KR20150049554A - Novel vitamin d_3 specific hydroxylase from sebekia benihana - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a novel vitamin D_3-specific (VD_3) hydroxylase derived Sebekia benihana. The present invention provides a vitamin D_3-specific (VD_3) hydroxylase including an amino acid sequence of SEQ NO: 1. Moreover, the present invention provides a vitamin D_3 bioconversion method comprising the steps of: producing a recombinant expression vector by inserting a gene encoding the hydroxylase in an expression vector; transforming a cell through the recombinant expression vector; and hydroxylating vitamin D_3 by culturing the transformed cell.

Description

세베키아 베니하나 유래의 비타민 D₃특이적인 신규 수산화효소{Novel vitamin D₃specific hydroxylase from Sebekia benihana}{Novel vitamin D3specific hydroxylase from Sebekia benihana}, a vitamin D3-

본 발명은 세베키아 베니하나(Sebekia benihana) 유래의 비타민 D3(Vitamin D3; VD3) 특이적인 신규 수산화효소(hydroxylase)에 관한 것이다.The present invention relates to a process for the preparation of benihana) derived from vitamin D 3 (Vitamin D 3; VD 3) relates to specific novel enzyme hydroxide (hydroxylase).

높은 G+C의 그램-양성 토양 박테리아인 방선균(Actinomycetes)은 사이토크롬 P450 수산화효소(cytochrome P450 hydroxylases; CYPs)를 포함하는 다양한 생전환 효소 뿐만 아니라 항생제 및 항암제와 같은 많은 중요한 2차 대사산물의 생합성 클러스터들을 가지고 있다. 특히, 희소 방선균인 세베키아 베니하나(Sebekia benihana)는 모넨신(monensin), 니저리신(nigericin) 및 사이크로스포린 A(cyclosporine A)와 같은 다양한 천연물의 특정 부위에 수산기(hydroxyl group)를 결합시키는 뛰어난 능력을 가지고 있다. 헴(heme)-함유 모노옥시게나아제(monooxygenase) 효소인, CYP는 내인성(endogenous) 및 외인성(xenobiotic) 화합물의 위치-특이적 수산화반응을 촉진하는 가장 중요한 산업적 효소 중 하나이다. 또한, 이는 스테로이드 호르몬 합성 및 콜레스테롤 생전환의 초기 단계를 포함하는 다양한 생물공정의 중요한 단계와 관련되어 있다. 일반적으로, CYP는 대부분 살아있는 유기체에 존재하고, 또한 페레독신(ferredoxin; FD) 및 페레독신 환원효소(ferredoxin reductase; FDR)와 같은 전자 전달 파트너들(electron transfer partners)이 CYP의 활성화에 필요하다. Actinomycetes, a high G + C gram-positive soil bacterium, has been shown to inhibit the biosynthesis of many important secondary metabolites such as antibiotics and anticancer agents as well as various bioconversion enzymes including cytochrome P450 hydroxylases (CYPs) Clusters. In particular, the rare actinomycetes Sebekia benihana bind hydroxyl groups to specific sites of various natural products such as monensin, nigericin and cyclosporine A It has excellent ability to do. CYP, a heme-containing monooxygenase enzyme, is one of the most important industrial enzymes to promote the position-specific hydroxylation of endogenous and xenobiotic compounds. It is also associated with important steps in a variety of biological processes, including the early stages of steroid hormone synthesis and cholesterol biosynthesis. Generally, CYPs are mostly present in living organisms, and electron transfer partners such as ferredoxin (FD) and ferredoxin reductase (FDR) are required for CYP activation.

비타민 D3(Vitamin D3; VD3)는 혈장 칼슘과 인산염의 항상성 조절, 세포 분화, 증식 및 면역제어에 결정적인 역할을 하는 프로호르몬이다. 이는 갑상선 저하(hypothyroidism), 골다공증(osteoporosis) 및 만성신부전과 같은 다양한 질병의 치료 및 예방에 있어 중요한 효과를 가진다. VD3는 UV 빛에 노출된 피부에서 7-디하이드로콜레스테롤(7-dehydrocholesterol)로부터 합성되고, 생리학적으로 불활성화된 형태로 존재한다. 비타민 D 수용체와의 결합을 통하여 이의 생리학적 기능을 수행하기 위해서는 VD3가 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 및 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)으로 전환되어야만 한다. 이러한 2개의 반응은 간 및 신장에 있는 각각의 CYPs에 의해 수행된다. 따라서, 간 또는 신장 기능 이상을 가진 환자들은 1α,25(OH)2VD3를 합성할 수 없고, 외부적으로 VD3의 활성화된 형태를 섭취하여야만 한다. Vitamin D 3 (Vitamin D 3; VD 3) is a pro hormone that plays a crucial role in homeostasis of plasma calcium and phosphate, cell differentiation, proliferation and immunological control. This has important effects in the treatment and prevention of various diseases such as hypothyroidism, osteoporosis and chronic renal failure. VD 3 is synthesized from 7-dehydrocholesterol in skin exposed to UV light and exists in a physiologically inactivated form. In order to perform physiological functions thereof through the binding of the vitamin D receptor VD 3 is 25-hydroxy vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3 ; 25 (OH) VD 3) , and 1α, 25-dihydroxy vitamin D 3 (1?, 25-dihydroxyvitamin D 3 ; 1 ?, 25 (OH) 2 VD 3 ). These two reactions are performed by the respective CYPs in the liver and kidney. Therefore, patients with liver or renal dysfunction should not be able to synthesize 1α, 25 (OH) 2 VD 3 , and should externally receive an activated form of VD 3 .

1α,25(OH)2VD3 분자는 화학적 방법에 의해 콜레스테롤로부터 일반적으로 합성된다. 하지만, 상기 과정은 많은 반응 단계가 필요하고, 수율은 1% 미만으로 낮다. 반면에, 생물학적 공정은 단지 2-단계 공정에 의해 1α,25(OH)2VD3를 생산할 수 있으므로 효과적인 대안으로 제시되고 있다. 몇몇 연구자들은 여러 미생물들을 이용하여 VD3의 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3로의 전환에 대해 보고하였다. 25(OH)VD3 분자는 슈도노카디아 오토트로피카(Pseudonocardia autotrophica)로 명명된 희소 방선균에서 VD3-특이적 25-수산화효소(VD3-specific 25-hydroxylase)인 P450VD25 (CYP105A2)에 의해 성공적으로 생산되었다. 최근 연구에 따르면, 슈도노카디아 오토트로피카(P. autotrophica)의 Vdh 및 S. griseolus의 CYP105A1을 포함하는 VD3-특이적 수산화효소가 1α,25(OH)2VD3를 만들기 위해서 VD3의 25번 및 1번 위치에서 이중 수산화반응을 수행하는 것으로 나타났지만, 아직 이들의 효소학적 동역학 수치는 명확하게 밝혀지지 않았다. 상기와 같은 문제점을 극복하고, VD3-특이적인 생전환 수율을 증가시키기 위해서, 무작위적 돌연변이(random mutagenesis), 효소 활성사이트 변형 및 방선균 이종숙주(heterologous) 발현과 같은 새로운 전략들이 추진되고 있다. 1α, 25 (OH) 2 VD 3 molecules are generally synthesized from cholesterol by chemical methods. However, this process requires a lot of reaction steps, and the yield is as low as less than 1%. On the other hand, biological processes are proposed as effective alternatives because they can produce 1α, 25 (OH) 2 VD 3 by only a two-step process. Some researchers have reported on the transition to VD 3 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 of using a number of microorganisms. The 25 (OH) VD 3 molecule is a Pseudonocardia In the rare actinomycetes named autotrophica) VD 3 - it was successfully produced by a specific 25-P450VD25 (CYP105A2) hydroxide enzyme (VD 3 -specific 25-hydroxylase) . In a recent study, no pseudo Arcadia VD 3 containing CYP105A1 of Vdh and S. griseolus of the auto car trophy (P. autotrophica) - the specific enzyme hydroxide of 1α, 25 (OH) 2 VD 3 to make the VD 3 25 and 1, but the enzymatic kinetics of these have not yet been clarified. In order to overcome the above problems and increase the VD 3 -specific bioconversion yield, new strategies such as random mutagenesis, enzyme active site modification and actinomycete heterologous expression have been promoted.

본 발명자들은 이전 연구에서, 세베키아 베니하나(S. benihana)의 전체 유전체 염기서열분석 및 인 실리코(in silico) 분석을 통해, 21 CYPs 및 이의 전자 전달 파트너(7 FD 및 4 FDRs) 유전자들을 동정하였다. 또한, E. coli 접합-기반 PCR 표적 유전자 파괴 시스템에 의해 상기 CYPome 유전자들을 각각 불활성화시켰다. 상기 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPome 돌연변이들을 이용하여, 사이크로스포린 A(cyclosporine A; CsA)-특이적 수산화효소 유전자인 CYP-sb21을 동정하였고, 4번째 N-메틸 류신(N-methyl leucine) 위치에 있어서 CsA 위치-특이적 수산화효소라는 것을 확인하였다.The inventors have in a previous study, three Vecchia Benny a whole genome sequencing and in silico (in the (S. benihana) silico ) analysis, 21 CYPs and their electron transport partners (7 FD and 4 FDRs) genes were identified. In addition, the CYPome genes were inactivated by an E. coli junction-based PCR target gene disruption system. CYP-sb21, a cyclosporine A (CsA) -specific hydroxylase gene, was identified using the S. benihana CYPome mutations, and the fourth N-methyl leucine leucine position of CsA-specific hydroxylase.

