KR20130050780A - Method for production of ribose with metabolically engineered escherichia coli - Google Patents
Method for production of ribose with metabolically engineered escherichia coli Download PDFInfo
- Publication number
- KR20130050780A KR20130050780A KR1020110116023A KR20110116023A KR20130050780A KR 20130050780 A KR20130050780 A KR 20130050780A KR 1020110116023 A KR1020110116023 A KR 1020110116023A KR 20110116023 A KR20110116023 A KR 20110116023A KR 20130050780 A KR20130050780 A KR 20130050780A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- transketolase
- ribose
- gene
- coli
- escherichia coli
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/70—Vectors or expression systems specially adapted for E. coli
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/1022—Transferases (2.) transferring aldehyde or ketonic groups (2.2)
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N9/00—Enzymes; Proenzymes; Compositions thereof; Processes for preparing, activating, inhibiting, separating or purifying enzymes
- C12N9/10—Transferases (2.)
- C12N9/12—Transferases (2.) transferring phosphorus containing groups, e.g. kinases (2.7)
- C12N9/1205—Phosphotransferases with an alcohol group as acceptor (2.7.1), e.g. protein kinases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P19/00—Preparation of compounds containing saccharide radicals
- C12P19/02—Monosaccharides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Y—ENZYMES
- C12Y202/00—Transferases transferring aldehyde or ketonic groups (2.2)
- C12Y202/01—Transketolases and transaldolases (2.2.1)
- C12Y202/01001—Transketolase (2.2.1.1)
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Zoology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 리보오스의 생산방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 대사공학적으로 변형된 대장균을 이용하여 자일로오스(xylose)로부터 리보오스(ribose)를 생산하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method for producing ribose, and more particularly, to a method for producing ribose from xylose using metabolic modified E. coli.
리보오스(ribose)는 5탄당의 한 종류로, 비타민 B2, 항바이러스제 및 향료 증강제 합성의 원료로 사용되고 있다. 천연에서는 D형만 존재하며, ATP와 니코틴아마이드뉴클레오티드 등 여러 조효소의 구성성분이다. Ribose is a type of pentose and is used as a raw material for the synthesis of vitamin B2, antiviral agent and perfume enhancer. In nature, only D form exists, and it is a component of various coenzymes such as ATP and nicotinamide nucleotide.
리보오스는 화학적인 생산방법 또는 생물학적인 생산방법을 이용하여 생산되고 있다. Ribose is produced using chemical production methods or biological production methods.
화학적 생산방법으로는 칼슘 글루코네이트를 원료로 하는 촉매반응을 이용한 경우가 있었고(Steiger, Helv. Chim. Acta, 19, 189, (1936)), 포도당을 이용한 산화환원반응으로 리보오스를 생산하기도 하였다(Sowden, J. Am. Chem. Soc., 72, 808, (1950); Smith, Chem. Ind., 92, (1955)). As a chemical production method, a catalytic reaction using calcium gluconate was used (Steiger, Helv. Chim. Acta, 19, 189, (1936)) and ribose was produced by redox reaction using glucose Sowden, J. Am. Chem. Soc., 72, 808, (1950); Smith, Chem. Ind., 92, (1955)).
생물학적인 방법으로는 바실러스속 균주를 이용하여 리보오스를 발효방법으로 생산하는 방법이 있는데, 대한민국 등록번호 제10-0490280호(등록일자: 2005년 05월 17일)에, "트랜스케톨레이즈가 유실된 변이주 바실러스 서브틸리스BS-197(Bacillus subtilis BS-197)를 개발하고, 상기 변이주 바실러스 서브틸리스 BS-197을 이용하여 자일로스와 포도당을 함유한 기본 배양 배지에서 균주를 생장시키고, 리보오스 생산을 활성화시킨 후 발효배지에서 균주를 배양, 리보오스를 생산하면서 유가식으로 자일로스 및 포도당 혼합배지를 공급하여 리보오스를 생물학적으로 생산하는 방법"이 공개되어 있다.As a biological method, there is a method of producing ribose by a fermentation method using a strain of Bacillus subsp. Korean Registration No. 10-0490280 (registered on May 17, 2005) discloses a method in which "transketolase is lost The mutant strain Bacillus subtilis BS-197 was developed. The strain was grown in a basic culture medium containing xylose and glucose using the mutant strain Bacillus subtilis BS-197, and ribose production was performed. A method for culturing a strain in a fermentation medium after activation to produce ribose, and a method for biologically producing ribose by supplying a xylose and a glucose mixed medium in a fed-batch manner.
