caagccttct ctgacttggc aaaagtgcac tgccagtggc 120 tgcacagatc aatccggatc cgttggtatt gatgctaact ggcgttgggt tcactcgacc 180 gacggaacca ccaactgcta caccggcaac gagtgggatg cggatctctg ccccgacgac 240 gagacttgtg ccacgaactg tgccctggat ggcgcagact actctggcac ctacggcgtg 300 gaggctgacg gcgactctct gtcgctgacc ttcaagaccg gctccaacgt cggttctcgt 360 ctgttcctga tggaggacga cagcacctac cagatgttca agctgctcaa ccaggarttc 420 acctttgacg ttgatgtttc cgctctcccc tgcggtctca atggcgctct gtacttcgtc 480 tccatggatg ccgacggagg tttgtccaag tacgagaata acaaggccgg tgccaagtat 540 ggaactggct actgtgattc gcagtgccct cgtgacctga agttcatcaa cggacagggc 600 aacgtcgacg gctgggagcc ctccgacaac gacgccaacg ccggtgttgg tggccacggc 660 tcttgctgtg cggagatgga tatttgggag gccaacaaga tctcaaccgc cgtgaccccc 720 cacccttgca aggaggctgg acagaccatg tgcgagggcg acagctgcgg tggcacctac 780 tcgtccaccc gctatgccgg tacctgcgac cctgacggat gtgacttcaa cccttaccgc 840 atgggtaacg agagcttcta cggccccgga aagatcgtcg acaccagctc caagatgacc 900 gttgccaccc agttcattac cagcgacaac accgccaccg gtaccctcag cgagatcaag 960 cgtatctatg ttcagaatgg caaggtcatt gccaactcgg cttccgatgt tagcggtgtc 1020 agtggtaact cgatcacccg gacttctgca ctgcgcagaa gaaggccttt ggcgatgagg 1080 atgtcttcgc tcagtacaac ggcatgtctg gtatgggcga gggacttgag cagggtatgg 1140 ttctcgttat gagcctgtgg gatgaccact acgccaacat gctctggttg gacagcaact 1200 accccaccaa tgccactgct tccgatcctg gtgttgctcg tggtacctgc ggtgctgact 1260 ctggcaagcc tgccgacgtc gagtctgcct cggctgatgc caaggtggtg ttctcgaaca 1320 tcaaggttgg tgccattggt tccacctact cttcttaa 1358 <210> 26 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 26 <400> 26 ctcgccttag ataaaagaca acaggttggc acttatc 37 <210> 27 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 27 <400> 27 cactccgttc aagtcgactt acaggcactg agagta 36 <210> 28 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LNK39 primer <400> 28 ggccgcctcg gcctctgctg gcctcgcctt agataaaaga 40 <210> 29 <211> 50 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> GT50R primer <400> 29 gtcattatta aatatatata tatatatatt gtcactccgt tcaagtcgac 50 <210> 30 <211> 36 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 30 <400> 30 ctcgccttag ataaaagaca gcaggctggc acgcag 36 <210> 31 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 31 <400> 31 tccgcatccc actcgttgcc ggtgtagcag 30 <210> 32 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> primer 32 <400> 32 accggcaacg agtgggatgc ggatctctgc 30 <210> 33 <211> 30 <212> DNA 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Claims (13)

서열번호 22 또는 24의 아미노산 서열로 표시되는 엑소글루카나제.
Exoglucanase represented by the amino acid sequence of SEQ ID NO: 22 or 24.
제1항에 있어서, 상기 엑소글루카나제는 페니실리움 속 균주로부터 발현되는 것인 엑소글루카나제.
The exoglucanase of claim 1, wherein the exoglucanase is expressed from a strain of genus Penicillium.
제1항 또는 제2항의 엑소글루카나제를 코딩하는 폴리뉴클레오티드.
A polynucleotide encoding the exoglucanase of claim 1.
상기 폴리뉴클레오티드는 서열번호 23 또는 25의 염기서열로 표시되는 것인 폴리뉴클레오티드.
The polynucleotide is a polynucleotide represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 23 or 25.
제3항의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 발현벡터.
An expression vector comprising the polynucleotide of claim 3.
제5항에 있어서, 단백질융합인자(translational fusion partner: TFP)를 추가로 포함하는 것인 발현벡터.
The expression vector of claim 5, further comprising a translational fusion partner (TFP).
제5항의 발현벡터가 숙주세포에 도입된 형질전환체.
A transformant wherein the expression vector of claim 5 is introduced into a host cell.
제7항에 있어서, 상기 숙주세포는 에탄올 발효능을 가지는 것인 형질전환체.
The transformant of claim 7, wherein the host cell has ethanol fermentation ability.
제7항의 형질전환체를 배양하고, 이의 배양물 또는 배양상등액으로부터 엑소글루카나제를 회수하는 단계를 포함하는, 제1항 또는 제2항에 따른 엑소글루카나제의 생산방법.
A method for producing an exoglucanase according to claim 1 or 2, comprising culturing the transformant of claim 7 and recovering the exoglucanase from the culture or the culture supernatant thereof.
(i) 제5항의 발현벡터가 에탄올 발효능을 가지는 숙주세포에 도입된 형질전환체를 수득하는 단계;
(ⅱ) 상기 수득한 형질전환체를 엑소글루카나제의 기질을 포함하는 배양액에서 배양하는 단계; 및,
(ⅲ) 상기 단계 (ⅱ)에서 수득한 배양물 또는 배양상등액으로부터 바이오 에탄올을 회수하는 단계를 포함하는, 바이오 에탄올의 생산방법.
(i) obtaining a transformant in which the expression vector of claim 5 is introduced into a host cell having ethanol fermentation ability;
(Ii) culturing the obtained transformant in a culture solution containing a substrate of exoglucanase; And,
(Iii) recovering bioethanol from the culture or culture supernatant obtained in step (ii).
제10항에 있어서, 상기 에탄올 발효능을 가지는 숙주세포는 엔도글루카나제 또는 베타-글루코시다제를 각각 또는 동시발현하는 것인 바이오 에탄올의 생산방법.
The method of claim 10, wherein the host cell having ethanol fermentation ability expresses or co-expresses endoglucanase or beta-glucosidase, respectively.
제10항에 있어서, 상기 기질은 글루칸(glucan) 또는 다당류(polysaccharide)인 것인 바이오 에탄올의 생산방법.
The method of claim 10, wherein the substrate is glucan or polysaccharide.
제10항에 있어서, 상기 기질은 녹말, 덱스트란, 풀룰란 및 셀룰로오스로 구성된 그룹으로부터 선택되는 1종 이상인 것인 바이오 에탄올의 생산방법.The method of claim 10, wherein the substrate is at least one selected from the group consisting of starch, dextran, pullulan and cellulose.
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