한편, 한국공개특허 제10-2013-0081394호에서는 세베키아 베니하나로부터 유래된 신규한 사이토크롬 P450 수산화효소(Cytochrome P450 hydroxylase, CYP)에 대해 개시하고 있으나, 본 발명의 비타민 D3 특이적인 신규 수산화효소(hydroxylase)에 관한 언급은 없다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0081394 discloses a novel cytochrome P450 hydroxylase (CYP) derived from Sebecia bennyana. However, the vitamin D 3 specific novel hydroxyapatite of the present invention There is no mention of enzymes (hydroxylases).

따라서, 본 발명자들은 세베키아 베니하나(S. benihana)도 VD3-특이적 수산화반응을 수행할 수 있다는 것을 확인하였고, 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPome 돌연변이들을 스크리닝함으로써 하나의 세베키아 베니하나(S. benihana) CYP 유전자가 VD3의 위치-특이적 수산화반응에 관여한다는 것을 밝혀냈다. 또한, 본 발명자들은 VD3 비-수산화 방선균(Streptomyces) 숙주에서 이종숙주 발현 뿐만 아니라 유전학적 보상(genetic complementation) 실험을 통하여, 새롭게 분류된 VD3-특이적 CYP 유전자의 기능을 확인하고 본 발명을 완성하였다. Thus, the present inventors have found that three Vecchia Benny one (S. benihana) Figure 3 VD - specifically it was confirmed that it is possible to perform hydroxylation, three Vecchia Benny one (S. benihana) a three Vecchia Benny by screening the mutant CYPome One ( S. benihana ) CYP gene has been found to be involved in the VD- 3 position-specific hydroxylation reaction. The present inventors also confirmed the function of the newly classified VD 3 -specific CYP gene through genetic complementation experiments as well as heterologous host expression in a VD 3 non-hydroxylated Streptomyces host, Completed.

본 발명의 목적은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 비타민 D3(Vitamin D3; VD3) 특이적인 수산화효소(hydroxylase)를 제공하는 데에 있다.An object of the present invention is vitamin D 3 (Vitamin D 3; VD 3) comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 to provide a specific enzyme hydroxide (hydroxylase).

본 발명의 다른 목적은 상기 수산화효소를 암호화하는 유전자를 발현벡터에 삽입시켜 재조합 발현벡터를 제작하는 단계; 상기 재조합 발현벡터로 세포를 형질전환시키는 단계; 및 상기 형질전환된 세포를 배양하여 비타민 D3를 수산화(hydroxylation)시키는 단계를 포함하는 비타민 D3 생전환(bioconversion) 방법을 제공하는 데에 있다.It is another object of the present invention to provide a method for producing a recombinant expression vector comprising the steps of: preparing a recombinant expression vector by inserting a gene encoding the hydroxylase into an expression vector; Transforming the cells with the recombinant expression vector; And to provide a vitamin D 3 bioconversion (bioconversion) comprises the step of the plasma vitamin D 3 hydroxide by culturing the transformed cells (hydroxylation).

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 비타민 D3(Vitamin D3; VD3) 특이적인 수산화효소(hydroxylase) 및 이의 기능적 동등물을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 vitamin D 3 (Vitamin D 3; VD 3) provides specific enzyme hydroxide (hydroxylase) and a functional equivalent thereof with water.

상세하게는 상기 비타민 D3 특이적 수산화효소는 비타민 D3를 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 또는 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)로 전환시키는 것을 특징으로 한다.
Specifically, the vitamin D 3 hydroxide specific enzyme vitamin D 3 for 25-hydroxy-vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3 ; 25 (OH) VD 3) or 1α, 25-dihydroxy-vitamin D 3 (1α , 25-dihydroxyvitamin D 3 ; 1?, 25 (OH) 2 VD 3 ).

본 발명의 "기능적 동등물"에는 서열번호 1의 수산화효소 중 일부 또는 전부가 치환되거나, 아미노산의 일부가 결실 또는 부가된 아미노산 서열 변형체가 상기 효소 기능을 유지하는 것 모두를 포함된다. 아미노산의 치환은 바람직하게는 보존적 치환이다. 천연에 존재하는 아미노산의 보존적 치환의 예는 다음과 같다; 지방족 아미노산(Gly,Ala, Pro), 소수성 아미노산(Ile, Leu, Val), 방향족 아미노산(Phe, Tyr, Trp), 산성 아미노산(Asp, Glu), 염기성 아미노산(His, Lys, Arg, Gln, Asn) 및 황함유 아미노산(Cys, Met). 아미노산의 결실은 바람직하게는 수산화효소의 활성에 직접 관여하지 않는 부분에 위치한다.
"Functional equivalent" of the present invention includes all of the amino acid sequence variants in which some or all of the hydroxylases of SEQ ID NO: 1 are substituted, or in which a part of the amino acid is deleted or added maintains the above enzyme function. Substitution of amino acids is preferably conservative substitution. Examples of conservative substitutions of amino acids present in nature are as follows: (Gly, Ala, Pro), hydrophobic amino acids (Ile, Leu, Val), aromatic amino acids (Phe, Tyr, Trp), acidic amino acids (Asp, Glu), basic amino acids (His, Lys, Arg, Gln, Asn ) And sulfur-containing amino acids (Cys, Met). The deletion of the amino acid is preferably located at a site that is not directly involved in the activity of the hydroxylase.

또한 본 발명은 상기 수산화효소를 암호화하는 유전자를 발현벡터에 삽입시켜 재조합 발현벡터를 제작하는 단계; 상기 재조합 발현벡터로 세포를 형질전환시키는 단계; 및 상기 형질전환된 세포를 배양하여 비타민 D3를 수산화(hydroxylation)시키는 단계를 포함하는 비타민 D3 생전환(bioconversion) 방법을 제공한다. 상세하게는, 상기 비타민 D3 생전환(bioconversion)은 비타민 D3를 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 또는 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)로 전환시키는 것을 특징으로 한다.The present invention also relates to a method for producing a recombinant expression vector, comprising the steps of: preparing a recombinant expression vector by inserting a gene encoding the hydroxylase into an expression vector; Transforming the cells with the recombinant expression vector; And it provides a vitamin D 3 bioconversion (bioconversion) comprises the step of the plasma vitamin D 3 hydroxide by culturing the transformed cells (hydroxylation). In particular, the Vitamin D 3 bioconversion (bioconversion) is a vitamin D 3 25-hydroxy-vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3 ; 25 (OH) VD 3) or 1α, 25-dihydroxy vitamin D 3 (1α, 25-dihydroxyvitamin D 3 ; 1α, 25 (OH) 2 VD 3 ).

바람직하게는 상기 유전자는 서열번호 2로 표시되지만, 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 서열에 등가의 핵산서열들을 제공한다. Preferably, the gene is represented by SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto, and provides equivalent nucleic acid sequences to the sequence.

"등가의 핵산서열"에는 상기 수산화효소 서열의 코돈 축퇴성 서열을 포함한다. "코돈 축퇴성 서열"이란 상기 서열과는 상이하나 본 발명에 개시된 수산화효소와 동일한 서열의 폴리펩타이드를 암호화하는 핵산서열을 의미한다.
The "equivalent nucleic acid sequence" includes the codon degenerate sequence of the above-mentioned hydroxylase sequence. The term " codon degenerate sequence "means a nucleic acid sequence which differs from the above sequence but encodes a polypeptide having the same sequence as the hydroxylase disclosed in the present invention.

본 발명에 있어서,“벡터”는 클론유전자(또는 클론 DNA의 다른 조각)를 운반하는데 사용되는 스스로 복제되는 DNA분자를 의미한다.In the present invention, " vector " means a DNA molecule that is replicated by itself, which is used to carry the clone gene (or another fragment of the clone DNA).

본 발명에서 있어서,“발현 벡터”는 목적한 코딩 서열과, 특정 숙주 생물에서 작동 가능하게 연결된 코딩 서열을 발현하는데 필수적인 적정 핵산 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자를 의미한다. 발현 벡터는 바람직하게는 하나 이상의 선택성 마커를 포함할 수 있다. 상기 마커는 통상적으로 화학적인 방법으로 선택될 수 있는 특성을 갖는 핵산 서열로, 형질 전환된 세포를 비 형질전환 세포로부터 구별할 수 있는 모든 유전자가 이에 해당된다. 그 예로는 앰피실린(ampicilin), 카나마이신(kanamycin), G418, 블레오마이신(Bleomycin), 하이그로마이신(hygromycin), 클로람페니콜(chloramphenicol), 아프라마이신(apramycin)과 같은 항생제 내성 유전자가 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 당업자에 의해 적절히 선택 가능하다.
In the present invention, an "expression vector" means a recombinant DNA molecule comprising a desired coding sequence and a suitable nucleic acid sequence necessary for expressing a coding sequence operably linked in a particular host organism. The expression vector may preferably comprise one or more selectable markers. The marker is typically a nucleic acid sequence having a property that can be selected by a chemical method, and includes all genes capable of distinguishing a transformed cell from a non-transformed cell. Examples include antibiotic resistance genes such as ampicilin, kanamycin, G418, Bleomycin, hygromycin, chloramphenicol, and apramycin. And is suitably selectable by a person skilled in the art.

본 발명에서 사용한 유전공학적 기술과 관련된 사항은 샘브룩 등의 문헌(Sambrook, et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor laboratory Press, Cold Spring Harbor, N. Y.(2001)) 및 프레드릭 등의 문헌 (Frederick M. Ausubel et al., Current protocols in molecular biology volume 1,2,3, John Wiley & Sons, Inc.(1994)) 등을 참조할 수 있다.The issues related to the genetic engineering techniques used in the present invention are described in Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY (2001) Frederick M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology Volume 1,2,3, John Wiley & Sons, Inc. (1994)).