하지만, 종래에 대장균을 이용하여 리보오스를 생산할 수 있는 기술에 대해서는 알려진 바 없다.
However, there is no known technique for producing ribose using E. coli.
본 발명은 자일로오스(xylose)로부터 리보오스(ribose)를 생산함에 있어서, 대장균(Escherichia coli)을 이용할 수 있는 방법을 개발하여 제공하고자 한다.
The present invention, in the production of ribose (ribose) from xylose, Escherichia coli ) will be developed and provided.
상기 목적을 해결하기 위하여, 본 발명은 대장균(Escherichia coli)을 이용하여 자일로오스(xylose)로부터 리보오스(ribose)를 생산함에 있어서, 상기 대장균은 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소 기능이 소실되도록 형질전환된 대장균인 것을 특징으로 하는 리보오스의 생산방법을 제공한다.In order to solve the above object, the present invention is Escherichia coli ( Esherichia In the production of ribose from xylose using coli ), the E. coli is E. coli transformed to lose the enzyme function of transketolase A and transketolase B. It provides a method for producing ribose, characterized in that.
이콜라이로도 불리는 대장균(Escherichia coli)은 산업적으로 왕성히 사용되는 균주이지만, 자일로오스(xylose)로부터 리보오스를 생산하는 방법에 대해서는 아직까지 알려진 바가 없다. 야생형 대장균의 경우, 대사공학적으로 자일로오스를 기질로 하여 리보오스를 생산하지 못하기 때문이다. Escherichia, also called E. coli coli ) is an industrially used strain, but it has not yet been known how to produce ribose from xylose There is no bar. Wild-type Escherichia coli cannot metabolically produce ribose with xylose as a substrate.
따라서, 대장균을 이용하여 자일로오스로부터 리보오스를 생산하기 위해서는 대사공학적 형질전환이 필요한데, 본 발명에서는 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소적 기능을 소실시킴으로써, 리보오스가 생산됨을 확인하였다. Therefore, to produce ribose from xylose using E. coli Metabolic transformation is required, and in the present invention, it was confirmed that ribose is produced by losing the enzymatic functions of transketolase A and transketolase B.
한편, 본 발명에 있어서, 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소 기능 소실은, 바람직하게 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B 각각의 유전자 일부가 파쇄되거나, 유전자 전부가 제거됨으로써 말미암은 것이 바람직한데, 이는 공지의 유전공학적 방법을 이용하여 용이하게 수행할 수 있다. 특정 유전자의 일부 파쇄 또는 유전자 전부의 제거 방법은 당업계에 널리 알려져 있기 때문에 이에 대한 기술은 생략하기로 한다. On the other hand, in the present invention, the loss of the enzyme function of transketolase A and transketolase B is preferably a part of the genes of each of the transketolase A and transketolase B It is preferred that this is done by disrupting or by removing all of the genes, which can be easily performed using known genetic engineering methods. Since some fragmentation of a particular gene or a method of removing all of the genes is well known in the art, a description thereof will be omitted.
한편, 본 발명에 있어서, 상기 형질전환된 대장균은 바람직하게 PtsG의 효소 기능이 소실되도록 추가로 형질전환된 것이 좋은데, 이를 통해 포도당과 자일로스의 세포 내 동시 유입이 가능하기 때문이다. 이때, 상기 PtsG의 효소 기능 소실은, PtsG를 암호화하는 유전자 일부가 파쇄되거나, 유전자 전부가 제거됨으로써 말미암은 것이 바람직하다. 특정 유전자의 일부 파쇄 또는 유전자 전부의 제거 방법은 당업계에 널리 알려져 있기 때문에 역시나 이에 대한 기술은 생략하기로 한다.