본 발명은 세베키아 베니하나(Sebekia benihana) 유래의 비타민 D3(Vitamin D3; VD3) 특이적인 신규 수산화효소(hydroxylase)에 관한 것으로서, VD3를 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 및 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)으로 위치 특이적 수산화반응(hydroxylation)을 하여, 화학적 방법에 의해 콜레스테롤로부터 일반적으로 합성되는 과정보다 효과적으로 합성할 수 있다.The invention three Vecchia Benny one (Sebekia benihana) derived from vitamin D 3 (Vitamin D 3; VD 3) specific novel relates to a hydroxide enzyme (hydroxylase), VD 3 to 25-hydroxy vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3; a 2 VD 3) a position-specific hydroxylation (hydroxylation); 25 (OH) VD 3) , and 1α, 25- dihydroxy-vitamin D 3 (1α, 25 (OH 1α, 25-dihydroxyvitamin D 3) And can be synthesized more effectively than a process generally synthesized from cholesterol by a chemical method.

도 1은 세베키아 베니하나(S. benihana)에서의 VD3 및 수산화된 VD3의 구조 및 HPLC 프로파일을 나타낸다. 세베키아 베니하나(S. benihana) 야생형은 GSMY 배지에서 48시간 동안 배양하였고, 그 후 수산화반응 기질로서 100 mg/L VD3를 배양액에 첨가하여 48시간 동안 추가적으로 배양하였다. 샘플링은 기질을 첨가한 후 0 hr 및 48 hr 후, 2번 수행하였고, HPLC 분석하였다.
도 2는 세베키아 베니하나(S. benihana) (A) CYP 파괴체 및 (B) FD 및 FDR 파괴체에서 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3의 전환 수율을 나타낸다. 수직 바는 2개 각각의 측정에 대한 평균의 표준 편차 값을 나타낸다.
도 3은 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a에 대한 유전학적 보상(genetic complementation)을 나타낸다. (A) 재조합 플라스미드 pCYP-sb3a를 나타낸다. (B) S. benihana 야생형 균주, S. benihana△CYP-sb3a, S. benihana△CYP-sb3a/pCYP-sb3a 및 S. benihana△CYP-sb3a/pCYP-sb13 균주에서의 VD3 생전환에 대한 HPLC 프로파일을 나타낸다. (C) S. benihana 야생형 및 S. benihana△CYP-sb3a에서의 25(OH)VD3에서 1α,25(OH)2VD3로의 생전환 결과를 나타낸다.
도 4(A)는 CYP-sb3a, 슈도노카디아 오토트로피카(Pseudonocardia autotrophica) 유래 Vdh 및 스트렙토마이세스 그리세오러스(Streptomyces griseolus) 유래 CYP105A1의 서열 비교를 보여준다. 박스들은 CYP-특이적 모티브를 구성하는 보존된 아미노산 잔기를 나타낸다. (B) CYP-sb3a 및 다른 CYP 패밀리의 계통수(Phylogenetic tree)를 나타낸다. CYP-sb3a (S. benihana), Vdh (Pseudonocardia autotrophica), CYP105A1 (S. griseolus). CYP51 (Nocardia farcinica ), CYP101 (Novosphingobium aromaticivorans), CYP102 (Bacillus anthracis), CYP103 (Agrobacterium tumefaciens), CYP105 (Saccharopolyspora erythraea), CYP106 (B. anthracis), CYP110 (Nostoc sp); CYP111 (N. aromaticivorans), CYP112 (Sinorhizobium fredii), CYP113 (S. erythraea), CYP114 (M. loti), CYP115 (M. loti), CYP116 (S. erythraea), CYP117 (S. fredii); CYP119 (Sulfolobus tokodaii), CYP120 (Trichodesmium erythraeum).
도 5(A)는 a pHSEV-1에서 파생된 pHE-CYP-sb3a 플라스미드 맵을 나타낸다. (B)는 S. coelicolor M145/pHE-CYP-sb3a에서 CYP-sb3a를 이종발현시킨 VD3 대사체의 HPLC 프로파일을 나타낸다.
Figure 1 shows the HPLC profile and structures of VD 3 and a hydroxide VD 3 eseo one of three Vecchia Benny (S. benihana). The S. benihana wild type was cultured in GSMY medium for 48 hours, then 100 mg / L VD 3 as a hydroxylation substrate was added to the culture medium and further cultured for 48 hours. Sampling was performed 2 times, after 0 hr and 48 hr, after addition of substrate and analyzed by HPLC.
FIG. 2 shows conversion yields of 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 in (B) FD and FDR destructors of S. benihana (A) CYP fragment and (B) The vertical bar represents the mean standard deviation value for each of the two measurements.
Figure 3 shows the genetic complementation to S. benihana CYP-sb3a. (A) Recombinant plasmid pCYP-sb3a. (B) HPLC analysis of VD 3 biotransformation in S. benihana wild-type strain, S. benihana CYP-sb3a, S. benihana CYP-sb3a / pCYP-sb3a and S. benihana CYP-sb3a / pCYP- Profile. (C) Bioconversion results from 25 (OH) VD 3 to 1α, 25 (OH) 2 VD 3 in S. benihana wild type and S. benihana ΔCYP-sb3a.
4 (A) shows a sequence comparison of CYP-sb3a, Vdh from Pseudonocardia autotrophica , and CYP105A1 from Streptomyces griseolus . Boxes represent conserved amino acid residues that make up the CYP-specific motif. (B) Phylogenetic tree of CYP-sb3a and other CYP families. CYP-sb3a (S. benihana), Vdh ( Pseudonocardia autotrophica ), CYP105A1 ( S. griseolus ). CYP51 ( Nocardia farcinica ), CYP101 ( Novosphingobium aromaticivorans ), CYP102 ( Bacillus anthracis ), CYP103 ( Agrobacterium tumefaciens ), CYP105 ( Saccharopolyspora erythraea ), CYP106 ( B. anthracis ), CYP110 ( Nostoc sp ); CYP111 ( N. aromaticivorans ), CYP112 ( Sinorhizobium fredii ), CYP113 ( S. erythraea ), CYP114 ( M. loti ), CYP115 ( M. loti ), CYP116 ( S. erythraea ), CYP117 ( S. fredii ); CYP119 ( Sulfolobus tokodaii ), CYP120 ( Trichodesmium erythraeum ).
Figure 5 (A) shows the pHE-CYP-sb3a plasmid map derived from a pHSEV-1. (B) is S. coelicolor M145 / pHE-CYP-sb3a. Fig. 3 shows the HPLC profile of the VD 3 metabolite heterologously expressed in CYP-sb3a.

이하, 하기 실시예를 통해 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 다만, 이러한 실시예에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples. However, the present invention is not limited by these examples.

<< 실시예Example 1>  1> 세베키아Sebecia 베니하나(Benny Hana Sebekia benihanaSebekia Benihana )에서)in VDVD 33 -특이적 수산화반응 유전자의 동정- Identification of specific hydroxylation genes

1. 균주, 배양 조건1. Strain, culture condition

희소 방선균 세베키아 베니하나(Sebekia benihana) KCTC 9610은 한국세포주은행(Korean Collection for Type Cultures; KCTC, Korea)으로부터 구입하였고, VD3 수산화반응을 확인하기 위해 GSMY 배지(glucose 0.7%, yeast extract 0.45%, malt extract 0.5%, soluble starch 0.75% 및 calcium carbonate 0.005%)에서 배양하였다. 한편, 접합(conjugation) 실험을 위해서는 RARE3 배지(glucose 1%, yeast extract 0.4%, malt extract 1%, peptone 0.2%, MgCl2·6H2O 0.359%, glycerol 0.5%)에서 30℃로 배양하였다. 대장균 BL21 (DE3)(Escherichia coli BL21 (DE3))는 루리아-베르타니(Luria-Bertani; LB) 배지에서 배양하였고, 필요에 따라 적절한 항생제가 첨가된 LB 아가 배지에서 37℃로 유지하였다. 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) M145는 VD3 수산화반응을 확인하기 위해 Tryptic Soy Broth (TSB) 배지에서 배양되었고, 원형질체(protoplast) 형질전환을 위해서 YEME 배지(yeast extract 0.3%, peptone 0.5%, malt extract 0.3%, glucose 1%, sucrose 34% 및 MgCl2·6H2O 5mM, 별도로 멸균된 glycine 0.5%)에서 30℃로 더 배양되었다.
Rare actinomycetes Sebecia Bennyana ( Sebekia benihana) KCTC 9610 is Bank of Korea (Korean Collection for Type Cultures cell line; was purchased from KCTC, Korea), VD 3 ( glucose 0.7% GSMY medium to determine the hydroxylation, yeast extract 0.45%, malt extract 0.5%, soluble starch 0.75% and calcium carbonate 0.005%). For conjugation experiments, the cells were incubated at 30 ° C in RARE3 medium (glucose 1%, yeast extract 0.4%, malt extract 1%, peptone 0.2%, MgCl 2 .6H 2 O 0.359%, glycerol 0.5%). E. coli BL21 (DE3) (Escherichia coli BL21 (DE3)) was cultured in Luria-Bertani (LB) medium and maintained at 37 ° C in LB agar medium supplemented with appropriate antibiotics if necessary. Streptomyces coelicolor ) M145 was cultured in Tryptic Soy Broth (TSB) medium to confirm the VD 3 hydroxylation reaction and YEME medium (yeast extract 0.3%, peptone 0.5%, malt extract 0.3%, glucose 1 %, sucrose 34% and MgCl 2 .6H 2 O 5 mM, separately sterilized glycine 0.5%) at 30 ° C.

2. VD3-특이적 수산화반응에 대한 HPLC 분석2. HPLC analysis for VD 3 -specific hydroxylation reaction

선별된 세베키아 베니하나(S. benihana) 균주는 GSMY 배지에서 37℃로 72 hr동안 배양되었고, 수산화반응 기질로서 VD3 (100 mg/L)로 처리되었으며, 추가적으로 48 hr 동안 더 배양되었다. 미정제(crude) 화합물은 에틸아세테이트(ethylacetate)를 사용하여 배양 용액으로부터 추출하였고, 에틸아세테이트는 증발시켰으며, 미정제 화합물은 메틸 알콜로 재현탁하였다. 샘플들은 다음의 조건하에서 광다이오드 어레이(photodiode array) 검출기가 장착된 HPLC를 사용하여 분석되었다: 컬럼(column), YMC-Pack ODS-AM (4.6X300mm) (YMC, Tokyo, Japan); UV 검출(detection), 265 nm; 유량(flow rate), 1.5mL/min; 컬럼 온도(column temperature), 40℃ 및 a 이중 완충액(two-buffer) gradient system; ddH2O (완충액 A) 및 100% 아세토니트릴(acetonitrile) (완충액 B). 완충액 B gradient의 한 사이클(cycle)은 50%에서 시작하여 100%까지 10분 동안 진행한 후, 100% 및 50%로 25분 및 10분 동안 각각 용출하는 것으로 프로그램화되었다. 주입 부피는 20uL이었다.
The selected S. benihana strain was cultured in GSMY medium for 72 hr at 37 ° C, treated with VD 3 (100 mg / L) as a hydroxylation substrate, and further incubated for 48 hrs. The crude compound was extracted from the culture solution using ethylacetate, ethyl acetate was evaporated and the crude compound was resuspended in methyl alcohol. Samples were analyzed using HPLC equipped with a photodiode array detector under the following conditions: column, YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 300 mm) (YMC, Tokyo, Japan); UV detection, 265 nm; Flow rate, 1.5 mL / min; Column temperature, 40 [deg.] C and a two-buffer gradient system; ddH 2 O (Buffer A) and 100% acetonitrile (Buffer B). One cycle of the buffer B gradient was programmed starting at 50% and proceeding to 100% for 10 minutes followed by elution at 100% and 50% for 25 and 10 minutes, respectively. The injection volume was 20 uL.

3. 대장균(E. coli)-세베키아 베니하나(S. benihana) 이종 간 접합 (intergeneric conjugation)3. E. coli - S. benihana Intergeneric conjugation ( E. coli )

RARE3 배지(2% MgCl2·6H2O가 첨가된 것을 제외하고는 상기에서 언급한 것과 동일한 배지 조성물)에서 3일간 배양한 10 mL 세베키아 베니하나(S. benihana) 배양액을 90 mL의 새로운 배지로 희석하였고, 30℃에서 24시간 동안 다시 배양하였다. 그 후, 배양액을 원심분리하고, 10 mL의 새로운 배지로 재현탁하였으며, 균질화시키고, 초음파처리에 의해 단편화하였다(ultrasonic generator를 사용하여 3초 작동 및 4초 미작동으로 2회, 출력(power) 36%, Ulsso Hitech, Korea). 30℃에서 20시간 동안 추가적으로 배양한 후에, 배양액을 다시 원심분리하고, 배지에 재현탁하였으며, 이전과 동일하게 초음파처리하였다. 파괴 구조체(disruption construct)를 옮기기 위한 기증체 E. coli 균주 ET12567/pUZ8002는 표준 대장균(E. coli)-방선균(Streptomyces) 접합에 따라 준비하였다. 각 교배(mating) 실험 과정에서, 기증체 및 수여체 세포는 혼합되었고, 변형 ISP4 배지(soluble starch 1%, dipotassium phosphate 0.1%, magnesium sulfate USP 0.1%, sodium chloride 0.1%, ammonim sulfate 0.2%, calcium carbonate 0.2%, ferrous sulfate 0.0001%, manganous chloride 0.0001%, zinc sulfate 0.0001%, tryptone 0.15%, yeast extract 0.05%, agar 2%)에 배양하였다. 30℃에서 20시간 동안 배양한 후, 각 플레이트는 각각 최종 농도 100ug/mL 및 25ug/mL의 하이그로마이신(hygromycin) 및 날리딕스산(nalidixic acid)을 함유하는 1 mL의 멸균된 물로 잠기게 하였다. 또한, 보상 실험의 경우에는 추가적으로 최종 농도 50ug/mL 아프라마이신(apramycin)을 첨가하였다. 세베키아 베니하나(S. benihana) 접합완료체(exconjugant) 콜로니들은 보통 배양 1-2주 후에 나타났다.
10 mL of S. benihana culture, which had been cultivated for 3 days in RARE3 medium (the same medium composition as mentioned above except that 2% MgCl 2 .6H 2 O was added), was added to 90 mL of fresh medium , And re-cultured at 30 ° C for 24 hours. The culture was then centrifuged and resuspended in 10 mL of fresh medium, homogenized, and fragmented by ultrasonication (two runs with 3 seconds of operation using an ultrasonic generator and 2 operations of 4 seconds of inactivity) 36%, Ulsso Hitech, Korea). After further incubation at 30 DEG C for 20 hours, the culture was again centrifuged, resuspended in medium, and sonicated as before. The donor E. coli strain ET12567 / pUZ8002 for transferring the disruption construct was prepared according to the standard E. coli - Streptomyces junction. In each mating experiment, donor and recipient cells were mixed and transformed with ISP4 medium (soluble starch 1%, dipotassium phosphate 0.1%, magnesium sulfate USP 0.1%, sodium chloride 0.1%, ammonium sulfate 0.2%, calcium , zinc sulfate 0.0001%, tryptone 0.15%, yeast extract 0.05%, agar 2%). After incubation at 30 ° C for 20 hours, each plate was submerged in 1 mL of sterile water containing a final concentration of 100 ug / mL and 25 ug / mL hygromycin and nalidixic acid, respectively . In addition, a final concentration of 50 ug / mL apramycin was added for the compensation experiments. Colonies of S. benihana exconjugant usually appeared 1-2 weeks after culture.

4. 결과4. Results

세베키아 베니하나(S. benihana)는 여러 천연물의 특이 위치에 수산기를 결합시키는 것으로 보고되었으므로, 세베키아 베니하나(S. benihana)가 VD3-특이적 수산화반응을 수행할 수 있는지 확인하기 위해서 VD3 생전환 분석을 진행하였다. 세베키아 베니하나(S. benihana) 균주는 GSMY 배지에서 37℃로 72시간 동안 배양하였고, VD3 (100 mg/L)을 수산화반응 기질로서 첨가하였다. 추가적으로 48시간 동안 배양한 후에, 미정제 추출물을 HPLC 분석하였다. 여러 추정 VD3 유도체가 검출되었다. 표준 샘플 스파이킹 및 LC-MS 분석을 통하여, 2개의 알려진 VD3 유도체가 동정되었고, 이는 25(OH)VD3(m/z 401.3426 [M+H]) 및 1α,25(OH)2VD3(m/z 417.3376 [M1-H])로 확인되었다(도 1). 상기 결과는 세베키아 베니하나(S. benihana)가 VD3-특이적 수산화반응을 수행할 수 있다는 것을 나타낸다.Since S. benihana has been reported to bind hydroxyl groups to specific sites of various natural products, in order to determine if S. benihana can perform the VD 3 -specific hydroxylation reaction, VD 3 bioconversion analysis. S. benihana strain was cultured in GSMY medium at 37 ° C for 72 hours and VD 3 (100 mg / L) was added as a hydroxylation substrate. After an additional 48 hours of incubation, the crude extract was subjected to HPLC analysis. Several deduced VD 3 derivatives were detected. Through a standard sample spiking and LC-MS analysis, it was identified two known VD 3 derivative, which is 25 (OH) VD 3 (m / z 401.3426 [M + H]) and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 (m / z 417.3376 [M1-H]) (Fig. 1). The results indicate that S. benihana can perform a VD 3 -specific hydroxylation reaction.

이전에, 본 발명자들은 21 CYPs 및 7 FD와 4 FDR 유전자와 같은 전자 전달 단백질을 포함하는 완전한 CYPome을 동정하였다. 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPs에 대한 GenBank accession numbers는 KC208044 내지 KC208064이다. 그 후, 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPome 돌연변이를 제작하기 위해서, 각 유전자들은 PCR-표적 유전자 파괴에 의해 불활성화되었다. 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPome 돌연변이 선별을 통해 CsA-특이적 수산화반응을 담당하는 독특한 CYP(CYP-sb21로 명명)를 확인하였다. VD3-특이적 수산화반응을 담당하는 독특한 CYP를 확인하기 위해서, 세베키아 베니하나(S. benihana) CYPome 돌연변이도 유사하게 선별하였다. 시험된 32개의 돌연변이 중에, △CYP-sb6, △CYP-20 및 △CYP-24와 같이 몇몇 다른 CYP 파괴균주에서도 약간 감소되는 것이 관찰되었지만, VD3에서 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3로의 전환이 모두 뚜렷하게 감소된 것은 △CYP-sb3 및 △CYP-sb3a 돌연변이 균주에서 나타났다(도 2A). △CYP-sb3 돌연변이 균주는 번역과정에서 커플된(translationally-coupled) 2개의 CYP 유전자인, CYP-sb3a 및 CYP-sb3b에 결실을 포함한다. 이러한 결과는 CYP-sb3a가 VD3-특이적 수산화반응에 주로 관여한다는 것을 나타낸다. 비록 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a에 소량의 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3가 존재하지만, 이는 다른 비-특이적 CYPs의 효과일 수도 있다. 반면에, 대부분의 세베키아 베니하나(S. benihana) △FD-sb 및 △FDR-sb 돌연변이는 여전히 VD3 수산화반응 활성이 존재하는데(도 2B), 이는 단일 FD 또는 FDR은 VD3-특이적 수산화반응을 담당하지는 않는다는 것을 나타낸다. NAD(P)H로부터 CYP의 헴-철(heme-iron)로의 전자 전달에 관여하는, FD 및 FDR은 대부분의 방선균(actinomycetes) 종에서 낮은 수로 존재하므로, 세베키아 베니하나(S. benihana) VD3-특이적 CYP-sb3a는 VD3-특이적 수산화반응에 있어서 FD 또는 FDR에 대해 특이적인 선호도를 가지지 않은 것으로 보인다.
Previously, we identified a complete CYPome containing 21 CYPs and an electron transfer protein such as 7 FD and 4 FDR genes. GenBank accession numbers for S. benihana CYPs are KC208044 to KC208064. Subsequently, to produce the S. benihana CYPome mutation, each gene was inactivated by PCR-target gene disruption. A unique CYP (designated CYP-sb21) responsible for the CsA-specific hydroxylation reaction was identified by selection of S. benihana CYPome mutants. In order to identify unique CYPs responsible for VD 3 -specific hydroxylation, the CYPome mutations of S. benihana were similarly screened. The 32 mutants tested, △ CYP-sb6, △ CYP -20 and △ CYP-24 that was observed to be slightly reduced in several other CYP fracture strain, such as, in the VD 3 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 ( OH) 2 VD 3 were all significantly reduced in the ΔCYP-sb3 and ΔCYP-sb3a mutants (FIG. 2A). The CYP-sb3 mutant strain contains a deletion in two translationally-coupled CYP genes, CYP-sb3a and CYP-sb3b. These results indicate that CYP-sb3a is mainly involved in the VD 3 -specific hydroxylation reaction. Although small amounts of 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 exist in S. benihana ΔCYP-sb3a, this may be the effect of other non-specific CYPs. On the other hand, the majority of S. benihana FD-sb and ΔFDR-sb mutations still have VD 3 hydroxylation activity (FIG. 2B), suggesting that a single FD or FDR is VD 3 -specific It does not take up the hydroxylation reaction. Since FD and FDR, which are involved in the electron transfer of NAD (P) H to heme-iron of CYP, are present in low numbers in most actinomycetes species, S. benihana VD 3 -specific CYP-sb3a appears to have no specific preference for FD or FDR in the VD 3 -specific hydroxylation reaction.