On the other hand, in the present invention, the transformed E. coli is preferably further transformed so that the enzyme function of PtsG is lost, because it is possible to simultaneously enter the cells of glucose and xylose through this. At this time, it is preferable that the loss of the enzyme function of the PtsG is caused by the fragmentation of a part of the gene encoding PtsG or the removal of all of the genes. Since some of the fragments of a particular gene or a method of removing all of the genes are well known in the art, the description thereof will be omitted.
본 발명에서와 같이, 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소 기능을 소실시키면, 자일로오스를 원료로 하여 대장균으로부터 리보오스를 생산할 수 있다.
As in the present invention, when the enzyme functions of transketolase A and transketolase B are lost, ribose can be produced from E. coli using xylose as a raw material.
도 1은 트랜스케톨레이즈 B 암호화 유전자만 결실시킨 대장균 SGK012와 트랜스케톨테이즈 A 암호화 유전자와 트랜스케톨레이즈 B 암호화 유전자 모두 결실시킨 SGK016의 최종 배양액의 HPLC 크로마토그램이다.
도 2는 트랜스케톨테이즈 A 암호화 유전자와 트랜스케톨레이즈 B 암호화 유전자를 결실시킨 대장균 SGK016의 최종 배양액과 리보오스 및 리불로스(ribulose) 표준물질의 HPLC 크로마토그램이다.1 is an HPLC chromatogram of the final culture of E. coli SGK012, which only deleted the transketolase B coding gene, and SGK016, which deleted both the transketolase A coding gene and the transketolase B coding gene.
FIG. 2 is an HPLC chromatogram of the final culture of Escherichia coli SGK016 and the ribose and ribulose standards, which have deleted the transketolase A coding gene and the transketolase B coding gene.
이하, 본 발명의 내용을 하기 실시예에서 더욱 상세히 설명하고자 한다. 다만, 본 발명의 권리범위가 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니고, 그와 등가의 기술적 사상의 변형까지를 포함한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail in the following Examples. However, the scope of the present invention is not limited to the following embodiments, and includes modifications of equivalent technical ideas.
[[ 실시예Example 1: 리보오스 생산을 위한 형질전환 대장균의 제조] 1: Preparation of Transgenic Escherichia Coli for Ribose Production]
(1) (One) ptsGptsG 유전자의 결실 Gene deletion
리보오스의 생산을 위해 필수적이지는 않으나, 이화물질억제(catabolite repression)을 해제시켜 포도당과 자일로스의 세포 내 동시 유입이 가능하도록, 야생주 대장균 MG1655 내 PtsG를 암호화하는 유전자 ptsG를 결실시켰다. Although not essential for the production of ribose, the gene ptsG encoding PtsG in wild E. coli MG1655 was deleted to release catabolite repression to allow simultaneous influx of glucose and xylose into cells.
프라이머 DEL-ptsG-F와 DEL-ptsG-R를 사용하고(하기 표 1 참조 요망), 카나마이신 내성 유전자를 함유하고 있는 플라스미드 pKD13을 주형으로 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하여 카나마이신 내성 유전자의 양끝에 ptsG의 5'비번역부위(5' UTR)과 3'비번역부위(3' UTR) 염기서열 39bp를 각각 함유하고 있는 ptsG 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 제작하였다. (PCR) using the plasmid pKD13 containing the kanamycin resistance gene as primers using the primers DEL-ptsG-F and DEL-ptsG-R (see Table 1 below) A kanamycin cassette for ptsG gene deletion was prepared which contained the 5 'untranslated region of ptsG (5' UTR) and the 3 'untranslated region (3' UTR) base sequence 39 bp, respectively.
이어, 야생주 대장균 MG1655에 재조합을 통한 유전자 결실 효율을 높이는 람다재조합효소 발현용 플라스미드 pKD46을 도입시킨 후, 유전자도입용 세포(competent cell)을 제작하였고, 상기에서 제작한 ptsG 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 전기천공법으로 도입하였다. Next, a plasmid pKD46 for lambda recombinase expression was introduced into wild-type Escherichia coli MG1655 for enhancing gene deletion efficiency through recombination. Then, a competent cell was prepared, and the kanamycin cassette for ptsG gene deletion prepared above was introduced Was introduced by electroporation.