<< 실시예Example 2>  2> 세베키아Sebecia 베니하나(Benny Hana S. benihanaS. mehana )의)of CYPCYP -- sb3asb3a 의 보상(Compensation of complementationcomplementation ) 및 특성 확인) And characterization

1. 재조합 삽입 플라스미드 pCYPs의 제작1. Construction of Recombinant Insertion Plasmid pCYPs

세베키아 베니하나(S. benihana)에서 CYP-sb3 유전자의 기능적 과발현 및 보상 실험을 위해서, 전체 CYP-sb3 유전자를 포함하는 2.4 kb DNA 단편은 세베키아 베니하나(S. benihana) 유래 게노믹 DNA를 주형으로 사용하고 다음의 프라이머들을 이용하여 PCR을 통해 증폭하였다: CYP-sb3 정방향 프라이머(5'-AGATCTCCCGTCGTCATCAAG-3') 및 역방향 프라이머(5'-TCTAGAAGGGGGCCCCGGCCATAC-3'). 유사하게, CYP-sb3a 유전자(1.2 kb) DNA 단편은 CYP-sb3a 정방향 프라이머(5'-AGATCTCCCGTCGTCATCAAG-3') 및 역방향 프라이머(5'-TCTAGAGCGTAGACGGCGTAG-3')를 이용하여 얻었고, CYP-sb3b 유전자(1.2 kb) DNA 단편은 CYP-sb3b 정방향 프라이머(5'-AGATCTCCCGGCTCGGCGACATCA-3') 및 역방향 프라이머(5'- TCTAGAAGGGGGCCCCGGCCATAC-3')를 이용하여 얻었다. 각각의 정방향 및 역방향 프라이머는 BglII (AGATCT) 및 XbaI (TCTAGA) 제한 효소 사이트를 포함하였다. PCR은 각 프라이머 0.4 M, 4 dNTPs 각각 0.25 mM, 추출 DNA(400 ng/uL) 1uL, 반응 완충액에 녹인 1U Ex Taq polymerase (TaKaRa, Japan) 및 10% 디메틸 설폭사이드(dimethyl sulfoxide; DMSO)가 포함된 최종 부피 20uL로 수행하였다. 다음의 프로파일에 따라, thermal cycler (BioRad, USA)로 증폭을 수행하였다: 95℃에서 60 s, 58℃에서 60 s, 및 75℃에서 60 s로 30 회. 증폭된 PCR 산물은 1% (w/v) 아가로스 젤 전기영동에 의해 분석되었고, DNA extraction kit (COSMO, Korea)를 이용하여 정제하였다. 그 후, PCR 산물은 pGEM T-easy vector (TaKaRa, Japan)에 라이게이션하였다. 라이게이션된 벡터는 완전성(integrity)을 확인하기 위해서 완전히 서열분석되었다(Macrogen, Korea). PCR 산물은 최종적으로 항시발현(constitutive) 프로모터(constitutive promoter) ermE* 및 하이그로마이신(hygromycin) 저항성 유전자를 포함하는 삽입 플라스미드 pSET152에 서브클로닝되었다(도 3A). 결과적인 프라이머는 각각 pCYP-sb3, pCYP-sb3a 및 pCYP-sb3b로서 제작되었다. 상기 플라스미드들은 접합을 통해 (과발현을 위해) 세베키아 베니하나(S. benihana) 야생형, (보상을 위해) 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYPs 내로 도입되었고, 그 후 attB 사이트에 삽입하고 하이그로마이신(hygromycin)으로 선별하였다. CYP-sb13 (CYP506) 유전자를 포함하는 pCYP-sb13 (pMMBL301)은 음성 대조군으로 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a로 도입되었다.
Three Vecchia Benny for a functional overexpression experiments and compensation of CYP-sb3 gene in (S. benihana), three Vecchia Benihana 2.4 kb DNA fragment containing the entire gene CYP-sb3 (S. benihana) of genomic DNA derived from it CYP-sb3 forward primer (5'- AGATCT CCCGTCGTCATCAAG-3 ') and reverse primer (5'- TCTAGA AGGGGGCCCCGGCCATAC-3'). The primers were used as templates and amplified by PCR using the following primers. Similarly, the CYP-sb3a gene (1.2 kb) DNA fragment was obtained using a CYP-sb3a forward primer (5'- AGATCT CCCGTCGTCATCAAG-3 ') and a reverse primer (5'- TCTAGA GCGTAGACGGCGTAG-3' The DNA fragment (1.2 kb) was obtained using a CYP-sb3b forward primer (5'- AGATCT CCCGGCTCGGCGACATCA-3 ') and a reverse primer (5'- TCTAGA AGGGGGCCCCGGCCATAC-3'). Each forward and reverse primer contained Bgl II (AGATCT) and Xba I (TCTAGA) restriction enzyme sites. PCR contained 0.25 mM of each primer, 0.4 μM of each dNTPs, 1 μL of extracted DNA (400 ng / μL), 1 U Ex Taq polymerase (TaKaRa, Japan) and 10% dimethyl sulfoxide (DMSO) dissolved in the reaction buffer Lt; RTI ID = 0.0 &gt; uL. &Lt; / RTI &gt; Amplification was performed with a thermal cycler (BioRad, USA) according to the following profile: 60 s at 95 ° C, 60 s at 58 ° C, and 30 s at 75 ° C for 60 s. The amplified PCR products were analyzed by 1% (w / v) agarose gel electrophoresis and purified using a DNA extraction kit (COSMO, Korea). The PCR product was then ligated to pGEM T-easy vector (TaKaRa, Japan). The ligation vector was fully sequenced to confirm integrity (Macrogen, Korea). The PCR product was finally subcloned into the insertion plasmid pSET152, which contains the constitutive promoter ermE * and the hygromycin resistance gene (Fig. 3A). The resulting primers were constructed as pCYP-sb3, pCYP-sb3a and pCYP-sb3b, respectively. This plasmid was introduced into the can through the joint (for over-expression), a three Vecchia Benny (S. benihana) wild-type, one-year-old Vecchia Benny (compensate for) (S. benihana) △ CYPs, and then inserted into the att B site Hygromycin. &Lt; / RTI &gt; PCYP-sb13 (pMMBL301) containing the CYP-sb13 (CYP506) gene was introduced as S. benihana △ CYP-sb3a as a negative control.