이 세포를 카나마이신 항생제가 포함된 고체배지에서 도말한 후, 37℃에서 배양함으로써 온도민감성 복제원점을 갖고 있는 플라스미드 pKD46를 소실시켰다. The cells were plated in a solid medium containing kanamycin antibiotics and then cultured at 37 ° C to eliminate the plasmid pKD46 having a temperature-sensitive replication origin.
세포 내로 도입된 ptsG 유전자 결실용 카나마이신 카세트가 대장균 염색체의 ptsG 유전자와 재조합되면서 카나마이신 내성 유전자가 ptsG 유전자 자리에 삽입되어, ptsG 유전자가 결실된 변이주 대장균을 카나마이신 포함된 고체배지에서 선별할 수 있었다. The kanamycin cassette for deletion of the ptsG gene introduced into the cell was recombined with the ptsG gene of the E. coli chromosome, so that the kanamycin resistance gene was inserted into the ptsG gene site and the mutant Escherichia coli lacking the ptsG gene could be selected from the solid medium containing kanamycin.
선별된 변이주 대장균은 PCR을 통하여 ptsG 유전자 결실을 확인한 뒤, 카나마이신 내성 유전자 제거를 위하여 FRT 서열특이성 재조합효소를 발현하는 플라스미드 pCP20을 도입시켰다. 상기 본 실시예에서 사용한 카나마이신 내성 유전자의 양쪽에는 FRT 서열이 있어, FRT 서열특이성 재조합효소에 의해 카나마이신 내성 유전자가 제거될 수 있다. The mutant Escherichia coli selected ptsG gene by PCR and then introduced plasmid pCP20 expressing FRT sequence specific recombinase for the removal of kanamycin resistance gene. Both of the kanamycin resistance genes used in the present embodiment have an FRT sequence, and the kanamycin resistance gene can be removed by FRT sequence-specific recombinase.
또한, 플라스미드 pCP20는 온도민감성 복제원점 및 고온 유도성 프로머터를 갖기 때문에, FRT 서열특이성 재조합효소는 높은 온도에서 발현 유도가 된다. 따라서, 43℃에서 배양시킴으로써 플라스미드 pCP20가 소실되고, 카나마이신 내성 유전자가 제거된 ptsG 유전자 결실 변이주 대장균 SGK012를 제작할 수 있었다.
In addition, since plasmid pCP20 has a temperature-sensitive replication origin and a high temperature inducible promoter, FRT sequence specific recombinases induce expression at high temperatures. Thus, by culturing at 43 캜, the plasmid pCP20 disappeared, and the ptsG gene deletion mutant Escherichia coli SGK012 in which the kanamycin resistance gene was removed was able to be produced.
(2) (2) ptsGptsG 유전자에 이은 Following the gene 트랜스케톨레이즈Transketolase B 암호화 유전자의 결실 The deletion of the B-encoding gene
변이주 대장균 KSG012에 추가적으로 트랜스케톨레이즈 B를 암호화하는 유전자 tktB를 결실시키기 위해 상기와 동일한 방법을 사용하였다. The same method as described above was used to delete the gene tktB encoding the transketolase B in addition to the mutant Escherichia coli KSG012.
프라이머 DEL-tktB-F와 DEL-tktB-R를 사용하고(하기 표 1 참조 요망), 카나마이신 내성 유전자를 함유하고 있는 플라스미드 pKD13을 주형으로 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하여 카나마이신 내성 유전자의 양끝에 tktB의 5'비번역부위(5'UTR)과 3'비번역부위(3' UTR) 염기서열 39bp를 각각 함유하고 있는 tktB 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 제작하였다. PCR was performed using the plasmids pKD13 containing the kanamycin resistance gene as primers using the primers DEL-tktB-F and DEL-tktB-R (see Table 1 below) , A kanamycin cassette for deletion of tktB gene, each containing a 5 'untranslated region (5'UTR) of tktB and a 39bp nucleotide sequence of 3' untranslated region (3 'UTR) was prepared.