2. 결과2. Results

VD3-특이적 수산화반응에 있어서 CYP-sb3a의 역할에 대해 확인하기 위해서, 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a에서 CYP-sb3a의 유전자 보상 실험을 수행하였다. CYP-sb3a의 코딩 서열은 항시발현(constitutive) ermE* 프로모터를 포함하는 염색체 삽입 플라스미드 내로 클로닝되었다. pCYP-sb3a는 접합에 의해 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a의 유전체 내로 도입되었고, 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a/pCYP-sb3a의 게노믹 DNA는 PCR 증폭에 의해 확인되었다. HPLC 결과, 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a/pCYP-sb3a에서 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3로의 VD3 수산화반응은 상당히 회복되었다(도 3A). 반면, 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a에서 CYP-sb13의 과발현(음성 대조군)은 25(OH)VD3 및 1α,25(OH)2VD3를 모두 생산하는데 실패하였다(도 3B). 25(OH)VD3를 수산화반응 기질로서 세베키아 베니하나(S. benihana) 배양에 첨가하였을 때, 25(OH)VD3은 세베키아 베니하나(S. benihana) △CYP-sb3a 돌연변이가 아니라 세베키아 베니하나(S. benihana) 야생형에서 더 많이 1α,25(OH)2VD3로 전환되었다(도 3C). 이러한 결과는 VD3 수산화반응이 25번 위치에서 먼저 일어나고, 그 후 1α 위치에서 2차 수산화반응이 일어난다는 것을 나타낸다. △CYP-sb3a 돌연변이에서 25(OH)VD3은 1α,25(OH)2VD3로 더 전환되지 않았는데, 이는 세베키아 베니하나(S. benihana) CYP-sb3a가 25번 위치 및 1α 위치에서 모두 VD3 수산화반응을 담당하는 것을 나타낸다. To confirm the role of CYP-sb3a in the VD 3 -specific hydroxylation reaction, gene-compensation experiments of CYP-sb3a were performed in S. benihana △ CYP-sb3a. The coding sequence of CYP-sb3a was cloned into a chromosomally inserted plasmid that always contained the constitutive ermE * promoter. pCYP-sb3a was introduced by the junction into three Vecchia Benny one of dielectric (S. benihana) △ CYP-sb3a , three Vecchia Benny one (S. benihana) △ CYP-sb3a / pCYP-sb3a to genomic DNA was PCR amplified in Lt; / RTI &gt; HPLC showed that the VD 3 hydroxylation reaction to 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 in S. benihana ΔCYP-sb3a / pCYP-sb3a was significantly restored (FIG. 3A) . On the other hand, overexpression of CYP-sb13 (negative control) in S. benihana △ CYP-sb3a failed to produce both 25 (OH) VD 3 and 1α, 25 (OH) 2 VD 3 3B). When 25 (OH) VD 3 was added to the culture of S. benihana as a hydroxylated substrate, 25 (OH) VD 3 was not a mutation in S. benihana △ CYP-sb3a It was converted to 1α, 25 (OH) 2 VD 3 more in S. benihana wild type (FIG. 3C). These results indicate that the VD 3 hydroxylation first takes place at position 25, and then the secondary hydroxylation takes place at the 1α position. In the CYP-sb3a mutation, 25 (OH) VD 3 was not further converted to 1α, 25 (OH) 2 VD 3 because S. benihana CYP-sb3a was found in both position 25 and 1α VD 3 &lt; / RTI &gt;

본 발명자들은 이전에 보고된 VD3-특이적 CYPs과 아미노산을 비교함으로써 CYP-sb3a 내의 CYP-특이적 모티브(motif)를 분석하였다(도 4A). 전형적인 3개의 CYP-보존 모티브가 CYP 아미노산 서열 내에 존재하고 있었다. GXXXCXG 모티브는 시스테인(cysteine) 헴-철(heme-iron) 리간드 부위이고, K-helix 부위 내의 EXXR 모티브는 산화-환원 파트너들 사이의 상호작용과 연관되어 있으며, GXXT 모티브는 산소-결합 사이트이다. 도 4B에 나타낸 서열 상동성 및 계통발생학적(phylogenetic) 결과는 CYP105 패밀리 VD3 수산화효소인 S. griseolus의 CYP105A1 (32% 상동성) 보다 CYP107 패밀리 VD3 수산화효소인 슈도노카디아 오토트로피카(P. autotrophica) 유래 Vdh (41% 상동성)와 높은 아미노상 유사성을 나타냈다. 이러한 결과는 VD3의 25번 위치 및 1α 위치 모두에 이중 수산화반응을 일으키는, 세베키아 베니하나(S. benihana) CYP-sb3a가 슈도노카디아 오토트로피카(P. autotrophica) Vdh 유사 박테리아 CYP107 패밀리에 속한다는 것을 나타낸다.
We analyzed CYP-specific motifs in CYP-sb3a by comparing previously reported VD 3 -specific CYPs with amino acids (FIG. 4A). Three typical CYP-conserving motifs were present in the CYP amino acid sequence. The GXXXCXG motif is the cysteine heme-iron ligand site, and the EXXR motif within the K-helix site is associated with the interaction between the oxidation-reduction partners and the GXXT motif is the oxygen-binding site. FIG significant sequence homology and the system shown in 4B occurs (phylogenetic) results CYP105 family of VD 3 pseudo furnace Arcadia auto trophy car (P VD 3 hydroxide than CYP107 enzyme family CYP105A1 (32% homology) of S. griseolus hydroxide enzyme . autotrophica) showed a high similarity with the amino-derived Vdh (41% homology). These results suggest that S. benihana CYP-sb3a, which causes dual hydroxylation at both the 25 and 1α positions of VD 3 , is a member of the P. autotrophica Vdh-like bacterial CYP107 family Indicates that it belongs.

<< 실시예Example 3> 이종 숙주에서의  3> CYPCYP -- sb3asb3a 의 기능적 발현 Functional expression of

1. 이종(heterologous) 발현 플라스미드 pHE-CYP-sb3a의 제작1. Construction of heterologous expression plasmid pHE-CYP-sb3a

스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) 내에서 CYP-sb3a 유전자를 이종 발현시키기 위해서, 전체 CYP-sb3a 유전자를 포함하는 1.2 kb DNA 단편은 세베키아 베니하나(S. benihana) 유래 게노믹 DNA를 주형으로 사용하고, CYP-sb3a Hexp 정방향 프라이머(5'-CATATGAGCGACAAGCTG-3') 및 역방향 프라이머(5'-GAATTCTCGAACGGTAGTTTC-3')를 이용하여 증폭하였다. 정방향 및 역방향 프라이머는 각각 NdeI (CATATG) 및 EcoRI (GAATTC) 제한효소 사이트를 포함하고 있다. PCR은 각 프라이머 0.4 M, 4 dNTPs 각각 0.25 mM, 추출 DNA(400 ng/uL) 1uL, 반응 완충액에 녹인 1U Ex Taq polymerase (TaKaRa, Japan) 및 10% DMSO가 포함된 최종 부피 20uL로 수행하였다. 다음의 프로파일에 따라, thermal cycler (BioRad, USA)로 증폭을 수행하였다: 95℃에서 60 s, 54℃에서 60 s, 및 75℃에서 60 s로 30 회. 증폭된 PCR 산물은 1% (w/v) 아가로스 젤 전기영동에 의해 분석되었고, DNA extraction kit (COSMO, Korea)를 이용하여 정제하였다. 그 후, PCR 산물은 T&A cloning vector (Real Biotech Corporation, Taiwan)에 라이게이션하였다. 라이게이션된 벡터는 완전성(integrity)을 확인하기 위해서 완전히 서열분석되었다(Macrogen, Korea). PCR 산물은 유도성 tipA 프로모터를 포함하는 pHSEV-1 플라스미드에 최종적으로 서브클로닝하였고, 결과적인 플라스미드는 pHE-CYP-sb3a로 명명하였다. pHE-CYP-sb3a 플라스미드는 원형질(protoplast) 형질전환 방법을 통해 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) 내로 도입한 후, 카나마이신(kanamycin; kan)에 의해 선별되었다.
Streptomyces In order to heterologously express the CYP-sb3a gene in the coelicolor , the 1.2 kb DNA fragment containing the entire CYP-sb3a gene was genomic DNA derived from S. benihana as a template and the CYP-sb3a Hexp Was amplified using a forward primer (5'- CATATG AGCGACAAGCTG-3 ') and a reverse primer (5'- GAATTC TCGAACGGTAGTTTC-3'). The forward and reverse primers contained Nde I (CATATG) and EcoR I (GAATTC) restriction enzyme sites, respectively. PCR was performed with 0.25 mM each of 0.4 M of each primer, 4 μl of dNTPs, 1 μL of extracted DNA (400 ng / μL), a final volume of 20 μL containing 1 U Ex Taq polymerase (TaKaRa, Japan) and 10% DMSO dissolved in reaction buffer. Amplification was performed with a thermal cycler (BioRad, USA) according to the following profile: 60 s at 95 ° C, 60 s at 54 ° C, and 30 s at 75 ° C for 60 s. The amplified PCR products were analyzed by 1% (w / v) agarose gel electrophoresis and purified using a DNA extraction kit (COSMO, Korea). The PCR product was then ligated to a T & A cloning vector (Real Biotech Corporation, Taiwan). The ligation vector was fully sequenced to confirm integrity (Macrogen, Korea). The PCR product was finally subcloned into the pHSEV-1 plasmid containing the inducible tipA promoter and the resulting plasmid was named pHE-CYP-sb3a. The pHE-CYP-sb3a plasmid was transformed by the protoplast transformation method into Streptomyces coelicolor ) and then screened by kanamycin (kan).

2. 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) 내에서 CYP - sb3a 유전자의 이종 발현2. Streptomyces heterozygous expression of CYP - sb3a gene in coelicolor )

재조합 플라스미드 pHE-CYP-sb3a는 원형질(protoplasts) 형질전환을 위해 사용되었다. 원형질(protoplasts)을 준비하기 위해서, YEME 배지에서 배양한 스트렙토마이세스 실리칼라(S. coelicolor)에 라이소자임(lysozyme) 용액 (1 mg/mL)을 처리하였다. 형질전환은 pHE-CYPvd1 및 P 완충액(sucrose 10.3%, K2SO4 0.025%, MgCl2·6H2O 0.202%, trace element solution 0.2%)에 녹인 25% PEG 1000 용액으로 수행하였다. 형질전환된 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor)는 R2YE 아가 플레이트(sucrose 10.3%, K2SO4 0.025%, MgCl2·6H2O 1.012%, glucose 1%, casamino acids 0.01%, agar 1.1%, KH2PO4 (0.5%) 0.1%, CaCl2·2H2O (3.68%) 0.8%, L-proline (20%) 0.15%, TES buffer (5.73%, pH 7.2로 조정) 1%, trace element solution 0.02%, 별도로 준비된 NaOH (1N) 0.05%)에 30℃로 배양하였고, 재조합 균주의 선별을 위해서 카나마이신(kanamycin; kan)을 사용하였다.
Recombinant plasmid pHE-CYP-sb3a was used for protoplast transformation. To prepare protoplasts, S. coelicolor cultured in YEME medium was treated with lysozyme solution (1 mg / mL). Transformation pHE-CYP vd1 and P buffer (sucrose 10.3%, K 2 SO 4 0.025%, MgCl 2 .6H 2 O 0.202%, trace element solution 0.2%). Transformed Streptomyces Silicate color conversion (Streptomyces coelicolor) is R2YE agar plates (sucrose 10.3%, K 2 SO 4 0.025%, MgCl 2 .6H 2 O 1.012%, glucose 1%, casamino acids 0.01%, agar 1.1%, KH 2 PO 4 (0.5%), CaCl 2 .2H 2 O (3.68%), 0.8%, L-proline (20%) 0.15%, TES buffer (5.73%, adjusted to pH 7.2) 0.05% NaOH (1N) prepared separately) at 30 ° C, and kanamycin (kan) was used for screening the recombinant strains.

3. 결과3. Results

이종 숙주 내에서 CYP-sb3a의 생체 내(in vivo) 기능을 확인하기 위해서, 본 발명자들은 유전적 조작이 쉬운 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) M145를 발현 숙주로서 사용하였다. 더 중요하게는 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor)는 VD3-특이적 수산화반응을 수행하지 않는다. CYP-sb3a 유전자는 티오스트렙톤(thiostreption)-유도 tipA 프로모터를 포함하는 pHSEV-1로 클로닝되었고(pHE-CYP-sb3a, 도 5A), 상기 재조합 플라스미드는 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol; PEG)-기반 원형질 형질전환을 통해 스트렙토마이세스 실리칼라(Streptomyces coelicolor) M145 내로 도입한 후, 카나마이신(kanamycin)으로 선별하였다. 25(OH)VD3S. coelicolor M145/pHE-CYP-sb3a 균주에서 명확하게 검출되었으나, 벡터 자체만 포함하는 S. coelicolor M145 야생형 균주에서는 어떤 수산화반응도 관찰할 수 없었다(도 5B). 이러한 결과는 심지어 이종 숙주에서도 CYP-sb3a가 VD3-특이적 수산화반응에 있어 주요 역할을 하고 있다는 것을 나타낸다. 하지만, 흥미롭게도 S. coelicolor M145/pHE-CYP-sb3a 균주에서 1α,25(OH)2VD3 피크는 명확하게 검출되지 않았는데, 이는 이종 숙주 시스템에서는 25(OH)VD3의 1α 위치에서 일어나는 2차 수산화반응의 효율이 VD3의 25번 위치에서 일어나는 1차 수산화반응 보다 좋지 않다는 것을 나타낸다. 다만, CYP-sb3a 이외에 세베키아 베니하나(S. benihana)에 존재하는 몇몇 추가적인 인자들이 S. coelicolor에서의 2차 수산화반응에 필요할 수도 있다는 가능성을 배재할 수는 없다. 결론적으로, 본 발명자들은 박테리아 CYP107 패밀리의 새로운 멤버인 세베키아 베니하나(S. benihana) CYP-sb3a가 위치-특이적 VD3 수산화반응에 관여하는 주요 사이토크롬(cytochrome) P450 수산화효소라는 것을 처음으로 밝혀냈다.In vivo of CYP-sb3a in heterozygous hosts ( in vivo function, we used Streptomyces coelicolor M145, which is easy to genetically engineer, as an expression host. More importantly, Streptomyces coelicolor does not perform a VD 3 -specific hydroxylation reaction. The CYP-sb3a gene was cloned into pHSEV-1 containing a thiostreption-induced tipA promoter (pHE-CYP-sb3a, Fig. 5A) and the recombinant plasmid was transformed into polyethylene glycol (PEG) Through transformation, Streptomyces &lt; RTI ID = 0.0 &gt; coelicolor M145, and then screened with kanamycin. 25 (OH) VD 3 was clearly detected in the S. coelicolor M145 / pHE-CYP-sb3a strain, but no hydroxylation was observed in the S. coelicolor M145 wild-type strain containing only the vector itself (FIG. 5B). These results indicate that even in heterozygous hosts, CYP-sb3a plays a major role in VD 3 -specific hydroxylation. However, two interesting in S. coelicolor M145 / pHE-CYP-sb3a strain 1α, 25 (OH) 2 VD 3 peaks did not clearly detected, which occurs at the 25 (OH) of VD 3 1α position, the two kinds of host system Indicating that the efficiency of the tea hydrolysis reaction is worse than the primary hydroxylation reaction occurring at position 25 of VD 3 . However, it is not possible to exclude the possibility that some additional factors, other than CYP-sb3a, present in S. benihana may be required for the secondary hydroxylation reaction in S. coelicolor . In conclusion, the inventors have shown for the first time that a new member of the bacterial CYP107 family, S. benihana CYP-sb3a, is the major cytochrome P450 hydroxylase involved in site-specific VD 3 hydroxylation It turned out.

<110> INHA-INDUSTRY PARTNERSHIP INSTITUTE <120> Novel vitamin D3 specific hydroxylase from Sebekia benihana <130> ADP-2013-0421 <160> 2 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 397 <212> PRT <213> Sebekia benihana <400> 1 Val Ser Asp Lys Leu Pro Phe Glu Phe Phe Leu Ser Pro Glu Phe Gly 1 5 10 15 Ala Asp Pro Tyr Ala Val Tyr Ala Gly Leu Arg Ala Glu Gly Pro Val 20 25 30 His Ala Ile Asp Phe Pro Pro Gly Ala Ser Ala Phe Val Val Val Asp 35 40 45 Tyr Glu His Ala Arg Pro Ala Leu Asn Asp Pro Arg Leu Ser Lys Asn 50 55 60 Leu Ala Ser Gly Pro Glu Trp Phe Arg Glu Ala Ile Ser Gln Gln Asn 65 70 75 80 Pro Val Leu Gly Asp Asn Met Leu Met Ser Asp Pro Pro Asp His Thr 85 90 95 Arg Leu Arg Arg Val Val Ser Lys Ala Phe Thr Pro Arg Arg Ile Glu 100 105 110 Arg Leu Arg Pro Arg Val Gln Ala Ile Thr Asp Glu Leu Ile Asp Ala 115 120 125 Phe Glu Gly Asp Thr Val Glu Leu Ile Asp Ala Phe Ala Phe Pro Leu 130 135 140 Pro Ile Ile Val Ile Cys Glu Leu Leu Gly Val Pro Asp Arg Asp Arg 145 150 155 160 Ala Asp Phe Arg Arg Trp Ser Gly Ala Leu Val Thr Pro Ala Val Asn 165 170 175 Glu Glu Leu Ala Arg Ser Arg Asp Glu Ala Ser Asp Ala Leu Arg Ala 180 185 190 Tyr Phe Thr Arg Leu Ile Ala Glu Arg Arg Ala Ala Pro Thr Asp Asp 195 200 205 Leu Val Ser Val Leu Val Thr Ser Asp Glu Leu Ser Glu Arg Glu Val 210 215 220 Leu Ser Thr Leu Ala Leu Leu Leu Ile Ala Gly His Glu Thr Thr Val 225 230 235 240 Asn Leu Ile Gly Asn Gly Met Leu Ala Leu Leu Arg Asn Pro Asp Gln 245 250 255 Leu Asp Leu Leu Arg Ala Lys Pro Glu Leu Leu Pro Asn Ala Ile Glu 260 265 270 Glu Phe Leu Arg Tyr Asp Ala Pro Val Glu Arg Ala Thr Phe Arg Ile 275 280 285 Ala Leu Glu Asp Met Glu Ile Ala Gly Thr Pro Ile Pro Lys Gly Ser 290 295 300 Phe Val His Ile Ser Ile Gly Ala Ala Gly Arg Asp Pro Lys Ala Phe 305 310 315 320 Asp Arg Ala Glu Ser Leu Asp Val Ala Arg Glu Asp Asn Arg His Val 325 330 335 Gly Phe Gly His Gly Leu His Phe Cys Leu Gly Ala Pro Leu Ala Arg 340 345 350 Met Glu Gly Gln Ile Ala Phe Gly Ser Leu Leu Ala Arg Leu Gly Asp 355 360 365 Ile Arg Leu Ala Cys Pro Glu Glu Gln Leu Ser Trp Arg Phe Ser Gly 370 375 380 Ser Ile Leu Arg Ser Leu Ala Ala Leu Pro Ile Ala Ile 385 390 395 <210> 2 <211> 1194 <212> DNA <213> Sebekia benihana <400> 2 gtgagcgaca agctgccgtt tgagttcttc ctctccccgg agttcggcgc cgacccctac 60 gcggtctacg ccgggctccg ggccgaagga cccgtccacg ccatcgactt ccctcctgga 120 gcgtccgcgt tcgtggtcgt cgactacgag cacgccaggc ccgcgctgaa cgatccgcgc 180 ctgtccaaga acctcgccag cggacccgag tggttccgcg aggccatctc gcagcagaac 240 cccgtgctcg gcgacaacat gctgatgtcg gatcctcccg accacacccg gctgcggcgg 300 gtggtctcga aggcgttcac gccgcgcagg atcgagcggc tgcgcccgcg cgtccaggcg 360 atcaccgacg agctgatcga cgccttcgag ggcgacaccg tcgagctgat cgacgccttc 420 gccttcccgc tgccgatcat cgtgatctgc gagctgctgg gcgtgcccga ccgtgacagg 480 gccgatttcc gcaggtggtc gggggcgctg gtcacgccgg ccgtcaacga ggagctggcc 540 aggagccgcg acgaggccag cgacgcgctg cgcgcctact tcacccgcct gatcgccgaa 600 cgacgcgccg ctcccaccga cgacctggtg agcgtgctgg tgaccagcga cgagctgagc 660 gagcgggagg tgctctccac cctggcgctg ctgctgatcg ccggccacga gaccaccgtc 720 aacctcatcg gcaacggcat gctggccctg ctgcgcaacc ccgaccagct cgacctgctg 780 cgcgccaagc ccgagctgct gccgaacgcg atcgaggagt tcctgcgtta cgacgcgccc 840 gtcgagcggg cgaccttccg catcgcgctc gaggacatgg agatcgccgg cacccccatc 900 cccaagggca gcttcgtgca catctccatc ggcgcggcgg gccgtgatcc gaaggccttc 960 gaccgggccg agagcctcga cgtcgcccgc gaggacaaca ggcacgtcgg cttcggccac 1020 ggcctccact tctgcctcgg cgcgccgctc gcgcgcatgg agggacagat cgccttcggc 1080 tcactgctcg cccggctcgg cgacatcagg ctggcctgcc ccgaggagca gctcagctgg 1140 cgcttcagcg gctccatcct gagatcgctg gctgcccttc cgatagcgat ctag 1194 <110> INHA-INDUSTRY PARTNERSHIP INSTITUTE <120> Novel vitamin D3 specific hydroxylase from Sebekia Benihana <130> ADP-2013-0421 <160> 2 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 397 <212> PRT <213> Sebekia Benihana <400> 1 Val Ser Asp Lys Leu Pro Phe Glu Phe Phe Leu Ser Pro Glu Phe Gly   1 5 10 15 Ala Asp Pro Tyr Ala Val Tyr Ala Gly Leu Arg Ala Glu Gly Pro Val              20 25 30 His Ale Ile Asp Phe Pro Pro Gly Ala Ser Ala Phe Val Val Val Asp          35 40 45 Tyr Glu His Ala Arg Pro Ala Leu Asn Asp Pro Arg Leu Ser Lys Asn      50 55 60 Leu Ala Ser Gly Pro Glu Trp Phe Arg Glu Ala Ile Ser Gln Gln Asn  65 70 75 80 Pro Val Leu Gly Asp Asn Met Leu Met Ser Asp Pro Pro Asp His Thr                  85 90 95 Arg Leu Arg Arg Val Val Ser Lys Ala Phe Thr Pro Arg Arg Ile Glu             100 105 110 Arg Leu Arg Pro Arg Val Gln Ala Ile Thr Asp Glu Leu Ile Asp Ala         115 120 125 Phe Glu Gly Asp Thr Val Glu Leu Ile Asp Ala Phe Ala Phe Pro Leu     130 135 140 Pro Ile Ile Val Ile Cys Glu Leu Leu Gly Val Pro Asp Arg Asp Arg 145 150 155 160 Ala Asp Phe Arg Arg Trp Ser Gly Ala Leu Val Thr Pro Ala Val Asn                 165 170 175 Glu Glu Leu Ala Arg Ser Ser Asp Glu Ala Ser Asp Ala Leu Arg Ala             180 185 190 Tyr Phe Thr Arg Leu Ile Ala Glu Arg Arg Ala Ala Pro Thr Asp Asp         195 200 205 Leu Val Ser Val Leu Val Thr Ser Asp Glu Leu Ser Glu Arg Glu Val     210 215 220 Leu Ser Thr Leu Ala Leu Leu Leu Ile Ala Gly His Glu Thr Thr Val 225 230 235 240 Asn Leu Ile Gly Asn Gly Met Leu Ala Leu Leu Arg Asn Pro Asp Gln                 245 250 255 Leu Asp Leu Leu Arg Ala Lys Pro Glu Leu Leu Pro Asn Ala Ile Glu             260 265 270 Glu Phe Leu Arg Tyr Asp Ala Pro Val Glu Arg Ala Thr Phe Arg Ile         275 280 285 Ala Leu Glu Asp Met Glu Ile Ala Gly Thr Pro Ile Pro Lys Gly Ser     290 295 300 Phe Val His Ile Ser Ile Gly Ala Ala Gly Arg Asp Pro Lys Ala Phe 305 310 315 320 Asp Arg Ala Glu Ser Leu Asp Val Ala Arg Glu Asp Asn Arg His Val                 325 330 335 Gly Phe Gly His Gly Leu His Phe Cys Leu Gly Ala Pro Leu Ala Arg             340 345 350 Met Glu Gly Gln Ile Ala Phe Gly Ser Leu Leu Ala Arg Leu Gly Asp         355 360 365 Ile Arg Leu Ala Cys Pro Glu Glu Gln Leu Ser Trp Arg Phe Ser Gly     370 375 380 Ser Ile Leu Arg Ser Leu Ala Ala Leu Pro Ile Ala Ile 385 390 395 <210> 2 <211> 1194 <212> DNA <213> Sebekia Benihana <400> 2 gtgagcgaca agctgccgtt tgagttcttc ctctccccgg agttcggcgc cgacccctac 60 gcggtctacg ccgggctccg ggccgaagga cccgtccacg ccatcgactt ccctcctgga 120 gcgtccgcgt tcgtggtcgt cgactacgag cacgccaggc ccgcgctgaa cgatccgcgc 180 ctgtccaaga acctcgccag cggacccgag tggttccgcg aggccatctc gcagcagaac 240 cccgtgctcg gcgacaacat gctgatgtcg gatcctcccg accacacccg gctgcggcgg 300 gtggtctcga aggcgttcac gccgcgcagg atcgagcggc tgcgcccgcg cgtccaggcg 360 atcaccgacg agctgatcga cgccttcgag ggcgacaccg tcgagctgat cgacgccttc 420 gccttcccgc tgccgatcat cgtgatctgc gagctgctgg gcgtgcccga ccgtgacagg 480 gccgatttcc gcaggtggtc gggggcgctg gtcacgccgg ccgtcaacga ggagctggcc 540 aggagccgcg acgaggccag cgacgcgctg cgcgcctact tcacccgcct gatcgccgaa 600 cgacgcgccg ctcccaccga cgacctggtg agcgtgctgg tgaccagcga cgagctgagc 660 gagcgggagg tgctctccac cctggcgctg ctgctgatcg ccggccacga gaccaccgtc 720 aacctcatcg gcaacggcat gctggccctg ctgcgcaacc ccgaccagct cgacctgctg 780 cgcgccaagc ccgagctgct gccgaacgcg atcgaggagt tcctgcgtta cgacgcgccc 840 gtcgagcggg cgaccttccg catcgcgctc gaggacatgg agatcgccgg cacccccatc 900 cccaagggca gcttcgtgca catctccatc ggcgcggcgg gccgtgatcc gaaggccttc 960 gaccgggccg agagcctcga cgtcgcccgc gaggacaaca ggcacgtcgg cttcggccac 1020 ggcctccact tctgcctcgg cgcgccgctc gcgcgcatgg agggacagat cgccttcggc 1080 tcactgctcg cccggctcgg cgacatcagg ctggcctgcc ccgaggagca gctcagctgg 1140 cgcttcagcg gctccatcct gagatcgctg gctgcccttc cgatagcgat ctag 1194

Claims (6)

서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 비타민 D3(Vitamin D3; VD3) 특이적인 수산화효소(hydroxylase).Vitamins comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 D 3 (Vitamin D 3; VD 3) specific enzyme hydroxide (hydroxylase). 제 1 항에 있어서, 상기 수산화효소는 세베키아 베니하나(Sebekia benihana) 유래인 것을 특징으로 하는 수산화효소. The method of claim 1, wherein the hydroxylase is selected from the group consisting of Sebekia &lt; RTI ID = 0.0 &gt; benhana . &lt; / RTI &gt; 제 1 항에 있어서, 상기 비타민 D3 특이적 수산화효소는 비타민 D3를 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 또는 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)로 전환시키는 것을 특징으로 하는 수산화효소.The method of claim 1 wherein the vitamin D 3 hydroxide specific enzyme vitamin D 3 for 25-hydroxy-vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3 ; 25 (OH) VD 3) or 1α, 25-dihydroxy vitamin D 3 (1?, 25-dihydroxyvitamin D 3 ; 1?, 25 (OH) 2 VD 3 ). 제 1 항의 수산화효소를 암호화하는 유전자를 발현벡터에 삽입시켜 재조합 발현벡터를 제작하는 단계;
상기 재조합 발현벡터로 세포를 형질전환시키는 단계; 및
상기 형질전환된 세포를 배양하여 비타민 D3를 수산화(hydroxylation)시키는 단계를 포함하는 비타민 D3 생전환(bioconversion) 방법.
Preparing a recombinant expression vector by inserting a gene encoding the hydroxylase of claim 1 into an expression vector;
Transforming the cells with the recombinant expression vector; And
How vitamin D 3 bioconversion (bioconversion), comprising the step of the plasma vitamin D 3 hydroxide by culturing the transformed cells (hydroxylation).
제 4 항에 있어서, 상기 유전자는 서열번호 2로 표시되는 것을 특징으로 하는 비타민 D3 생전환(bioconversion) 방법.The method of claim 4, wherein the gene is vitamin D 3 bioconversion (bioconversion) characterized in that as shown in SEQ ID NO: 2. 제 4 항에 있어서, 상기 비타민 D3 생전환(bioconversion)은 비타민 D3를 25-하이드록시비타민 D3(25-hydroxyvitamin D3; 25(OH)VD3) 또는 1α,25-디하이드록시비타민 D3(1α,25-dihydroxyvitamin D3; 1α,25(OH)2VD3)로 전환시키는 것을 특징으로 하는 비타민 D3 생전환(bioconversion) 방법.The method of claim 4, wherein the vitamin D 3 bioconversion (bioconversion) is a vitamin D 3 25-hydroxy-vitamin D 3 (25-hydroxyvitamin D 3 ; 25 (OH) VD 3) or 1α, 25-dihydroxy-vitamin D 3 (1α, 25-dihydroxyvitamin D 3; 1α, 25 (OH) 2 VD 3) by way of vitamin D 3 bioconversion (bioconversion), characterized in that the conversion.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110157635A (en) * 2019-03-28 2019-08-23 中国医药集团总公司四川抗菌素工业研究所 A kind of production 1 α, 25 (OH)2VD3Culture medium and method

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