이어 상기에서 제작한 변이주 대장균 KSG012에 플라스미드 pKD46을 도입시킨 후 유전자도입용 세포(competent cell)을 제작하였고, 위에서 제작한 tktB 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 전기천공법으로 도입하였다. After introducing the plasmid pKD46 into the mutant E. coli KSG012 prepared above, a competent cell was prepared, and the kanamycin cassette for deletion of the tktB gene prepared above was introduced by electroporation.
이 세포를 카나마이신 항생제가 포함된 고체배지에 도말한 뒤, 37℃에서 배양함으로써 플라스미드 pKD46를 소실시켰다. 카나마이신 내성 유전자가 tktB 유전자 자리에 삽입되어 tktB 유전자가 결실된 변이주 대장균을 카나마이신 포함된 고체배지에서 선별할 수 있었다. The cells were plated on a solid medium containing kanamycin antibiotics, and the plasmid pKD46 was abolished by incubation at 37 ° C. The mutant Escherichia coli, in which the kanamycin resistance gene was inserted into the tktB gene locus and deleted the tktB gene, was screened in a solid medium containing kanamycin.
선별된 변이주 대장균은 PCR을 통하여 tktB 유전자 결실을 확인한 뒤, 카나마이신 내성 유전자 제거를 위하여 FRT 서열특이성 재조합효소를 발현하는 플라스미드 pCP20을 도입시켰다. 플라스미드 pCP20이 도입된 변이주 대장균을 43℃에서 배양시킴으로써, 플라스미드 pCP20가 소실되고, 카나마이신 내성 유전자가 제거된 tktB 유전자 결실 변이주 대장균 SGK014를 제작하였다.
The selected mutant Escherichia coli confirmed the deletion of the tktB gene by PCR and then introduced the plasmid pCP20 expressing the FRT sequence-specific recombinase to remove the kanamycin resistance gene. The mutant Escherichia coli into which the plasmid pCP20 was introduced was cultured at 43 占 폚 to thereby produce the tktB gene mutant Escherichia coli SGK014 in which the plasmid pCP20 disappeared and the kanamycin resistance gene was deleted.
(3) (3) ptsGptsG 및 And 트랜스케톨레이즈Transketolase B 암호화 유전자에 이은 B encoding gene 트랜스케톨레이즈Transketolase A 암호화 유전자의 추가적 결실 Additional deletion of the A-encoding gene
변이주 대장균 SGK014에 추가적으로 트랜스케톨레이즈 A 암호화 유전자 tktA 를 결실시키기 위해 상기와 동일한 방법을 사용하였다. The same method as described above was used to delete the transketolase A-encoding gene tktA in addition to mutant Escherichia coli SGK014.
프라이머 DEL-tktA-F와 DEL-tktA-R를 이용하고(하기 표 1 참조 요망), 카나마이신 내성 유전자를 함유하고 있는 플라스미드 pKD13을 주형으로 중합효소연쇄반응(PCR)을 수행하여 카나마이신 내성 유전자의 양끝에 tktA의 5'비번역부위(5' UTR)과 3'비번역부위(3' UTR) 염기서열 39bp를 각각 함유하고 있는 tktA 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 제작하였다. PCR was performed using the plasmids pKD13 containing the kanamycin resistance gene as primers using the primers DEL-tktA-F and DEL-tktA-R (see Table 1 below) , A kanamycin cassette for deletion of tktA gene was prepared which contains the 5 'untranslated region (5' UTR) of tktA and the 39 base sequence of 3 'untranslated region (3' UTR)
이어 상기에서 제작한 변이주 대장균 KSG014에 플라스미드 pKD46을 도입시킨 후 유전자도입용 세포(competent cell)을 제작하였고, 위에서 제작한 tktA 유전자 결실용 카나마이신 카세트를 전기천공법으로 도입하였다. 이 세포를 카나마이신 항생제가 포함된 고체배지에 도말한 뒤 37℃에서 배양함으로써, 플라스미드 pKD46를 소실시켰다. Subsequently, plasmid pKD46 was introduced into the mutant strain E. coli KSG014, and then a gene for introduction of cells was prepared. The tktA gene deletion kanamycin cassette prepared above was introduced by electroporation. The cells were plated on a solid medium containing kanamycin antibiotics and cultured at 37 ° C to eliminate the plasmid pKD46.
카나마이신 내성 유전자가 tktA 유전자 자리에 삽입되어 tktA 유전자가 결실된 변이주 대장균을 카나마이신 포함된 고체배지에서 선별할 수 있었다. The mutant E. coli, in which the kanamycin resistance gene was inserted into the tktA gene locus and deleted the tktA gene, could be selected from the solid medium containing kanamycin.
선별된 변이주 대장균은 PCR을 통하여 tktA 유전자의 결실을 확인한 뒤, 카나마이신 내성 유전자 제거를 위하여 FRT 서열특이성 재조합효소를 발현하는 플라스미드 pCP20을 도입시켰다. 플라스미드 pCP20이 도입된 변이주 대장균을 43℃에서 배양시킴으로써 플라스미드 pCP20가 소실되고 카나마이신 내성 유전자가 제거된 tktA 유전자 결실 변이주 대장균 SGK016를 제작하였다. The selected mutant Escherichia coli confirmed the deletion of the tktA gene by PCR and then introduced the plasmid pCP20 expressing the FRT sequence specific recombinase gene for the removal of the kanamycin resistance gene. The plasmid pCP20-introduced mutant Escherichia coli was cultured at 43 ° C to produce a tktA gene mutant strain Escherichia coli SGK016 in which the plasmid pCP20 disappeared and the kanamycin resistance gene was removed.
상기와 같은 과정을 통해 PtsG 효소, 트랜스케톨레이즈 A 효소, 트랜스케톨레이즈 B 효소의 기능이 소실된 변이주 대장균 SGK016을 최종적으로 제작할 수 있었다. The mutant strain Escherichia coli SGK016 in which the function of PtsG enzyme, transketolase A enzyme, and transketolase B enzyme disappeared was finally produced through the above process.
[[ 실시예Example 2: 2: 실시예Example 1에서 제작한 형질전환 대장균을 이용한 리보오스의 생산] Production of Ribose Using Transgenic Escherichia Coli Produced in 1]
상기 실시예에서 제작한 변이주 대장균 SGK016을 이용하여 리보오스 생산능을 확인하고자 하였다. Using the mutant strain E. coli SGK016 produced in the above example was to determine the ribose production capacity.
배양을 위해 포도당 5g/L, 자일로스 5g/L, 효모추출물 5g/L, 트립톤 10g/L, 염화나트륨 10g/L 조성의 배지를 이용하였다. 500mL 배플드 플라스크(baffled flask)를 이용하여, 37℃, 200rpm에서 12시간 배양한 후, 최종 배양액을 취하여 균체 농도, 리보오스, 자일로스, 포도당의 농도를 측정하였다.For culture, medium of glucose 5g / L, xylose 5g / L, yeast extract 5g / L, tryptone 10g / L, sodium chloride 10g / L composition was used. After incubating for 12 hours at 37 ° C. and 200 rpm using a 500 mL baffled flask, the final culture medium was taken to measure the cell concentration, ribose, xylose, and glucose.
균체 농도는 600nm의 파장에서 흡광도를 측정하여 나타내었으며, 리보오스, 자일로스, 포도당, 리불로스 농도는 HPLC로 정량하였다. 정량시, 농도를 알고 있는 표준액을 이용하여 농도와 피크면적(peak area)과의 상관식을 구하고, 이것을 이용하여 피크면적으로부터 각 물질의 농도를 정량하였다. The cell concentration was measured by absorbance at a wavelength of 600 nm, and the concentration of ribose, xylose, glucose and ribulose was quantified by HPLC. At the time of quantitation, the correlation between the concentration and the peak area was determined using a standard solution having a known concentration, and the concentration of each substance was determined from the peak area using this.
본 실험에서, 컬럼은 Rezex RHM-Monosaccharide H+(8%) (Phenomenex)를 사용하였으며, 검출기는 RI 검출기를 사용하였다. 이때, 이동상은 3차 증류수이며, 0.4mL/min의 유출속도에 컬럼 온도는 25℃이었다.In this experiment, Rezex RHM-Monosaccharide H + (8%) (Phenomenex) was used as the column and RI detector was used as the detector. At this time, the mobile phase was the third distilled water, and the column temperature was 25 ° C at a flow rate of 0.4 mL / min.
한편, 본 실험에서, 대조구로는 트랜스케톨레이즈 B의 활성만 소실된 변이주 대장균 SGK012를 사용하였다. 배양 및 분석은 상기와 동일한 조건으로 수행하였다. In the present experiment, the control strain E. coli SGK012 which lost only the activity of transketolase B was used. Culture and analysis were carried out under the same conditions as above.
실험 결과, 도 1에서 보는 것처럼 트랜스케톨레이즈 B의 활성만 결실된 변이주 대장균 SGK012의 배양액에서는 리보오스가 검출되지 않았고, 트랜스케톨레이즈 A 및 트랜스케톨레이즈 B 모두 소실된 변이주 대장균 SGK016에서만 리보오스가 생성된 것이 확인되었다.As a result, as shown in FIG. 1, ribose was not detected in the culture medium of the mutant strain E. coli SGK012, which only lost the activity of transketolase B, and ribose was produced only in the mutant strain E. coli SGK016, which had lost both transketolase A and transketolase B. Confirmed.
한편, 리보오스의 이성질체인 리불로스(ribulose)는 리보오스 생합성 경로의 중간물질이고, 트랜스케톨레이즈가 소실된 타 미생물에서 생성된다고 알려져 있다. 또한, 리보오스와 구조적으로 유사하여 HPLC 상에서 동일한 체류시간을 보인다고 알려져 있어, 본 실험에서는 두 물질이 분리되는 HPLC 분석조건으로 분석을 수행하였다. On the other hand, it is known that the isomer of ribose, an intermediate of the ribose biosynthetic pathway, is produced from other microorganisms in which transketolase has been lost. In addition, it is known that it is structurally similar to ribose and exhibits the same retention time on HPLC. In this experiment, analysis was performed under the conditions of HPLC analysis in which two substances were separated.
실험 결과, 변이주 대장균 SGK012의 배양액에서 새롭게 생성된 물질은 리보오스 표준물질과 동일한 체류시간을 보였고, 리불로스와 다른 체류시간을 보여주었다. As a result, the newly produced material in the culture of mutant Escherichia coli SGK012 showed the same retention time as the ribose standard and showed a different retention time from ribulose.
따라서, 본 발명의 변이주 대장균 SGK016의 배양액에서 새롭게 생성된 물질은 리불로스가 아닌 리보오스임을 확인할 수 있었다(도 2).Therefore, it was confirmed that the newly generated material in the culture solution of the strain E. coli SGK016 of the present invention is ribose, not ribulose (FIG. 2).
Claims (4)
상기 대장균은, 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소 기능이 소실되도록 형질전환된 대장균인 것을 특징으로 하는 리보오스의 생산방법.
In producing ribose from xylose using Escherichia coli ,
The Escherichia coli is a method for producing ribose, characterized in that E. coli transformed to lose the enzyme function of transketolase A and transketolase B (transketolase) B.
상기 트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B의 효소 기능 소실은,
트랜스케톨레이즈(transketolase) A 및 트랜스케톨레이즈(transketolase) B 를 각각 암호화하는 유전자 일부가 파쇄되거나, 유전자 전부가 제거됨으로써 말미암은 것을 특징으로 하는 리보오스의 생산방법.
The method of claim 1,
The loss of enzyme function of the transketolase A and transketolase B,
A method of producing ribose, characterized in that part of the gene encoding transketolase A and transketolase B is broken up or all of the genes are removed.
상기 형질전환 대장균은,
PtsG의 효소 기능이 소실되도록 추가로 형질전환된 것을 특징으로 하는 리보오스의 생산방법.
The method of claim 1,
The transformed E. coli,
The method of producing ribose, characterized in that further transformed so that the enzyme function of PtsG is lost.
상기 PtsG의 효소 기능 소실은,
PtsG를 암호화하는 유전자 일부가 파쇄되거나, 유전자 전부가 제거됨으로써 말미암은 것을 특징으로 하는 리보오스의 생산방법.5. The method of claim 4,
The loss of enzyme function of the PtsG,
A method of producing ribose, characterized in that part of the gene encoding PtsG is broken or all of the gene is removed.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110116023A KR101312449B1 (en) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | Method for production of ribose with metabolically engineered Escherichia coli |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110116023A KR101312449B1 (en) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | Method for production of ribose with metabolically engineered Escherichia coli |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20130050780A true KR20130050780A (en) | 2013-05-16 |
KR101312449B1 KR101312449B1 (en) | 2013-09-27 |
Family
ID=48661053
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110116023A KR101312449B1 (en) | 2011-11-08 | 2011-11-08 | Method for production of ribose with metabolically engineered Escherichia coli |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101312449B1 (en) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100490280B1 (en) | 2002-09-23 | 2005-05-17 | 주식회사 보락 | A biological method for producing D-ribose from D-xylose using a Bacillus subtilis mutant |
-
2011
- 2011-11-08 KR KR1020110116023A patent/KR101312449B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR101312449B1 (en) | 2013-09-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Wu et al. | Metabolic engineering of Escherichia coli for high-yield uridine production | |
Brill et al. | Osmotically controlled synthesis of the compatible solute proline is critical for cellular defense of Bacillus subtilis against high osmolarity | |
CN113549588B (en) | Genetically engineered bacterium for producing 5-hydroxytryptophan and construction method and application thereof | |
US11124780B2 (en) | Genetically engineered bacterium used for producing uridine with high-yield | |
EP3733841A1 (en) | Monooxygenase mutant, preparation method therefor and application thereof | |
CN110373370B (en) | Catalytic system coupled with ATP regeneration system and application of catalytic system in glutathione production process | |
CN107312737A (en) | A kind of recombination bacillus coli, preparation method and the method for synthesizing 3,4 dihydroxy butyric acid | |
Romasi et al. | Development of indole-3-acetic acid-producing Escherichia coli by functional expression of IpdC, AspC, and Iad1 | |
KR101285515B1 (en) | Modified transketolase and use thereof | |
JP2021530216A (en) | Manipulated pantothenate kinase variant enzyme | |
CN111485008A (en) | Biological preparation method of cis-5-hydroxy-L-hexahydropicolinic acid | |
EP3147351B1 (en) | Microorganism having improved intracellular energy level and method for producing l-amino acid using same | |
Luo et al. | Characterization of highly ferulate-tolerant Acinetobacter baylyi ADP1 isolates by a rapid reverse engineering method | |
WO2024140379A1 (en) | Enzyme, strain for producing salidroside, and production method | |
EP3119875B1 (en) | Microorganisms producing l-amino acids and process for producing l-amino acids using the same | |
KR20140125314A (en) | Microorganisms for production of l-tryptophan and method for the production of l-tryptophan using the same | |
KR102269634B1 (en) | Strain with Improved Aromatic Amino Acid Production Capacity by ansB Gene Inactivation | |
JP5230447B2 (en) | New method | |
Liu et al. | Rational chromosome engineering of Escherichia coli for overproduction of salidroside | |
KR102473375B1 (en) | Recombinant microorganisms, their preparation methods and their use in the production of coenzyme Q10 | |
WO2023130191A1 (en) | Production of psychedelic compounds | |
KR101312449B1 (en) | Method for production of ribose with metabolically engineered Escherichia coli | |
KR101413143B1 (en) | Method for production of ribose with metabolically engineered E. coli in medium with optimum ratio of xylose and glucose | |
Zhang et al. | A native phosphoribosyltransferase, PncB, is the key NMN synthase in Bacillus subtilis | |
KR102269642B1 (en) | Strain with Improved Aromatic Amino Acid Production Capacity by Pyridoxal Kinase Gene Inactivation |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160824 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170925 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |