KR20160047870A - Improved production of isoprenoids by metabolosome construction - Google Patents

Improved production of isoprenoids by metabolosome construction Download PDF

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Abstract

The present invention relates to an expression vector for constructing a sequential metabolic pathway enzyme complex using a retrotransposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae, in particular, an expression vector for constructing a sequential metabolic pathway enzyme complex producing isoprenoid including an equential metabolic pathway enzyme complex for producing isoprenoid; and a recombinant strain transformed with the expression vector for constructing a sequential metabolic pathway enzyme complex for producing isoprenoid or a recombinant strain for producing isoprenoid which expresses an enzyme for synthesizing farnesyl pyrophosphate and a synthesizing enzyme for synthesizing isoprenoid. Further, the present invention relates to a method for producing isoprenoid including the step of culturing the recombinant strain. In the present invention, a metabolome is constructed by using Ty1, which is a retrotransposon derived from a yeast and forms virus-like particles which have the limelight for a vaccine for overproduction of isoprenoid. By using the strategy, an expression vector and a recombinant strain having excellent ability to produce various isoprenoids can be prepared, and also isoprenoid can be produced at a high efficiency by using the expression vector and the recombinant strain. Thus, the present invention is expected to be widely used in corresponding fields.

Description

연속 대사경로 효소 집합체 구축을 통한 이소프레노이드 고효율 생산 방법 {Improved production of isoprenoids by metabolosome construction}Improved production of isoprenoids by metabolosome construction by constructing a continuous metabolic pathway assembly [

본 발명은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용한 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터, 특히, 이소프레노이드 생산용 연속 대사경로 효소 집합체를 포함하는 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터와 상기 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터로 형질전환된 재조합 균주 또는 파네실 피로포스페이트를 합성하는 효소; 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;를 발현하는 이소프레노이드 생산용 재조합 균주에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 재조합 균주를 배양하는 단계를 포함하는 이소프레노이드 생산 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the use of Saccharomyces cerevisiae an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway enzyme assembly using the retroviscosity-derived retroviral vector, an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway enzyme assembly using the cerevisiae- derived retrotransposon gene, in particular an expression vector for constructing an isoprenoid-producing continuous metabolic pathway enzyme assembly comprising a continuous metabolic pathway enzyme assembly for producing isoprenoid, An enzyme for synthesizing a recombinant strain transformed with an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway enzyme assembly or a pyrethroid pyrophosphate; And a synthetic enzyme for synthesizing an isoprenoid. The present invention also relates to a recombinant strain for producing isoprenoid. The present invention also relates to a method for producing isoprenoid comprising culturing the recombinant strain.

일련의 대사경로를 구성하는 연속 효소 반응에 있어서 한 반응의 생성물이 주위 환경으로 퍼져 나가 희석되지 않고 다음 반응의 기질로 바로 이용될 수 있도록 하는 소위 "기질 채널(substrate channeling)"을 통하여 대사산물의 생산성 효율이 대폭 증진되는 것으로 알려져 있으며 2개의 연속되는 반응의 경우 2개의 효소를 융합하여 발현하는 것을 통해 이러한 효과를 얻을 수 있다고 알려져 있다. 그러나, 다수의 연속되는 반응으로 구성된 대사경로의 경우 단순히 2개의 효소를 융합하는 방법을 사용하는 것은 한계가 있었다. In a continuous enzyme reaction that constitutes a series of metabolic pathways, the so-called "substrate channeling" through which a product of a reaction spreads to the surrounding environment and is immediately used as a substrate for the next reaction without being diluted It is known that the productivity efficiency is greatly improved. In the case of two consecutive reactions, it is known that such effects can be obtained through fusion of two enzymes. However, in the case of a metabolic pathway composed of a plurality of successive reactions, there is a limit to simply using a method of fusing two enzymes.

최근 합성 생물학의 발전에 따라 이러한 단백질의 구조적 집합체를 이룰 수 있는 단백질 도메인(scaffolds)의 활용 사례가 증가하고 있다 (Lee H. 등, Metabolic Engineering 14:242-251 (2012); Agapakis C. 등, Nature Chem Biol. 8:527-535, (2012)).
Recently, the use of protein domains (scaffolds) that can achieve structural aggregation of these proteins has been increasing with the development of synthetic biology (Lee H. et al., Metabolic Engineering 14: 242-251 (2012) Nature Chem Biol 8: 527-535, (2012)).

바이러스 유사 입자(virus-like particle)는 백신과 관련하여 이미 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 바이러스 유사 입자는 바이러스와 유사하지만 바이러스 유전물질을 가지고 있지 않기 때문에 감염을 시키지 않는다. Envolope이나 Capsid와 같은 바이러스 구조 단백질을 가지고 있어 바이러스 유사 입자를 자가 조립하는 것이 가능하다고 알려져 있다.Virus-like particles have been actively studied in the field of vaccines. Virus-like particles are similar to viruses, but do not carry infection because they do not have viral genetic material. It is known that virus-like particles can self-assemble with viral structural proteins such as Envolope or Capsid.

최근에 바이러스 유사 입자는 Parvoviridae, Retroviridae, Flaviviridae 등의 다양한 바이러스 종으로부터 생산이 확대되고 있다. 또한, 동물 세포, 식물 세포, 곤충 세포, 효모에 이르기까지 다양한 세포 배양 시스템으로 생산되고 있다. 대표적으로 Hepatitis B, human papillomavirus로부터 유래된 바이러스 유사 입자는 백신으로서 이용되어 지는 것에 대한 미국 식품의약국(FDA)의 승인이 되어 있다. 또한, 바이러스 유사 입자를 이용하여 아프리카, 동남아에 분포되어 있는 치군군야바이러스에 대한 백신을 개발한 전례도 있다 (Akahata W. 등, Nat. Med. 16(3):334-338 (2010)).Recently, virus-like particles have been expanded from various virus species such as Parvoviridae, Retroviridae, and Flaviviridae. It is also produced by various cell culture systems ranging from animal cells, plant cells, insect cells and yeast. Typically, virus-like particles derived from Hepatitis B and human papillomavirus are approved by the US Food and Drug Administration (FDA) for use as a vaccine. In addition, there have been cases in which vaccines against chitinoguania virus distributed in Africa and Southeast Asia have been developed using virus-like particles (Akahata W. et al., Nat. Med. 16 (3): 334-338 (2010)).

그러나 미생물 대사공학 분야에서는 바이러스 유사 입자의 활용에 대한 연구가 아직 많이 진행되어 있지 않아 본 발명자는 효모에서 바이러스 유사 입자를 형성하는 것으로 알려진 Ty1 유전자의 Tya 단백질을 선별하여 본 발명에 이용하였다.
However, in the field of microbial metabolism engineering, there has not been much research on the application of virus-like particles. Therefore, the present inventors selected Tya protein of Ty1 gene, which is known to form virus-like particles in yeast, and used it in the present invention.

한편, 이소프레노이드는 C5 출발물질 IPP(isopentenyl pyrophosphate)와 DMAPP(dimethylallyl pyrophosphate)의 연쇄적인 축합에 의하여 생성되는 화합물들을 총칭하는데 약 5만 가지 이상의 방대한 화합물 군이 알려져 있다. 이소프레노이드 화합물은 보통 자연계에서 미량 존재하며 이를 다량으로 생산하기 위한 미생물 대사공학 기술이 최근 활발히 진행되고 있다 (Tokuhiro K. 등, Appl. Environ. Microbiol. 75(17):5536-43 (2009), Ohto C. 등, Appl. Microbiol. Biotechnol. 82(5):837-845 (2009)).On the other hand, isoprenoids are generically referred to as compounds produced by chain condensation of isopentenyl pyrophosphate (IPP) and dimethylated pyrophosphate (DMAPP), which are C5 starting materials. Isoprenoid compounds are usually present in a minor amount in the natural world, and microbial metabolism engineering techniques for producing them in large quantities have been actively conducted recently (Tokuhiro K. et al., Appl. Environ. Microbiol. 75 (17): 5536-43 (2009) , Ohto C. et al., Appl. Microbiol. Biotechnol. 82 (5): 837-845 (2009)).

특히, 가솔린이나 디젤유를 대체하기 위한 바이오 연료로서 C10, C15, C20 이소프레노이드 화합물이 탄화수소 연료로 개발이 시작되고 있다. 화석연료를 대체하기 위한 바이오 연료의 대표적인 예인 에탄올이 현재 주로 미국을 중심으로 옥수수 전분, 브라질 등에서는 사탕수수를 원료로 생산되고 있으며 이는 식량 소비량 감소의 부작용을 초래하여 농산물 가격 폭등의 세계적인 문제를 발생시키고 있고 또한 당초 기대와 달리 이산화탄소 저감 효과가 미미한 것으로 알려지고 있다. 또한, 에탄올은 에너지 함량이 가솔린에 비하여 낮고 부식성이 있고 흡습성이 높아 엔진과 파이프라인을 손상시키고 저장과 수송이 어려우며 정제에 많은 에너지가 요구되는 등의 단점을 가지고 있다.In particular, C10, C15, and C20 isoprenoid compounds as biofuel to replace gasoline and diesel oil are beginning to be developed as hydrocarbon fuels. Ethanol, which is a representative example of biofuels for replacing fossil fuels, is mainly produced mainly from the United States, and corn starch and Brazil from sugar cane are being produced as raw materials. This causes a side effect of reducing food consumption and causes a global problem of a surge in agricultural product prices And it is known that the effect of CO2 reduction is minimal, unlike originally expected. In addition, ethanol has a lower energy content than gasoline, is corrosive and has a high hygroscopicity, which damages engines and pipelines, makes storage and transportation difficult, and requires a lot of energy for purification.

따라서 최근에는 차세대 연료로서 가솔린 (C4-C12)이나 디젤(C9-C23)과 같은 연료에 보다 가까운 특성을 지니는 탄화수소(hydrocarbon)를 지속가능한 생물학적 방법으로 생산할 수 있는 기술개발의 필요성이 대두되고 있다.
In recent years, there is a growing need to develop a technology that can produce hydrocarbons with sustainable biological methods that are closer to fuels such as gasoline (C4-C12) and diesel (C9-C23) as next-generation fuels.

생물학적인 방법으로 생산이 가능한 탄화수소류 화합물, 이소프레놀 (파르네솔, 파르네신, 스쿠알렌 등)은 사카로미세스 세레비시아 (Saccharomyces cerevisiae)균주 내 대사경로에서 이소프레노이드계 화합물로서 acetyl CoA로부터 생합성이 가능하다. 이소프레노이드를 고효율로 생산하기 위해서는 모든 이소프레노이드 화합물 생합성의 필수 중간체로서 기본 출발 물질인 IPP (isopentenyl pyrophosphate), DMAPP (dimethylallyl pyrophosphate) 생합성에 가장 중요한 HMG-CoA reductase를 포함하는 약 7종의 유전자와 아울러 중간체로부터 파르네솔 (farnesol), 파르네신 (farnesene) 등의 이소프레노이드 바이오 화합물을 생합성하는데 관련되는 유전자 FPP (farnesyl pyrophosphate) synthase (ispA, Erg20)등 다양한 유전자로 구성된 대사회로 구축과 이들 유전자들의 정교하고 조합적인 발현을 위한 metabolosome 구축을 위한 기술 개발이 필요하다.
Hydrogen compounds such as isoprenol (parnesol, parmesin, squalene, etc.), which can be produced by a biological method, are biosynthesized from acetyl CoA as an isoprenoid compound in the metabolic pathway in Saccharomyces cerevisiae strain This is possible. In order to produce isoprenoids with high efficiency, isopentenyl pyrophosphate (IPP), which is a basic starting material, is the essential intermediate of all isoprenoid compound biosynthesis. About 7 genes including HMG-CoA reductase, which is most important for biosynthesis of DMAPP (dimethylallyl pyrophosphate) And the genes involved in the biosynthesis of isoprenoid biocompounds such as farnesol and farnesene from intermediates, and the construction of metabolic circuits composed of various genes such as FPP (farnesyl pyrophosphate) synthase (ispA, Erg20) The development of techniques for the construction of the metabolosome for the sophisticated and combinatorial expression of these proteins is needed.

상기와 같은 배경 하에 본 발명자는 사카로미세스 세레비시아 균주에서 효율적인 이소프레노이드 생산을 위한 metabolosome을 구축하고자 노력한 결과, 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용한 연속 대사경로 효소 집합체를 제조할 수 있음을 확인하고, 모든 이소프레노이드 생합성의 전구물질인 IPP, DMAPP와 수많은 sesquiterpenoid 류 화합물의 생합성 전구체인 FPP의 생합성을 증대시켜 sesquiterpenoid를 포함하는 다른 이소프레노이드를 생산하는 데에도 범용적으로 활용이 가능한 연속 대사경로 효소 집합체를 구축하여, 본 발명을 완성하였다.Under the circumstances described above, the present inventor has made efforts to construct a metabolosome for efficient production of isoprenoids in Saccharomyces cerevisiae strain. As a result, Saccharomyces cerevisiae The present inventors have confirmed that a continuous metabolic pathway assembly using a retrovirus gene derived from S. cerevisiae can be produced and that the synthesis of IPP and DMAPP, which are precursors of all isoprenoid biosynthesis, and FPP, a biosynthetic precursor of many sesquiterpenoid compounds, The present invention has been completed by constructing a continuous metabolic pathway enzyme assembly which can be universally used for the production of other isoprenoids.

본 발명의 하나의 목적은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용한 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공하는 것이다. 특히, 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공하는 것이다.One object of the present invention is to provide an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway enzyme assembly using a retrotransposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae . In particular, the present invention provides an expression vector for constructing an isoprenoid-producing continuous metabolic pathway enzyme aggregate.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 상기 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터로 형질전환한 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a recombinant Saccharomyces cerevisiae strain for producing isoprenoid transformed with an expression vector for constructing the isoprenoid-producing continuous metabolic pathway enzyme aggregate.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 파네실 피로포스페이트를 합성하는 효소; 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;를 발현하는 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an enzyme for synthesizing panesyl pyrophosphate; And a synthetic enzyme for synthesizing an isoprenoid. The present invention also provides a recombinant Saccharomyces cerevisiae strain for producing isoprenoid.

본 발명의 또 다른 하나의 목적은 상기 재조합 균주를 배양하는 단계를 포함하는, 이소프레노이드 생산 방법을 제공하는 것이다.It is still another object of the present invention to provide a method for producing isoprenoid, comprising culturing the recombinant strain.

상술한 목적을 달성하기 위한 하나의 양태로서, 본 발명은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용한 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공한다. 구체적으로 본 발명은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 레트로트랜스포존 유전자; 및 목적 대사산물을 생산하는 연속 대사경로의 유전자;를 포함하는 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공한다.
In one aspect, the present invention provides a method for producing Saccharomyces cerevisiae cerevisiae) provides a continuous pathway enzyme aggregates constructed expression vector using a retrotransposon-derived genes. More specifically, the present invention relates to a method for producing Saccharomyces cerevisiae cerevisiae- derived retrotransposon gene; And a gene of a continuous metabolic pathway that produces a desired metabolite. The present invention also provides an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway assembly.

본 발명자들은 사카로미세스 세레비시아 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용하여 연속 대사경로에 관여하는 두 개 이상의 유전자를 포함하는 연속 대사경로 효소 집합체를 구축하였으며, 이를 통하여 대사경로의 효율성을 증진시켜 목적 대사산물의 생산성을 증가시키는 결과를 확인하였다. 특히, 본 발명에서 목적 대사산물은 이소프레노이드일 수 있으며, 연속 대사경로 또한 이소프레노이드 생산 대사경로일 수 있으나, 본 발명의 사카로미세스 세레비시아 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용하여 구축한 연속 대사경로 효소 집합체를 구성할 수 있는 연속 대사경로인 한 제한되지 않는다.The present inventors constructed a continuous metabolic pathway enzyme aggregate comprising two or more genes involved in the continuous metabolic pathway using the retro-transposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae, thereby improving the efficiency of the metabolic pathway, The results of this study are as follows. In particular, the target metabolite in the present invention may be isoprenoid, and the continuous metabolic pathway may also be an isoprenoid production metabolic pathway. However, the continuous metabolic pathway constructed using the retrotransposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae of the present invention Is not limited as long as it is a continuous metabolic pathway capable of constituting pathway enzyme aggregates.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 이소프레노이드 생산 대사경로, 특히 파르네실과 파르네솔을 생산하는 대사경로에 대한 효소 집합체를 구성하기 위하여, 각각 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 유전자, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1) 유전자, 파르네솔 합성효소(diacylglycerol pyrophosphate phosphatase 1, DPP1) 또는 파르네신 합성효소(farnesene synthase, FS)와 사카로미세스 세레비시아 유래 레트로트랜스포존 유전자인 Tya 및 Ty1을 이용하여 이소프레노이드 생산 효소 집합체를 구성하는 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제조하였다.
In one specific embodiment of the present invention, in order to construct an enzyme aggregate for an isoprenoid production metabolic pathway, in particular, a metabolic pathway for producing parnesyl and parnesol, a gene encoding farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) gene , Hydroxymethylglutaryl CoA reductase 1 (HMG1) gene, diacylglycerol pyrophosphate phosphatase 1 (DPP1) or farnesene synthase (FS) and saccharomyces cerevisiae An expression vector for construction of an isoprenoid-producing continuous metabolic pathway assembly constructing isoprenoid-producing enzyme aggregates was prepared using Tya and Ty1 genes derived from Shia-derived retrotransposons.

특히, 본 발명은 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공한다. 구체적으로 파네실 피로포스페이트를 합성하는 효소 유전자; 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자; 및 레트로트랜스포존 유전자;를 포함하는 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공하며, 특히, i) 파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)를 합성하는 효소인 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 유전자 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1) 유전자; ii) 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자; 및 iii) 레트로트랜스포존 유전자;를 포함하는 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터를 제공한다.
Particularly, the present invention provides an expression vector for constructing an isoprenoid-producing continuous metabolic pathway enzyme aggregate. An enzyme gene which specifically synthesizes fenesyl pyrophosphate; A synthetic enzyme gene that synthesizes an isoprenoid; And an expression vector for constructing an isoprenoid production continuous metabolic pathway enzyme assembly comprising a retrotransposon gene, and in particular, to provide an expression vector for i) an enzyme for synthesizing fenesyl pyrophosphate (FPP), fenesyl pyrophosphate synthase a farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) gene and a hydroxymethylglutaryl CoA reductase 1 (HMG1) gene; ii) a synthetic enzyme gene which synthesizes isoprenoid using fenesyl pyrophosphate as a precursor; And iii) a retrotransposon gene. The present invention also provides an expression vector for constructing an isoprenoid-producing continuous metabolic pathway assembly.

본 발명의 용어, "이소프레노이드(isoprenoid)"는 5개의 탄소 원자가 특이한 형태로 배열된 2개 이상의 단위체로 이루어진 유기 화합물을 지칭하며, 특히 C5 출발물질 IPP(isopentenyl pyrophosphate)와 DMAPP(dimethylallyl pyrophosphate)의 연쇄적인 축합에 의하여 생성되는 화합물들을 총칭하는데 약 5만 가지 이상의 방대한 화합물 군을 이른다. 본 발명에서 이소프레노이드는 FPP(farnesyl pyrophosphate)로부터 생합성 되는 sesquiterpenoid류 화합물들인 파네솔, 파르네신과 triterpenoid류 화합물인 스쿠알렌 일 수 있으나, 이에 제한되지 않으며 이들을 전구체로 하는 많은 이소프레노이드의 생합성에 효과적일 수 있다.The term "isoprenoid " of the present invention refers to an organic compound consisting of two or more monomers in which five carbon atoms are arranged in a peculiar form. Particularly, C5 starting material IPP (isopentenyl pyrophosphate) and DMAPP (dimethylallyl pyrophosphate) Refers to compounds produced by sequential condensation of about 50,000 or more compounds. In the present invention, isoprenoids may be sesquiterpenoid compounds that are biosynthesized from farnesyl pyrophosphate (FPP), fannesol, parnesin and squalene, which are triterpenoid compounds. However, the present invention is not limited thereto and effective for biosynthesis of many isoprenoids Lt; / RTI >

본 발명에서 이소프레노이드를 합성하는 합성효소는 상기 설명한 다양한 이소프레노이드를 합성하는 효소를 모두 포함하며, 특히 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소일 수 있다. 본 발명의 이소프레노이드를 합성하는 합성효소는 예를 들어, 스쿠알렌 합성효소(squalene synthase, Erg9), 파르네솔 합성효소(diacylglycerol pyrophosphate phosphatase 1, DPP1), 파르네신 합성효소(farnesene synthase, FS)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. In the present invention, the synthetic enzyme for synthesizing isoprenoid includes all the enzymes for synthesizing the various isoprenoids described above. In particular, it may be a synthetic enzyme for synthesizing isoprenoid by using panesyl pyrophosphate as a precursor. Synthetic enzymes for synthesizing the isoprenoids of the present invention include, for example, squalene synthase (Erg9), diacylglycerol pyrophosphate phosphatase 1 (DPP1), farnesene synthase (FS) But is not limited thereto.

본 발명의 이소프레노이드 생산용 발현벡터는 상기 이소프레노이드를 합성하는 합성효소의 유전자를 포함할 수 있으며 이는 스쿠알렌 합성효소(Erg9) 유전자, 파르네솔 합성효소(DPP1) 유전자, 파르네신 합성효소(FS) 유전자일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The expression vector for isoprenoid production of the present invention may contain a gene of a synthetic enzyme for synthesizing the isoprenoid, which may be a gene encoding a squalene synthetase (Erg9) gene, a parnesol synthase (DPP1) gene, a parnesin synthase FS) gene, but are not limited thereto.

본 발명의 용어, "파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)"는 파네실 디포스페이트(farnesyl diphosphate, FDP)로도 불리우며, 테르펜(terpenes), 테르페노이드(terpenoids), 스테롤(sterols) 등의 생합성에 사용되는, HMG-CoA 환원효소 경로의 중간물질이다. 본 발명에서 파네실 피로포스페이트는 이소프레노이드를 합성하는 전구체로 사용될 수 있으며, 이에 따라 이소프레노이드를 합성하는 합성효소의 기질로 사용될 수 있다. 본 발명의 파네실 피로포스페이트는 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA 또는 Erg20)로부터 합성될 수 있다.The term " farnesyl pyrophosphate (FPP) "of the present invention, also called farnesyl diphosphate (FDP), refers to biosynthesis of terpenes, terpenoids, sterols, Is an intermediate of the HMG-CoA reductase pathway. In the present invention, fenesyl pyrophosphate can be used as a precursor for synthesizing isoprenoids, and thus can be used as a substrate for a synthetic enzyme for synthesizing isoprenoids. The panesyl pyrophosphate of the present invention can be synthesized from farnesyl pyrophosphate synthase (ispA or Erg20).

본 발명의 파네실 피로포스페이트 합성효소는 Isopentenyl-5-PP로부터 Geranyl-PP를, 그리고 Geranyl-PP로부터 Farnesyl-PP 반응을 매개하는 효소로서, 본 발명에서 파네실 피로포스페이트 합성효소가 이소프레노이드 생성 중에 매개하는 작용은 도 2에 도식화하였다. 본 발명의 이소프레노이드 생산용 발현벡터는 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소의 유전자를 포함할 수 있으며 이는 ispA/Erg20일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The fenesyl pyrophosphate synthase of the present invention is an enzyme that mediates Geranyl-PP from Isopentenyl-5-PP and Farnesyl-PP from Geranyl-PP. In the present invention, the fenesyl pyrophosphate synthase produces isoprenoid The action mediated in FIG. 2 is illustrated in FIG. The expression vector for producing isoprenoid of the present invention may include the gene of the above-mentioned panesyl pyrophosphate synthase, which may be ispA / Erg20 but is not limited thereto.

본 발명의 용어, "히드록시메틸 글루타릴 CoA (Hydroxymethyl glutaryl CoA, HMG-CoA)"는 콜레스테롤을 비롯한 각종 스테로이드나 테르펜 생합성의 전구체이다. 케톤 대사와 스테로이드나 테르펜 생합성 대사에 관여한다. 즉, HMG-CoA는 스테로이드 생합성계와 케톤체 대사계 분기점의 화합물이다. 본 발명의 HMG-CoA 환원효소는 콜레스테롤 생합성계에서 중요한 속도 조절 효소이다. The term "hydroxymethylglutaryl CoA (HMG-CoA)" of the present invention is a precursor of various steroids or terpene biosynthesis including cholesterol. It is involved in ketone metabolism and steroid or terpene biosynthetic metabolism. That is, HMG-CoA is a compound of a steroid biosynthetic system and a ketone metabolism branching point. The HMG-CoA reductase of the present invention is an important rate-controlling enzyme in the cholesterol biosynthesis system.

본 발명의 이소프레노이드 생산용 발현벡터는 상기 HMG-CoA 환원효소의 유전자를 포함할 수 있으며, 이는 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 1 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
The expression vector for isoprenoid production of the present invention may contain the gene of HMG-CoA reductase, which may be hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1 (HMG1) It is not limited.

본 발명의 용어, "레트로트랜스포존(retrotransposon)"은 레트로트랜스포존 DNA의 전사체인 RNA를 매개체로 하여 유전체 내에서 이동하는 성질을 갖는 전위인자이다. 일반적으로 양쪽에 긴 말단반복서열(LTRs, Long terminal repeats)이 존재하고, 역전사를 통해 증식할 수 있다. 통상 레트로트랜스포존 DNA가 mRNA로 전사된 후에, 역전사 효소를 통해 새로운 dsDNA를 만든 후, 유전체의 다른 위치에 삽입되는 기작을 통해 이동한다. 본 발명의 레트로트랜스포존은 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 유래 전위인자인 Tya(Transposons of yeast element a, Tya) 또는 Ty1 (Transposons of yeast element, Ty1)일 수 있으며, 서열번호 24의 핵산 서열을 포함하는 것일 수 있다. 본 발명에서 레트로트랜스포존은 효소에 연결되어 발현하여, 효소의 구조적 집합체를 구성하는데 작용할 수 있다.
The term "retrotransposon" of the present invention is a dislocation factor having a property of moving in the genome using RNA as a transcriptional transposon DNA transcript. Generally, there are long terminal repeats (LTRs) on both sides, and they can be propagated through reverse transcription. Typically, after trans-transposon DNA is transcribed into mRNA, a new dsDNA is made through a reverse transcriptase and then moved through a mechanism inserted at another position in the genome. The retrotransposon of the present invention may be Tya (Transposons of yeast element a, Tya) or Ty1 (Transposons of yeast element, Ty1) derived from Saccharomyces cerevisiae, and the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 24 . ≪ / RTI > In the present invention, retrotransposons can be expressed and linked to enzymes and function to constitute a structural aggregate of enzymes.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 이소프레노이드 생산용 발현벡터에 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 유전자 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1) 유전자를 도입하였으며, 이소프레노이드를 합성하는 합성효소의 유전자 파르네솔 합성효소(DPP1) 유전자 또는 파르네신 합성효소(FS) 유전자를 도입하였다. 또한, 레트로트랜스포존 유전자(Ty1 또는 Tya)를 도입하였다.In a specific embodiment of the present invention, the expression vector for producing isoprenoid includes farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) gene and hydroxymethylglutaryl CoA reductase 1 (HMG1) gene (DPP1) gene or a parnesin synthase (FS) gene of a synthetic enzyme that synthesizes isoprenoids. In addition, a retro-transposon gene (Ty1 or Tya) was introduced.

본 발명은 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1 또는 Tya를 이용하여 방대한 생리활성 물질군인 이소프레노이드 화합물을 과생산할 수 있는 균주를 구축하는 방법에 관한 것으로서, 본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 1) metabolosome 구축을 위한 효모 유래 레트로트랜스포존인 Ty1또는 Tya와 이소프레노이드 합성의 핵심 유전자를 융합하여 효모 발현 벡터에 클로닝 하는 단계; 2) 상기 단계 1에서 구축한 융합 발현 벡터를 효모 균주인 사카로미세스 세레비시아 균주에 각각 도입하여 배양하는 단계; 3) 상기 단계 2를 통해 생산된 이소프레노이드 화합물을 가스 크로마토그래피 (Gas chromatography)를 이용하여 분석하는 단계; 4) 상기 단계 2를 토대로 이소프레노이드 과생산 균주의 정확한 생산성을 알아보기 위한 5L 실험실 규모의 발효조를 이용한 배양단계를 포함하는 사카로미세스 세레비시아 균주에서 이소프레노이드 과생산을 위한 metabolosome을 구축하였다.
The present invention relates to a method for constructing a strain capable of overproducing an isoprenoid compound, which is an enormous group of physiologically active substances, using Ty1 or Tya, which is a retrotransposon derived from yeast. In a specific embodiment of the present invention, Cloning a yeast-derived retrotransposon Ty1 or Tya and a key gene for isoprenoid synthesis into a yeast expression vector; 2) introducing the fusion expression vector constructed in step 1 into Saccharomyces cerevisiae strain, which is a yeast strain, and culturing; 3) analyzing the isoprenoid compound produced through Step 2 by using gas chromatography; 4) Based on the above step 2, a metabolosome for production of isoprenoid and its production was produced in a strain of Saccharomyces cerevisiae including a culture stage using a 5L laboratory scale fermenter to examine the accurate productivity of isoprenoid and production strain Respectively.

본 발명에서 용어, "벡터"란 적당한 숙주세포에서 목적 단백질을 발현할 수 있는 발현 벡터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 유전자 작제물을 말한다.As used herein, the term "vector" refers to an expression vector capable of expressing a desired protein in a suitable host cell, including a necessary regulatory element operably linked to the expression of the gene insert.

재조합 벡터와의 작동적 연결은 당해 기술 분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술 분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용한다.The operative linkage with the recombinant vector can be produced using genetic recombination techniques well known in the art, and site-specific DNA cleavage and linkage are made using enzymes generally known in the art.

본 발명의 벡터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그널, 인핸서 같은 발현 조절 요소 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 신호 서열 또는 리더 서열을 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. 벡터의 프로모터는 구성적 또는 유도성일 수 있다. 또한, 발현벡터는 벡터를 함유하는 숙주 세포를 선택하기 위한 선택성 마커를 포함하고, 복제 가능한 발현벡터인 경우 복제 기원을 포함한다. 벡터는 자가 복제하거나 숙주 DNA에 통합될 수 있다. 벡터는 플라스미드 벡터, 코즈미드 벡터, 바이러스 벡터 등을 포함하며, 효모 숙주세포 내에서 목적 유전자를 발현할 수 있는 당업계에 공지된 벡터를 제한 없이 사용할 수 있다.The vector of the present invention may include a signal sequence or a leader sequence for membrane targeting or secretion in addition to an expression regulatory element such as a promoter, an operator, an initiation codon, a stop codon, a polyadenylation signal, an enhancer, and the like. The promoter of the vector may be constitutive or inducible. In addition, the expression vector includes a selectable marker for selecting a host cell containing the vector, and includes a replication origin in the case of a replicable expression vector. The vector may be self-replicating or integrated into the host DNA. The vector may include a plasmid vector, a cosmid vector, a viral vector, and the like, and any vector known in the art capable of expressing the gene of interest in the yeast host cell may be used without limitation.

본 발명에서 용어 "작동가능하게 연결된 (operably linked)"은, 하나의 핵산 단편이 다른 핵산 단편과 결합되면 그의 기능 또는 발현이 다른 핵산 단편의 영향을 받지만, 이들 핵산 단편의 여러 가능한 결합 조합 중에서 각 단편이 그 기능을 수행하는데 있어 검출할 만한 영향이 없는 상태의 결합을 의미한다. 즉, 일반적 기능을 수행하도록 핵산 발현 조절 서열과 목적하는 단백질을 코딩하는 핵산 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 말한다. 아울러, 본 발명의 발현 카세트는 전사를 조절하기 위한 임의의 전사 시작 조절 서열 및 전사 종결 조절 서열을 추가로 포함할 수 있다. 작동가능한 연결은 당해 기술분야에서 잘 알려진 유전자 재조합 기술을 이용하여 제조할 수 있으며, 부위-특이적 DNA 절단 및 연결은 당해 기술분야에서 일반적으로 알려진 효소 등을 사용할 수 있다.The term "operably linked" in the present invention means that when one nucleic acid fragment is combined with another nucleic acid fragment, its function or expression is affected by other nucleic acid fragments, Means a combination of states in which a fragment has no detectable effect in performing its function. That is, the nucleic acid expression control sequence and the nucleic acid sequence encoding the desired protein are functionally linked to perform a general function. In addition, the expression cassette of the present invention may further comprise any transcription initiation regulatory sequence and transcription termination regulatory sequence for regulating transcription. Operable linkages can be produced using genetic recombination techniques well known in the art, and site-specific DNA cleavage and linkage can be performed using enzymes generally known in the art.

본 발명에서 용어, "도입"이란 형질전환 또는 형질도입에 의해 외래 DNA를 세포로 유입시키는 것을 의미한다. 형질전환은 CaCl2 침전법, CaCl2 방법에 DMSO (dimethyl sulfoxide)라는 환원물질을 사용함으로써 효율을 높인 Hanahan 방법, 전기천공법 (electroporation), 인산칼슘 침전법, 원형질 융합법, 실리콘 카바이드 섬유를 이용한 교반법, 아그로 박테리아 매개된 형질전환법, PEG를 이용한 형질전환법, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민 및 건조/억제 매개된 형질전환 방법 등의 당업계에 공지된 여러 방법에 의해 수행될 수 있다. 형질도입은 감염 (infection)을 수단으로 하여 바이러스 또는 바이러스 벡터 입자를 사용하여 세포 내로 유전자를 전달시키는 것을 의미한다.
As used herein, the term "introduction" means introducing foreign DNA into a cell by transformation or transduction. The transformation was carried out by the CaCl 2 precipitation method, the Hanahan method which increased the efficiency by using a reducing material called DMSO (dimethyl sulfoxide) in the CaCl 2 method, the electroporation method, the calcium phosphate precipitation method, the protoplast fusion method, Agrobacterium-mediated transformation, transforming with PEG, dextran sulfate, lipofectamine, and drying / inhibition-mediated transformation methods, which are well known in the art. Transfection refers to the transfer of genes into cells using virus or viral vector particles as a means of infection.

본 발명의 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터는 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소 유전자, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 유전자 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유전자와 레트로트랜스포존 유전자가 연결된 것일 수 있으며, 특히 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소 유전자, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 유전자 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유전자와 레트로트랜스포존 유전자가 연결은 링커 유전자를 통해 연결된 것일 수 있다. 본 발명에서 링커 유전자는 서열번호 26의 핵산 서열로 이루어진 것일 수 있다.The expression vector for constructing an isoflonate-producing continuous metabolic pathway enzyme assembly of the present invention is prepared from the group consisting of the above-described panesyl pyrophosphate synthase gene, hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene and synthetic enzyme gene for synthesizing isoprenoid And one or more genes selected from the group consisting of the phenesyl pyrophosphate synthase gene, the hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene and the synthetic enzyme gene which synthesizes isoprenoid may be one in which the selected one or more genes are linked to the retrotransposon gene The linkage between the above genes and the retrotransposon gene may be linked through a linker gene. In the present invention, the linker gene may be composed of the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 26.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 Ty1을 HMG1, DPP1 또는 FS 및 ispA 중 어느 하나 이상의 유전자 3' 또는 5' 쪽에 연결한 발현 벡터를 구축하였다. 구체적으로, pGal-HMG1/Ty1LDPP1/Ty1LispA, pGal-HMG1/DPP1LTy1/ispALTy1, pGal-Ty1LHMG1/Ty1LDPP1/ispALTy1, pGal-HMG1LTy1/Ty1LDPP1/ispALTy1, pGal-HMG1/Ty1LFS/Ty1LispA, pGal-HMG1/FSLTy1/ispALTy1, pGal-Ty1LHMG1/FSLTy1/ispALTy1 및 pGal-HMG1LTy1/FSLTy1/ispALTy1을 구축하였다(도 3 및 도 4).
In one specific embodiment of the present invention, an expression vector was constructed in which Ty1 was linked to HMG1, DPP1, or 3 'or 5' of any one or more of FS and ispA. Specifically, pGal-HMG1 / Ty1LDPP1 / Ty1LispA, pGal-HMG1 / DPP1LTy1 / ispALTy1, pGal-Ty1LHMG1 / Ty1LDPP1 / ispALTy1, pGal-HMG1LTy1 / Ty1LDPP1 / ispALTy1, pGal-HMG1 / Ty1LFS / Ty1LispA, pGal-HMG1 / FSLTy1 / , pGal-Ty1LHMG1 / FSLTy1 / ispALTy1 and pGal-HMG1LTy1 / FSLTy1 / ispALTy1 (FIGS. 3 and 4).

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 상기 이소프레노이드 생산 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터로 형질전환한 이소프레노이드 생산용 재조합 균주를 제공한다. In another aspect, the present invention provides a recombinant strain for producing isoprenoid, which is transformed with an expression vector for constructing the isoprenoid-producing continuous metabolic pathway enzyme aggregate.

구체적으로 본 발명의 이소프레노이드 생산용 재조합 균주는 i) 파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)를 합성하는 효소인 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1); 및 ii) 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;를 발현하는 이소프레노이드 생산용 재조합 균주일 수 있다.Specifically, the recombinant strains for producing isoprenoids of the present invention include i) farnesyl pyrophosphate synthase (ispA), an enzyme for synthesizing farnesyl pyrophosphate (FPP), and hydroxymethylglutaryl CoA reductase (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1); And ii) a synthetic enzyme which synthesizes isoprenoid using fenesyl pyrophosphate as a precursor.

특히, i) 파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)를 합성하는 효소인 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1); 및 ii) 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;을 발현하고, iii) 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 효소에 레트로트랜스포존이 연결되어 발현하는 것을 특징으로 하는 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주일 수 있다. 특히, 본 발명은 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 각각에 레트로트랜스포존이 연결되어 발현하는 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주일 수 있다.Particularly, i) farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) and hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1 (HMG1), an enzyme which synthesizes farnesyl pyrophosphate (FPP) ); And ii) a synthesizing enzyme which synthesizes isoprenoid by using panesyl pyrophosphate as a precursor, and iii) synthesizing said phenesyl pyrophosphate synthase, hydroxymethylglutaryl CoA reductase and isoprenoid And a recombinant strain of Saccharomyces cerevisiae for production of isoprenoid, which is characterized in that retrotransposon is linked to at least one enzyme selected from the group consisting of synthetic enzymes. Particularly, the present invention relates to a method for producing isoprenoid, which comprises expressing a recombinant protein comprising the fenesyl pyrophosphate synthase, the hydroxymethylglutaryl CoA reductase and the synthetic enzyme synthesizing isoprenoid, Lt; / RTI > recombinant strain.

본 발명에서 상기 이소프레노이드, 이소프레노이드 합성효소, 파네실 피로포스페이트, 이의 합성효소, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 및 이의 환원효소 등은 상기 설명한 바와 같다.In the present invention, the isoprenoid, isoprenoid synthase, fenesyl pyrophosphate, its synthetic enzyme, hydroxymethylglutaryl CoA and its reducing enzyme are as described above.

본 발명에서 상기 균주는 이소프레노이드를 생산할 수 있는 균주일 수 있으며, 특히 사카로미세스 세레비시아 (Saccharomyces cerevisiae)일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.In the present invention, the strain may be a strain capable of producing isoprenoids, particularly Saccharomyces cerevisiae cerevisiae ).

사카로미세스 세레비시아 균주는 효모의 대표적인 종으로서 진핵생물 가운데 가장 많이 밝혀져 있으며, 유전체 서열도 규명되어 있어 유전자를 조작하기가 매우 용이하다. 또한 각종 발효에 많이 사용되고 있으며, 특히 알코올 발효가 뛰어나다고 많이 알려져 있다. 이미 사카로미세스 세레비시아 균주는 에르고스테롤, 스쿠알렌 등의 이소프레노이드 화합물을 원래 많이 생산하는 것으로 알려져 있어 이소프레노이드 생산을 위한 합성 생물학의 숙주세포로서 적합한 장점을 가지고 있다.Saccharomyces cerevisiae is a representative species of yeast and is the most common among eukaryotes. Its genomic sequence has also been identified, making it very easy to manipulate genes. In addition, it is widely used for various fermentation, and it is known that fermentation of alcohol is particularly excellent. It is already known that Saccharomyces cerevisiae produces isoprenoid compounds such as ergosterol and squalene, which are suitable as host cells of synthetic biology for the production of isoprenoids.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는 효율적인 이소프레노이드 생산을 위한 숙주 세포로 사카로미세스 세레비시아 (Saccharomyces cerevisiae)균주를 사용하였다. 구체적으로, 파르네솔을 생산하는 재조합 효모균주인 Y2805 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, Y2805 pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1 및 Y200589 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, Y200589 pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, Y200589 Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y200589 Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1을 구축하였고 대조구로서는 각각의 유전자 DPP1 및 ispA, HMG1을 개별적으로 동시에 발현시키는 Y2805 DPP1/HMG1/ispA와 Y200589 DPP1/HMG1/ispA을 사용하였고 추가적으로 DPP1과 ispA를 링커 (Linker, 서열번호 25)로 연결시켜 융합발현시킨 Y2805 ispALDPP1/HMG1와 Y200589 ispALDPP1/HMG1을 사용하였다. 또한, 파르네신을 생산하는 재조합 효모균주인 Y2805 pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA, Y2805 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1, Y2805 FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y2805 FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1 및 Y200589 pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA, Y200589 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1, Y200589 FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y200589 FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1 을 구축하였고 대조구로서는 각각의 유전자 FS 및 ispA, HMG1을 개별적으로 동시에 발현시키는 Y2805 FS/HMG1/ispA와 Y200589 FS/HMG1/ispA을 사용하였고 추가적으로 FS와 ispA를 링커 (Linker, 서열번호 25)로 연결시켜 융합발현 시킨 Y2805 ispALFS/HMG1와 Y200589 ispALFS/HMG1을 사용하였다.
In one embodiment of the present invention, a host cell for efficient isoprenoid production is Saccharomyces cerevisiae S. cerevisiae strain was used. Specifically, recombinant yeast strains Y2805 pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA, Y2805 pGal-DPP1LTy1 / HMG1 / ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 and Y200589 pGal- Ty1LDPP1 / In this study, Y2805 DPP1 / HMG1 / ispA, which expresses the genes DPP1 and ispA and HMG1, respectively, as a control, was constructed as a control. Y200589 DPP1 / HMG1 / ispA was used, and Y2805 ispALDPP1 / HMG1 and Y200589 ispALDPP1 / HMG1 in which DPP1 and ispA were linked by linker (Linker, SEQ ID NO: 25) In addition, recombinant yeast strains producing parnesin, Y2805 pGal-Ty1LFS / HMG1 / Ty1LispA, Y2805 pGal-FSLTy1 / HMG1 / ispALTy1, Y2805 FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1, Y2805 FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 and Y200589 pGal- Ty1LFS / HMG1 / , Y200589 pGal-FSLTy1 / HMG1 / ispALTy1, Y200589 FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 and Y200589 FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 were constructed, and as a control, Y2805 FS / HMG1 / ispA and Y200589 Y2805 ispALFS / HMG1 and Y200589 ispALFS / HMG1 were used, in which FS / HMG1 / ispA was used and FS and ispA were linked by a linker (Linker, SEQ ID NO: 25).

다른 하나의 양태로서, 본 발명은 이소프레노이드 생산용 재조합 균주를 배양하는 단계를 포함하는, 이소프레노이드 생산 방법을 제공한다.In another aspect, the present invention provides a method for producing isoprenoid, comprising culturing a recombinant strain for producing isoprenoid.

본 발명의 이소프레노이드 생산용 재조합 균주를 당업계에 공지된 다양한 균주의 배양 방법에 의해 배양을 수행할 수 있으며, 배양의 예로서, UD 배지를 사용하여 초기 배양한 후, YPDG(1% 글루코즈, 1% 갈락토즈) 배지를 사용하여 본 배양을 수행할 수 있으나, 상기 방법으로 배양 방법이 제한되는 것은 아니다. 또한 축적된 이소프레노이드는 통상적인 분리 및 추출 방법을 사용하여 수득할 수 있다.The recombinant strains for producing isoprenoids of the present invention can be cultured by culturing a variety of strains known in the art. As an example of the culture, the cells are firstly cultured using UD medium, and then YPDG (1% glucose , 1% galactose) medium, but the culture method is not limited by the above method. Accumulated isoprenoids can also be obtained using conventional separation and extraction methods.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는, 배양은 초기배양과 본 배양으로 구분하며, 초기배양에는 UD 배지를 사용하였다. UD 배지는 0.67% 무아미노산 효모질소원 (Yeast Nitrogen Base W/O Amino Acids), 0.077% Ura Drop Out supplement base, 2% 글루코스 (Glucose)가 첨가된 배지를 사용하였다. UD 배지 3mL에 단일집락을 접종하고 30℃, 180rpm에서 24시간 초기배양 후 본 배양을 하였다. 본 배양은 YPDG 배지를 250mL 배플 플라스크 (baffled flask)에 25mL씩 분주한 뒤 초기 배양한 균주를 OD가 0.1이 되도록 접종하였다. YPDG 배지는 2% 펩톤 (peptone), 1% 효모추출물 (Yeast extract), 1% 글루코스 (Glucose), 1% 갈락토스 (Galactose)가 첨가된 배지를 사용하였다. 배양 시 생성되는 파르네솔, 파르네신을 효율적으로 포집하기 위하여 도데칸 (dodecane) (시그마알드리치 사, 미국)을 5mL 첨가한 후 30℃, 180rpm으로 교반 하면서 72시간 배양하였다. 상기 도데칸 (dodecane)층에 포집되어 있는 파르네솔, 파르네신을 분석하기 위해 원심분리 방법으로 분리하여 생산성을 측정하였다.In one specific embodiment of the present invention, the culture is divided into an initial culture and a main culture, and UD medium is used for the initial culture. UD medium contained 0.67% Yeast Nitrogen Base W / O Amino Acids, 0.077% Ura Drop Out Supplement Base, and 2% Glucose. A single colony was inoculated in 3 mL of UD medium and incubated at 30 ° C. and 180 rpm for 24 hours. In the present culture, 25 mL of YPDG medium was dispensed into a 250 mL baffled flask, and the initial cultured strain was inoculated to an OD of 0.1. The YPDG medium used was a medium supplemented with 2% peptone, 1% yeast extract, 1% glucose and 1% galactose. 5 mL of dodecane (Sigma Aldrich Co., USA) was added to efficiently harvest parnesol and parnesin produced during culturing, followed by culturing at 30 DEG C and 180 rpm for 72 hours with stirring. To analyze the parnesol and parnesin collected in the dodecane layer, the productivity was measured by centrifugation.

본 발명의 구체적인 일 실시예에서는, 본 발명의 파르네솔을 생산할 수 있도록 DPP1 유전자를 포함하는 발현 벡터로 형질전환된 다양한 재조합 균주 중에서 발현 벡터에 도입된 각 유전자를 전부 Ty1 융합발현 한 경우 개별발현시킨 대조구 pGal-DPP1/HMG1/ispA에 비해 약 4.5배의 생산성을 가지는 것을 확인하였다 (도 5). 또한, 본 발명의 파르네신을 생산할 수 있도록 FS 유전자를 포함하는 발현 벡터로 형질전환된 다양한 재조합 균주 중에서 발현 벡터에 도입된 각 유전자를 전부 Ty1 융합발현 한 경우 개별발현시킨 대조구 pGal-FS/HMG1/ispA에 비해 약 12배의 생산성을 가지는 것을 확인하였다 (도 6).In one specific embodiment of the present invention, among all the various recombinant strains transformed with the expression vector containing the DPP1 gene so as to produce the parnesol of the present invention, when all the genes introduced into the expression vector are individually expressed by Ty1 fusion expression, It was confirmed that the productivity was about 4.5 times as high as that of the control pGal-DPP1 / HMG1 / ispA (FIG. 5). In addition, among various recombinant strains transformed with the expression vector containing the FS gene so as to produce the parnesic of the present invention, all the genes introduced into the expression vector were separately expressed in the case of Tyl fusion, and the control pGal-FS / HMG1 / and was about 12 times more productive than ispA (Fig. 6).

또한, 상기 균주를 5L의 발효조를 이용하여 배양한 경우에도 파르네솔 및/또는 파르네신 생산량이 우수함을 확인하였다(도 7 및 도 8).
Furthermore, it was confirmed that even when the strain was cultured using a 5 L fermenter, the production of parnesol and / or parmesin was excellent (FIGS. 7 and 8).

본 발명은 이소프레노이드 과생산을 위하여 백신에서 각광받고 있는 바이러스유사입자 (virus-like particle)를 형성하는 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1을 이용하여 metabolosome을 구축하였는바, 상기 전략을 이용하여 다양한 이소프레노이드에 대해 우수한 생산성을 가지는 발현 벡터 및 재조합 균주를 제조할 수 있으며, 이를 이용하여 이소프레노이드를 높은 효율로 생산할 수 있어 해당 기술분야에서 널리 사용될 것으로 기대된다.The present invention has constructed a metabolosome using Ty1, a yeast-derived retrotransposon that forms virus-like particles that are attracted to isoprenoids and vaccines for production, It is possible to produce an expression vector and a recombinant strain having excellent productivity against the phenoid, and it is expected that the isoprenoid can be produced with high efficiency by using it and widely used in the technical field.

도 1은 연속대사체(Metabolosome) 구축을 위한 사카로미세스 세레비시아 유래의 레트로트랜스포존(Tya 혹은 Ty1)을 이용한 기질 채널을 위한 모듈 기작을 개시하고 있는 도면이다. 도 1의 A는 pOGS40 벡터 및 이로부터 형성되는 Tya와 융합된 PGK1 (phosphoglycerate kinase 1) 에 대한 이미지이고, 도 1의 B는 pOGS40-X 벡터 및 이로부터 형성된 Tya와 융합된 PGK1와 X에 대한 이미지이다.
도 2는 사카로미세스 세레비시아 균주에서의 이소프레노이드 생산을 위한 대사경로를 도식화한 도면이다.
도 3은 파르네솔 생산을 위해 구축한 융합발현 벡터의 모식도이다. 구체적으로 pGal-DPP1/HMG1/ispA, pGal-ispLDPP1/HMG1, pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, pGal-Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1 및 pGal-Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1의 파르네솔 생산용 융합 발현 벡터에 대한 모식도이다.
도 4는 파르네신 생산을 위해 구축한 융합발현 벡터의 모식도이다. 구체적으로 pGal-FS/HMG1/ispA, pGal-ispLFS/HMG1, pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA, pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1, pGal-FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1 및 pGal-FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1의 파르네신 생산용 융합 발현 벡터에 대한 모식도이다.
도 5는 파르네솔 생산을 위한 재조합 효모 균주의 생산성 및 세포 성장율(OD600)을 측정한 도면이다.
도 6은 파르네신 생산을 위한 재조합 효모 균주의 생산성 및 세포 성장율(OD600)을 측정한 도면이다.
도 7은 파르네솔 생산을 위한 재조합 효모 균주(200589 pGal-Ty1LDPP/HMG1LTy1/ispALTy1)의 5L 발효조를 이용한 발효를 시간대 별로 측정한 도면이다. 구체적으로 세포 성장율(OD600), Glucose 양, feeding rate 및 파르네솔 생산량(g/L)를 측정한 도면이다.
도 8은 파르네신 생산을 위한 재조합 효모 균주(200589 pGal-FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1)의 5L 발효조를 이용한 발효를 시간대 별로 측정한 도면이다. 구체적으로 세포 성장율(OD600), Glucose 양, feeding rate 및 파르네신 생산량(g/L)를 측정한 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram showing a module mechanism for a substrate channel using retrotransposons (Tya or Ty1) derived from Saccharomyces cerevisiae for constructing a continuous metabolite. 1 is an image for PGOG1 (phosphoglycerate kinase 1) fused with a pOGS40 vector and Tya formed therefrom, and B in Fig. 1 is an image for PGK1 and X fused with pOGS40-X vector and Tya formed therefrom to be.
FIG. 2 is a diagram showing a metabolic pathway for production of isoprenoid in Saccharomyces cerevisiae.
Figure 3 is a schematic diagram of a fusion expression vector constructed for parnesol production. Specifically, parnesol of pGal-DPP1 / HMG1 / ispA, pGal-ispLDPP1 / HMG1, pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA, pGal- DPP1LTy1 / HMG1 / ispALTy1, pGal- Ty1LDPP1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 and pGal- Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 A fusion expression vector for production.
Figure 4 is a schematic diagram of a fusion expression vector constructed for parnesin production. Specifically, parnethin of pGal-FS / HMGl / ispA, pGal-ispLFS / HMGl, pGal-Tyl LFS / HMGl / TylLispA, pGal-FSLTyl / HMGl / ispALTyl, pGal- FSLTyl / TylLHMGl / ispALTyl and pGal- FSLTyl / HMGlLTyl / ispALTyl A fusion expression vector for production.
5 is a view of measuring the production and cell growth (OD 600) of the recombinant yeast strain for Parr nesol production.
6 is a graph showing the productivity and cell growth rate (OD 600 ) of recombinant yeast strains for parnesin production.
FIG. 7 is a time chart of fermentation using a 5 L fermenter of a recombinant yeast strain (200589 pGal-Ty1LDPP / HMG1LTy1 / ispALTy1) for production of parnesol. Specifically, the cell growth rate (OD 600 ), the amount of glucose, the feeding rate, and the production of parnesol (g / L) were measured.
FIG. 8 is a time chart of fermentation using a 5 L fermenter of recombinant yeast strain (200589 pGal-FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1) for parnesh production. Specifically, the cell growth rate (OD 600 ), the amount of glucose, the feeding rate, and the production of parnesin (g / L) were measured.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

본 발명자들은 사카로미세스 세레비시아 유래 레트로트랜스포존 유전자를 이용하여 연속 대사경로에 관여하는 두 개 이상의 유전자를 포함하는 연속 대사경로 효소 집합체를 구축하고자 하였으며, 이를 통하여 대사경로의 효율성을 증진시켜 목적 대사산물의 생산성을 증가시키고자 하였다. 이에 대표적으로 이소프레노이드를 생산하는 두 연속 대사경로, 즉, 목적 대사산물로 이소프레노이드의 일종인 파르네솔과 파르네신을 생산하는 두 연속 대사경로를 선택하여 적용하여 확인해보았다. 이는 하기 실시예를 통하여 설명된다.
The present inventors constructed a continuous metabolic pathway enzyme assembly comprising two or more genes involved in a continuous metabolic pathway using the retro-transposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae, thereby enhancing the efficiency of the metabolic pathway, And to increase the productivity of the product. As a representative example, two consecutive metabolic pathways producing isoprenoids, namely, two consecutive metabolic pathways producing parnesesol and parnesin, which are isoprenoids, were selected and applied. This is illustrated by the following examples.

실시예Example 1 :  One : 파르네솔을Parnesol 생산하는 융합발현 벡터 및 형질전환체 제조 Production of fusion expression vectors and transformants

1-1. 1-1. 파르네솔을Parnesol 생산하는 융합발현 벡터 The resulting fusion expression vector

본 발명자들은 이소프레노이드의 한 종류인 파르네솔을 고효율로 생산하는 융합 발현 벡터를 제조하고자 하였다. 이에 Metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존 유전자와 파르네솔 합성의 핵심 유전자를 융합하여 발현 벡터에 클로닝 하였다.The present inventors have attempted to produce a fusion expression vector that produces parnesol, a kind of isoprenoid, with high efficiency. The yeast - derived retrotransposon gene and the core gene for parnesol synthesis were fused and cloned into an expression vector for the construction of a metabolic domain.

구체적으로, 파르네솔 생합성의 핵심적인 단계인 파르네솔 생합성의 직전 전구체 FPP를 만드는 효소 ispA와 FPP로부터 파르네솔을 만드는 효소 DPP1, hydroxymethyl glutaryl CoA로부터 mevalonate를 생합성하는 효소인 hydroxymethyl glutaryl CoA reductase (HMG1)와 metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1(서열번호 23)을 암호화하는 핵산 서열인 유전자를 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 통하여 수득하였다.Specifically, the enzymes ispA and FPP, which are the precursors of parnesol biosynthesis, which is a key step in the parnesol biosynthesis, the enzyme DPP1, which makes parnesol, hydroxymethyl glutaryl CoA reductase (HMG1), an enzyme biosynthesizing mevalonate from hydroxymethyl glutaryl CoA A gene that is a nucleic acid sequence encoding Ty1 (SEQ ID NO: 23), which is a yeast-derived retrotransposon for construction of the metabolosome, was obtained through Polymerase Chain Reaction (PCR).

ispA 유전자는 대장균(Escherichia coli) 유전체(chromosome)을 주형으로 수득하였으며, DPP1, HMG1 및 Ty1은 사카로미세스 세레비시아(효모, Saccharomyces cerevisiae) 유전체를 주형으로 수득하였다. The ispA gene is expressed by Escherichia coli ) chromosome as a template, and DPP1, HMG1 and Ty1 were obtained as a template of Saccharomyces cerevisiae dielectrics.

상기 유전자 합성을 위한 중합효소 연쇄반응은 Phusion Hot Start Ⅱ High-Fidelity DNA 중합효소 (써모피셔사이언티픽 사, 미국)를 이용하여 98 ℃에서 30초 동안 반응시키고, 98 ℃에서 10초간, 50 ℃에서 30초간, 72 ℃에서 유전자 크기 1kb당 30초간 반응을 설정하여, 상기 사이클(98 ℃에서 10초간, 50 ℃에서 30초간, 72 ℃에서 유전자 크기 1kb당 30초간 반응)을 25회 수행하고, 마지막으로 72 ℃에서 5분간 반응시키는 조건으로 수행하였다.
The polymerase chain reaction for gene synthesis was carried out at 98 ° C for 30 seconds using Phusion Hot Start II High-Fidelity DNA Polymerase (Thermofixi Scientific Inc., USA), and incubated at 98 ° C for 10 seconds, at 50 ° C The reaction was performed for 30 seconds at 72 ° C for 30 seconds and at a gene size of 1 kb to perform the cycle 25 times at the cycle (98 ° C for 10 seconds, 50 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds per 1 kb gene size) At 72 < [deg.] ≫ C for 5 minutes.

상기 중합효소 연쇄반응으로 증폭된 유전자들은 염기서열 분석을 통하여 유전자를 확인하였다. Ty1 유전자를 이용한 metabolosome 구축을 위하여 DPP1 및 ispA, HMG1 유전자 각각의 N-말단과 C-말단에 링커 유전자(서열번호 26)를 이용하여 Ty1 유전자를 융합하였다.The genes amplified by the polymerase chain reaction were identified by sequencing. Ty1 gene was fused with the linker gene (SEQ ID NO: 26) at the N-terminal and C-terminal of each of DPP1 and ispA and HMG1 gene for the construction of the metabolosome using the Ty1 gene.

이에 사용된 프라이머들은 하기 표 1에 정리하였다.The primers used are summarized in Table 1 below.

파르네솔 생산용 융합벡터 제조를 위한 프라이머Primers for Fusion Vector Production for Parnesol Production 유전자gene 프라이머primer 염기서열Base sequence 제한효소Restriction enzyme Ty1L
DPP1
Ty1L
DPP1
Ty1L-F
(서열번호 1)
Ty1L-F
(SEQ ID NO: 1)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 ' EcoRⅠEcoR I
Ty1L(DPP1)-R
(서열번호 2)
Ty1L (DPP1) -R
(SEQ ID NO: 2)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCTTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC TTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3 '
DPP1(Ty1L)-F
(서열번호 3)
DPP1 (Ty1L) -F
(SEQ ID NO: 3)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGAACAGAGTTTCGTTTATTAAAACGCC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGAACAGAGTTTCGTTTATTAAAACGCC-3 '
DPP1-R
(서열번호 4)
DPP1-R
(SEQ ID NO: 4)
5'-GCGCGTCGACTTACATACCTTCATCGGACAAAGGATG-3'5'-GCGC GTCGAC TTACATACCTTCATCGGACAAAGGATG-3 ' SalⅠSalI
DPP1
LTy1
DPP1
LTy1
DPP1-F
(서열번호 5)
DPP1-F
(SEQ ID NO: 5)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGAACAGAGTTTCGTTTATTAAAACGCC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGAACAGAGTTTCGTTTATTAAAACGCC-3 ' EcoRⅠEcoR I
DPP1(LTy1)-R
(서열번호 6)
DPP1 (LTy1) -R
(SEQ ID NO: 6)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCCATACCTTCATCGGACAAAGGATGT-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC CATACCTTCATCGGACAAAGGATGT-3 '
LTy1(DPP1)-F
(서열번호 7)
LTy1 (DPP1) -F
(SEQ ID NO: 7)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 '
LTy1-R
(서열번호 8)
LTy1-R
(SEQ ID NO: 8)
5'-GCGCGTCGACTTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3'5'-GCGC GTCGAC TTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3 ' SalⅠSalI
Ty1L
ispA
Ty1L
ispa
Ty1L-F
(서열번호 1)
Ty1L-F
(SEQ ID NO: 1)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 ' EcoRⅠEcoR I
Ty1L(ispA)-R
(서열번호 2)
Ty1L (ispA) -R
(SEQ ID NO: 2)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCTTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC TTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3 '
ispA(Ty1L)-F
(서열번호 9)
ispA (Ty1L) -F
(SEQ ID NO: 9)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATT-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATT-3 '
LispA-R
(서열번호 10)
LispA-R
(SEQ ID NO: 10)
5'-GCGCGTCGACTTATTTATTACGCTGGATGATGTAGTCC-3'5'-GCGC GTCGAC TTATTTATTACGCTGGATGATGTAGTCC-3 ' SalⅠSalI
ispAL
Ty1
ispal
Ty1
ispA-F
(서열번호 11)
ispA-F
(SEQ ID NO: 11)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGACTTTCCGCAGCAACTCGA-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGACTTTCCGCAGCAACTCGA-3 ' EcoRⅠEcoR I
ispA(LTy1)-R
(서열번호 12)
ispA (LTy1) -R
(SEQ ID NO: 12)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCTTTATTACGCTGGATGATGTAGTCCG-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC TTTATTACGCTGGATGATGTAGTCCG-3 '
LTy1(ispA)-F
(서열번호 7)
LTy1 (ispA) -F
(SEQ ID NO: 7)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 '
LTy1-R
(서열번호 8)
LTy1-R
(SEQ ID NO: 8)
5'-GCGCGTCGACTTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3'5'-GCGC GTCGAC TTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3 '
Ty1L
HMG1
Ty1L
HMG1
Ty1L-F
(서열번호 1)
Ty1L-F
(SEQ ID NO: 1)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 ' EcoRⅠEcoR I
Ty1L(HMG1)-R
(서열번호 2)
Ty1L (HMGl) -R
(SEQ ID NO: 2)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCTTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC TTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3 '
HMG1(Ty1L)-F
(서열번호 13)
HMG1 (Ty1L) -F
(SEQ ID NO: 13)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGACCAATTGGTGAAAACTGAAGTC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGACCAATTGGTGAAAACTGAAGTC-3 '
HMG1-R
(서열번호 14)
HMG1-R
(SEQ ID NO: 14)
5'-GCGCGTCGACTTAGGATTTAATGCAGGTGACGGAC-3'5'-GCGCGTCGACTTAGGATTTAATGCAGGTGACGGAC-3 ' SalⅠSalI
HMG1
Ty1
HMG1
Ty1
HMG1-F
(서열번호 15)
HMG1-F
(SEQ ID NO: 15)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGACCAATTGGTGAAAACTGAAGTC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGACCAATTGGTGAAAACTGAAGTC-3 ' EcoRⅠEcoR I
HMG1(LTy1)-R
(서열번호 16)
HMGl (LTy1) -R
(SEQ ID NO: 16)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCGGATTTAATGCAGGTGACGGACC-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC GGATTTAATGCAGGTGACGGACC-3 '
LTy1(HMG1)-F
(서열번호 7)
LTy1 (HMGl) -F
(SEQ ID NO: 7)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 '
LTy1-R
(서열번호 8)
LTy1-R
(SEQ ID NO: 8)
5'-GCGCGTCGACTTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3'5'-GCGC GTCGAC TTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3 ' SalⅠSalI

* 볼드체 : 제한 효소/ * 밑줄 : Linker 유전자
* Bold: Restriction enzyme / * Underline: Linker gene

상기의 방법으로 서열번호 1, 2, 3, 4로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LDPP1 유전자(Ty1 - 링커(L) - DPP1)를 획득하였으며, 서열번호 5, 6, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 DPP1LTy1 유전자를 획득하였다. 또한, 서열번호 1, 2, 9, 10로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LispA 유전자를 획득하였으며, 서열번호 11, 12, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 ispALTy1 유전자를 획득하였다. 아울러, 서열번호 1, 2, 13, 14로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LHMG1 유전자를 획득하였으며, 서열번호 15, 16, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 HMG1LTy1 유전자를 획득하였다.
Ty1LDPP1 gene (Ty1-linker (L) -DPP1) was obtained by using the primers described in SEQ ID NOS: 1, 2, 3 and 4 and the primers described in SEQ ID NOS: 5, 6, To obtain the DPP1LTy1 gene. In addition, Ty1LispA gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 1, 2, 9 and 10, and the ispALTy1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 11, 12, 7 and 8. In addition, the Ty1LHMG1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 1, 2, 13 and 14, and the HMG1LTy1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 15, 16, 7 and 8.

상기의 방법으로 제조한 유전자들을 사카로미세스 세레비시아 발현벡터인 pGal-vector (갈락토오즈 유도성 프로모터인 Gal10을 포함하는 벡터)에 제한효소(다카라 사, 일본) EcoRⅠ 및 SalⅠ으로 절단한 후 도입하여 재조합 벡터들을 제조하였다. 이와 같은 방법으로 제조한 융합발현 벡터들을 In-Fusion 방법을 이용하여 이소프레노이드를 효율적으로 생산하기 위한 구조적 집합체를 형성하였다 (Nick S. 등, Nucleic. Acids. Res. 35(6):e45 (2007)). In-Fusion 클로닝 방법은 In-Fusion HD cloning kit(클론테크사, 미국)을 이용하였다.The genes prepared by the above method were digested with restriction enzymes (Takara Shuzo, Japan) EcoR I and Sal I into a pCal-vector (a vector containing Gal10, a galactose-inducible promoter), a Saccharomyces cerevisiae expression vector And then recombinant vectors were prepared. 35 (6): e45 (6). In this way, the fusion protein of the present invention can be used for the production of isoprenoids efficiently using the In-Fusion method (Nick S. et al., Nucleic Acids Res. 2007). In-Fusion cloning kit was used with In-Fusion HD cloning kit (Clontech, USA).

구체적으로 상기 방법으로 먼저 구축한 각각의 융합 발현 벡터들을 주형 DNA로 하여, 서열번호 17 및 18로 기재되는 프라이머를 이용하여 중합효소 연쇄반응을 통해 Gal10 프로모터를 포함하는 각각의 유전자들을 획득하였다. 이를 기존에 구축한 융합 발현 벡터 중 하나인 "pGal-HMG1"을 제한효소(다카라 사, 일본) SmaⅠ으로 절단한 후 In-Fusion 방법을 이용하여 다양한 조합으로 추가적으로 도입하였다(도 3). 상기와 같은 In-Fusion 방법을 통해 제조된 벡터는 각각 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, pGal-Ty1LDPP/HMG1LTy1/ispALTy1, pGal-Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1로 명명하였다(도 3).Specifically, each of the genes including the Gal10 promoter was obtained through polymerase chain reaction using the primers described in SEQ ID NOs: 17 and 18, using the respective fusion expression vectors constructed as the template DNA as the template DNA. (PGal-HMG1), which is one of the fusion expression vectors previously constructed, was digested with restriction enzyme (Takara Shuzo, Japan) Sma I and further introduced into various combinations using the In-Fusion method (Fig. The vector prepared by the above-described In-Fusion method was named pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA, pGal-DPP1LTy1 / HMG1 / ispALTy1, pGal-Ty1LDPP / HMG1LTy1 / ispALTy1, pGal- Ty1LDPP1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 3).

상기 In-Fusion 클로닝에 이용한 프라이머는 하기 표 2에 정리하였다.The primers used for the In-Fusion cloning are summarized in Table 2 below.

In-Fusion 클로닝에 이용한 프라이머Primers used for In-Fusion cloning 프라이머primer 염기서열Base sequence 제한효소Restriction enzyme Fusion-SmaI-F
(서열번호 17)
Fusion-SmaI-F
(SEQ ID NO: 17)
5'-TCGAGCTCGGTACCCGGGGATCCATCGCTTCGCTGATTAA-3' 5'-TCGAGCTCGGTA CCCGGG GATCCATCGCTTCGCTGATTAA-3 ' SmaI Sma I
Fusion-SmaI-R
(서열번호 18)
Fusion-SmaI-R
(SEQ ID NO: 18)
5'-AAGCGATGGATCCCCACAATGAGCCTTGCTGCAACATCC-3'5'-AAGCGATGGATCCCCACAATGAGCCTTGCTGCAACATCC-3 '

* 볼드체 : 제한 효소
* Bold: Restriction enzyme

1-2. 형질전환체 제조 및 선별1-2. Preparation and screening of transformants

상기 실시예 1-1 방법으로 제조한 융합발현 벡터들을 사카로미세스 세레비시아 Y2805, Y200589 균주에 형질전환하여 UD 배지(0.67% 무아미노산 효모 질소원(Yeast Nitrogen Base W/O Amino Acids), 0.077% Ura Drop Out suppolement base, 2% 글루코스)에서 30℃, 72 시간 배양하여 형질전환주를 선별하였다.
The fusion expression vectors prepared by the method of Example 1-1 were transformed into Saccharomyces cerevisiae Y2805 and Y200589 and transformed into UD medium (0.67% Yeast Nitrogen Base W / O Amino Acids, 0.077% Ura Drop Out suppolement base, 2% glucose) at 30 DEG C for 72 hours to select transgenic strains.

실시예Example 2 :  2 : 파르네신을Farnesine 생산하는 융합발현 벡터 및 형질전환체의 제조 Production of fusion expression vectors and transformants

2-1. 2-1. 파르네신을Farnesine 생산하는 융합발현 벡터 The resulting fusion expression vector

본 발명자들은 이소프레노이드의 한 종류인 파르네신을 고효율로 생산하는 융합 발현 벡터를 제조하고자 하였다. 이에 Metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존 유전자와 파르네신 합성의 핵심 유전자를 융합하여 발현 벡터에 클로닝 하였다.The present inventors have attempted to produce a fusion expression vector that produces parnesic, a kind of isoprenoid, with high efficiency. The yeast - derived retrotransposon gene and the key gene for parnesin synthesis were fused to the expression vector for the construction of the metabolic domain.

구체적으로, 파르네신 생합성 과정에 있는 효소들 중에서 파르네솔 생합성과 동일한 전구체 FPP로부터 pyrophosphate가 탈락되면서 알켄(alkene)으로 전환되는 반응을 촉매하는 효소(farnesene synthase, FS)와 가장 핵심적인 단계인 전구체 FPP를 만드는 효소 ispA와 FPP로부터 파르네솔을 만드는 효소 DPP1, hydroxymethyl glutaryl CoA로부터 mevalonate를 생합성하는 효소인 hydroxymethyl glutaryl CoA reductase (HMG1)와 metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1(서열번호 23)의 유전자를 중합효소 연쇄반응(Polymerase Chain Reaction, PCR)을 통하여 수득하였다.
Specifically, among the enzymes in the parnesin biosynthesis process, farnesene synthase (FS), which catalyzes the conversion of alkenes to pyrene, has been eliminated from the precursor FPP, which is the same as parnesol biosynthesis, and the precursor FPP DPP1, an enzyme that makes parnesol from FPP and FPP, hydroxymethyl glutaryl CoA reductase (HMG1), which is an enzyme biosynthesizing mevalonate from hydroxymethyl glutaryl CoA, and Ty1 (SEQ ID NO: 23), a retrotransposon derived from yeast for metabolosome construction Were obtained by polymerase chain reaction (PCR).

상기 유전자 합성을 위한 중합효소 연쇄반응은 Phusion Hot Start Ⅱ High-Fidelity DNA 중합효소 (써모피셔사이언티픽 사, 미국)를 이용하여 98 ℃에서 30초 동안 반응시키고, 98 ℃에서 10초간, 50 ℃에서 30초간, 72 ℃에서 유전자 크기 1kb당 30초간 반응을 설정하여, 상기 사이클(98 ℃에서 10초간, 50 ℃에서 30초간, 72 ℃에서 유전자 크기 1kb당 30초간 반응)을 25회 수행하고, 마지막으로 72 ℃에서 5분간 반응시키는 조건으로 수행하였다.
The polymerase chain reaction for gene synthesis was carried out at 98 ° C for 30 seconds using Phusion Hot Start II High-Fidelity DNA Polymerase (Thermofixi Scientific Inc., USA), and incubated at 98 ° C for 10 seconds, at 50 ° C The reaction was performed for 30 seconds at 72 ° C for 30 seconds and at a gene size of 1 kb to perform the cycle 25 times at the cycle (98 ° C for 10 seconds, 50 ° C for 30 seconds, 72 ° C for 30 seconds per 1 kb gene size) At 72 < [deg.] ≫ C for 5 minutes.

상기 중합효소 연쇄반응로 증폭된 유전자들은 염기서열 분석을 통하여 유전자를 확인하였다. Ty1 유전자를 이용한 metabolosome 구축을 위하여 FS 및 ispA, HMG1 유전자 각각의 N-말단과 C-말단에 Linker 유전자(서열번호 25)를 이용하여 Ty1 유전자를 융합하였다.The genes amplified by the polymerase chain reaction were identified by sequencing. Ty1 gene was fused to Linker gene (SEQ ID NO: 25) at the N-terminus and C-terminus of FS and ispA and HMG1 gene, respectively, for the construction of metabolosome using Ty1 gene.

이에 사용된 프라이머들은 하기 표 3에 정리하였다.The primers used are summarized in Table 3 below.

파르네신 생산용 융합벡터 제조를 위한 프라이머Primers for the preparation of fusion vectors for parnesin production 유전자gene 프라이머primer 염기서열Base sequence 제한효소Restriction enzyme Ty1L
FS
Ty1L
FS
Ty1L-F
(서열번호 1)
Ty1L-F
(SEQ ID NO: 1)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 ' EcoR EcoR I
Ty1L(FS)-R
(서열번호 2)
Ty1L (FS) -R
(SEQ ID NO: 2)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCTTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3'5'- GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACC TTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGAG-3 '
FS(Ty1L)-F
(서열번호 19)
FS (Ty1L) -F
(SEQ ID NO: 19)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATTTCGTGTCCACCTGCAA-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATTTCGTGTCCACCTGCAA-3 '
FS-R
(서열번호 20)
FS-R
(SEQ ID NO: 20)
5'-GCGCGTCGACTTAGTTGACCAGCGGCTGAAACAG-3'5'-GCGC GTCGAC TTAGTTGACCAGCGGCTGAAACAG-3 ' Sal Sal I
FSL
Ty1
FSL
Ty1
FS-F
(서열번호 21)
FS-F
(SEQ ID NO: 21)
5'-GCGCGAATTCAAAAATGGAATTTCGTGTCCACCTGCAA-3'5'-GCGC GAATTC AAAAATGGAATTTCGTGTCCACCTGCAA-3 ' EcoR EcoR I
FS(LTy1)-R
(서열번호 22)
FS (LTy1) -R
(SEQ ID NO: 22)
5'-GGATCCGCCGCCACCCGAGCCACCGCCACCGTTGACCAGCGGCTGAAACAG-3' Gt ;
LTy1(FS)-F
(서열번호 7)
LTy1 (FS) -F
(SEQ ID NO: 7)
5'-GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCCATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3'5'- GGTGGCGGTGGCTCGGGTGGCGGCGGATCC ATGGAATCCCAACAATTATCTCAACATTC-3 '
LTy1-R
(서열번호 8)
LTy1-R
(SEQ ID NO: 8)
5'-GCGCGTCGACTTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3'5'-GCGC GTCGAC TTATTTGGTTGTATTCGTATAGCTGCGA-3 ' Sal Sal I

* 볼드체 : 제한 효소/ 밑줄 : Linker 유전자
* Bold: Restriction enzyme / underline: Linker gene

상기의 방법으로 서열번호 1, 2, 19, 20으로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LFS 유전자(Ty1 - 링커(L) - FS)를 획득하였으며, 서열번호 21, 22, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 FSLTy1 유전자를 획득하였다. 또한, 서열번호 1, 2, 9, 10로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LispA 유전자를 획득하였으며, 서열번호 11, 12, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 ispALTy1 유전자를 획득하였다. 아울러, 서열번호 1, 2, 13, 14로 기재되는 프라이머를 이용하여 Ty1LHMG1 유전자를 획득하였으며, 서열번호 15, 16, 7, 8로 기재되는 프라이머를 이용하여 HMG1LTy1 유전자를 획득하였다.
(Ty1-linker (L) -FS) was obtained by using the primers described in SEQ ID NOS: 1, 2, 19 and 20 and the primers described in SEQ ID NOs: 21, 22, To obtain the FSLTy1 gene. In addition, Ty1LispA gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 1, 2, 9 and 10, and the ispALTy1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 11, 12, 7 and 8. In addition, the Ty1LHMG1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 1, 2, 13 and 14, and the HMG1LTy1 gene was obtained using the primers shown in SEQ ID NOS: 15, 16, 7 and 8.

상기의 방법으로 제조한 유전자들을 사카로미세스 세레비시아 발현벡터인 pGal-vector (갈락토오즈 유도성 프로모터인 Gal10을 포함하는 벡터)에 제한효소(다카라 사, 일본) EcoRⅠ 및 SalⅠ으로 절단한 후 도입하여 재조합 벡터들을 제조하였다. 이와 같은 방법으로 제조한 융합발현 벡터들을 In-Fusion 방법을 이용하여 이소프레노이드를 효율적으로 생산하기 위한 구조적 집합체를 형성하였다 (Nick S. 등, Nucleic. Acids. Res. 35(6):e45 (2007)). In-Fusion 클로닝 방법은 In-Fusion HD cloning kit(클론테크사, 미국)을 이용하였다.The genes prepared by the above method were digested with restriction enzymes (Takara Shuzo, Japan) EcoR I and Sal I into a pCal-vector (a vector containing Gal10, a galactose-inducible promoter), a Saccharomyces cerevisiae expression vector And then recombinant vectors were prepared. 35 (6): e45 (6). In this way, the fusion protein of the present invention can be used for the production of isoprenoids efficiently using the In-Fusion method (Nick S. et al., Nucleic Acids Res. 2007). In-Fusion cloning kit was used with In-Fusion HD cloning kit (Clontech, USA).

구체적으로 상기 방법으로 먼저 구축한 각각의 융합 발현 벡터들을 주형 DNA로 하여, 서열번호 17 및 18로 기재되는 프라이머를 이용하여 중합효소 연쇄반응을 통해 Gal10 프로모터를 포함하는 각각의 유전자들을 획득하였다. 이를 기존에 구축한 융합 발현 벡터 중 하나인 "pGal-HMG1"을 제한효소(다카라 사, 일본) SmaⅠ으로 절단한 후 In-Fusion 방법을 이용하여 다양한 조합으로 추가적으로 도입하였다(도 3). 상기와 같은 In-Fusion 방법을 통해 제조된 벡터는 각각 pGal-HMG1/Ty1FS/Ty1LispA, pGal-HMG1/FSLTy1/ispALTy1, pGal-FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1, pGal-FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1로 명명하였다(도 4).
Specifically, each of the genes including the Gal10 promoter was obtained through polymerase chain reaction using the primers described in SEQ ID NOs: 17 and 18, using the respective fusion expression vectors constructed as the template DNA as the template DNA. PGal-HMG1, which is one of the fusion expression vectors previously constructed, was digested with restriction enzymes (Takara Shuzo, Japan) Sma I and further introduced into various combinations using the In-Fusion method (Fig. 3). PGal-FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1, pGal-FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 (also referred to as pGal-HMG1 / Ty1FS / Ty1LispA, pGal-HMG1 / FSLTy1 / ispALTy1, pGal- 4).

2-2. 형질전환체 제조 및 선별2-2. Preparation and screening of transformants

상기 실시예 2-1 방법으로 제조한 융합발현 벡터들을 사카로미세스 세레비시아 Y2805, Y200589 균주에 형질전환하여 UD 배지(0.67% 무아미노산 효모 질소원(Yeast Nitrogen Base W/O Amino Acids), 0.077% Ura Drop Out suppolement base, 2% 글루코스)에서 30℃, 72 시간 배양하여 형질전환주를 선별하였다.
The fusion expression vectors prepared in Example 2-1 were transformed into Saccharomyces cerevisiae Y2805 and Y200589 and transformed into UD medium (0.67% Yeast Nitrogen Base W / O Amino Acids, 0.077% Ura Drop Out suppolement base, 2% glucose) at 30 DEG C for 72 hours to select transgenic strains.

실시예Example 3 :  3: 파르네솔Parnesol , , 파르네신을Farnesine 생산하는 재조합 효모 균주의 배양 Culture of recombinant yeast strains produced

상기의 방법으로 파르네솔을 생산하는 재조합 효모 균주인 Y2805 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, Y2805 pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1 및 Y200589 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA, Y200589 pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1, Y200589 Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y200589 Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1을 구축하였고 대조구로서는 각각의 유전자 DPP1 및 ispA, HMG1을 개별적으로 동시에 발현시키는 Y2805 DPP1/HMG1/ispA와 Y200589 DPP1/HMG1/ispA을 사용하였고 추가적으로 DPP1과 ispA를 링커(서열번호 25)로 연결시켜 융합발현시킨 Y2805 ispALDPP1/HMG1와 Y200589 ispALDPP1/HMG1을 사용하였다.
The recombinant yeast strains Y2805 pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA, Y2805 pGal-DPP1LTy1 / HMG1 / ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1, Y2805 Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 and Y200589 pGal- Ty1LDPP1 / HMG1 / islLTp1 / Ypg1LTy1 / ispALTy1 was constructed as a control, and Y2805 DPP1 / HMG1 / isoHP1 / HMGl / ispA and Y200589 DPP1 / HMG1 / ispA were used. In addition, Y2805 ispALDPP1 / HMG1 and Y200589 ispALDPP1 / HMG1, in which DPP1 and ispA were linked by linker (SEQ ID NO: 25)

파르네신을 생산하는 재조합 효모균주인 Y2805 pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA, Y2805 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1, Y2805 FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y2805 FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1 및 Y200589 pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA, Y200589 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1, Y200589 FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1, Y200589 FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1 을 구축하였고 대조구로서는 각각의 유전자 FS 및 ispA, HMG1을 개별적으로 동시에 발현시키는 Y2805 FS/HMG1/ispA와 Y200589 FS/HMG1/ispA을 사용하였고 추가적으로 FS와 ispA를 링커(서열번호 25)로 연결시켜 융합발현시킨 Y2805 ispALFS/HMG1와 Y200589 ispALFS/HMG1을 사용하였다.
The recombinant yeast strain producing parnesine Y2805 pGal-Ty1LFS / HMG1 / Ty1LispA, Y2805 pGal-FSLTy1 / HMG1 / ispALTy1, Y2805 FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1, Y2805 FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 and Y200589 pGal- Ty1LFS / HMG1 / Ty1LispA, Y200589 HMG1 / ispALTy1, Y200589 FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1, and Y200589 FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 were constructed, and Y2805 FS / HMG1 / ispA and Y200589 FS / HMG1 / ispA was used, and Y2805 ispALFS / HMG1 and Y200589 ispALFS / HMG1, in which fusion and ispA were linked by linker (SEQ ID NO: 25), were used.

구축한 재조합 효모 균주들의 파르네솔, 파르네신 생산성을 비교하기 위해 YPDG (1% 글루코스, 1% 갈락토스) 배지에서 배양하였다.
In order to compare parnesol and parnesin productivity of cultured recombinant yeast strains, the cells were cultured in YPDG (1% glucose, 1% galactose) medium.

배양은 초기배양과 본 배양으로 구분하여 진행하였다. 초기배양에는 UD 배지를 사용하고 본 배양에는 YPDG 배지를 이용하였다.The culture was divided into initial culture and main culture. UD medium was used for the initial culture and YPDG medium was used for the main culture.

UD 배지는 0.67% 무아미노산 효모 질소원 (Yeast Nitrogen Base W/O Amino Acids), 0.077% Ura Drop Out supplement base, 2% 글루코스 (Glucose)가 첨가된 배지이고, YPDG 배지는 2% 펩톤 (peptone), 1% 효모추출물 (Yeast extract), 1% 글루코스 (Glucose), 1% 갈락토스 (Galactose)가 첨가된 배지이다. The UD medium was a medium supplemented with 0.67% yeast Nitrogen Base W / O Amino Acids, 0.077% Ura Drop Out supplement base and 2% glucose. The YPDG medium contained 2% peptone, 1% yeast extract, 1% glucose, and 1% galactose.

초기 배양으로 UD 배지 3mL에 단일집락을 접종하고 30℃, 180 rpm에서 24시간 배양한 후 본 배양을 하였다. 본 배양은 YPDG 배지를 250mL 배플 플라스크 (baffled flask)에 25mL씩 분주한 뒤 초기 배양한 균주를 OD가 0.1이 되도록 접종하여 진행하였다. 배양 시 생성되는 파르네솔, 파르네신을 효율적으로 포집하기 위하여 도데칸 (dodecane) (시그마알드리치 사, 미국)을 5mL 첨가한 후 30℃, 180 rpm으로 교반 하면서 72시간 배양하였다.
In the initial culture, 3 mL of UD medium was inoculated with a single colony and cultured at 30 ° C. and 180 rpm for 24 hours. The culturing was carried out by inoculating YPDG medium into 250 mL baffled flasks each in an amount of 25 mL, and then inoculating the initially cultured strain to an OD of 0.1. 5 mL of dodecane (Sigma Aldrich, USA) was added to efficiently harvest parnesol and parnesin generated during culturing, followed by culturing at 30 DEG C and 180 rpm for 72 hours with stirring.

실시예Example 4 : 기체 크로마토그래피( 4: gas chromatography ( GasGas ChromatographyChromatography )를 이용한 ) 파르네솔Parnesol , 파르네신 생산성 측정, Parnesin productivity measurement

상기 실시예 3에서 진행된 본 배양을 통해 도데칸(dodecane) 층에 포집되어 있는 파르네솔, 파르네신을 분석하고자 하였다. 이를 위해 상기 본 배양액으로부터 도데칸 층 200 ㎕를 취하여 이 중 2 ㎕를 기체 크로마토그래피(GC) 분석에 이용하였다.The present cultivation in Example 3 was performed to analyze parnesol and parnesin collected in the dodecane layer. For this, 200 μl of the dodecane layer was taken from the culture solution, and 2 μl of the solution was used for gas chromatography (GC) analysis.

구체적으로 파르네솔, 파르네신은 다음의 방법으로 분석하였다. 250 ㎖ 배플 플라스크에서 배양한 배양액을 50 ㎖ 팔콘튜브(falcon tube)에 옮긴 후, 잠시동안 방치하면 도데칸 층과 배양액 층이 분리되었다. 분리된 도데칸 층 1 mL을 취하여 12,000 rpm으로 10분 동안 원심분리하였다. 원심분리한 후, 상층액 200 ㎕를 취하여 이 중 2 ㎕를 기체 크로마토그래피 정량 분석을 실시하였다.
Specifically, parnesol and parnesin were analyzed in the following manner. The culture medium in the 250 ml baffle flask was transferred to a 50 ml falcon tube and allowed to stand for a while to separate the dodecane layer and the culture medium layer. One mL of the separated dodecane layer was taken and centrifuged at 12,000 rpm for 10 minutes. After centrifugation, 200 μl of the supernatant was taken and 2 μl of the supernatant was subjected to gas chromatography quantitative analysis.

기체 크로마토그래피는 Agilent 사의 Gas chromatography 7890A를 사용하였다. GC 컬럼(column)은 19091J-413HP-5 (5%-Phenyl Methyl Siloxane, 30mX0.32mmX0.25μm film thickness)를 사용하였으며 검출기 (detector)는 수소와 산소를 이용한 불꽃 이온화 검출기 (Flame ionization detector, FID)를 사용하였고 운반기체 (carrier gas)로는 고순도 헬륨을 사용하였다. 분석조건은 클로로폼 (Chloroform) (준세이 사, 일본)으로 샘플을 3회 워싱(washing) 실시한 후, split ratio 10:1, split flow 10 mL/ min, 압력은 5.1068 psi, Heater temp는 300 ℃ oven temp는 40 ℃에서 3 min hold, 10 ℃/ min으로 240℃ 5 min hold, 10 ℃/ min으로 300℃ 1 min hold 하였고, FID temp는 320 ℃ H2 flow 40 mL/ min, Air flow 400 mL/ min, makeup flow 30 mL/ min temp 250℃, 10 ℃/ min 300℃ 1 min 으로 맞추어 실험을 수행하였다. 총 분석시간은 35분이었다. 분석한 도데칸 층의 파르네솔, 파르네신 농도는 배양액 리터 당 생산된 파르네솔, 파르네신 농도로 환산하여 서로 비교하였다.
Gas chromatography 7890A from Agilent was used for gas chromatography. The GC column was 19091J-413HP-5 (5% -Phenyl Methyl Siloxane, 30mX0.32mmX0.25μm film thickness), and the detector was a flame ionization detector (FID) using hydrogen and oxygen. And high purity helium was used as a carrier gas. The sample was washed three times with chloroform (Junsei, Japan), split ratio 10: 1, split flow 10 mL / min, pressure 5.1068 psi, and heater temp 300 ° C oven The temp was held at 40 ° C for 3 min hold, 240 ° C for 5 min hold at 10 ° C / min, 300 ° C for 1 min hold at 10 ° C / min, FID temp was 320 ° C H2 flow 40 ml / min, Air flow 400 ml / min , makeup flow 30 mL / min temp 250 캜, 10 캜 / min 300 캜 1 min. The total analysis time was 35 minutes. The concentrations of parnesol and parnesin in the analyzed dodecane layer were compared with each other in terms of the concentration of parnesol and parmesin produced per liter of culture.

상기 실험 결과, 도데칸 층에 포집된 파르네솔은 20.1분대에 피크가 나타났다. 파르네솔 생산성을 비교해보면 유전자들을 각기 개별 발현시킨 pGal-DPP1/HMG1/ispA는 Y200589균주에서 0.04g/L의 파르네솔 생산성을 보였다. 한편 연속반응에서 기질 채널링 (substrate channeling)효과를 얻을 수 있도록 ispA와 DPP1 유전자를 Liker를 이용하여 융합발현시킨 pGal-ispALDPP1/HMG1의 경우에는 Y200589 균주에서 4배정도 생산성이 증가하여 0.17g/L를 보였다. metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1을 N-말단에 융합시킨 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA의 경우에 Y200589균주에서 대조구 pGal-DPP1/HMG1/ispA에 비해 약 3배정도 생산성이 증가한 것을 확인할 수 있었다. 그러나 C-말단에 Ty1을 융합발현시킨 pGal-DPP1LTy1/HMG1/ispALTy1의 경우에는 Y200589 균주에서 전혀 파르네솔을 생산하지 못하는 것을 확인하였다. 따라서 DPP1 유전자에서는 Ty1이 C-말단에 연결되었을 때 활성을 잃는 것으로 추정된다. 또한 HMG1 유전자의 Ty1 융합발현의 경우 N-말단에 Ty1을 융합 발현시킨 pGal-Ty1LDPP1/Ty1LHMG1/ispALTy1의 경우에는 Ty1을 추가로 융합하지 않은 경우 pGal-Ty1LDPP1/HMG1/Ty1LispA에 비해 좀더 생산성이 증가하여 추가로 약 1.5배의 생산성 증가를 보였다 (0.18g/L). 또한 HMG1 유전자의 C-말단에 Ty1을 융합발현시킨 pGal-Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1의 경우에는 좀더 증가한 0.182g/L의 파르네솔 생산량을 확인하였고 최종적으로 각 유전자를 전부 Ty1 융합발현 한 경우 개별발현 시킨 대조구 pGal-DPP1/HMG1/ispA에 비해 Y200589 균주에서 약 4.5배의 생산성 증가를 확인하였다(도 5).
As a result of the above experiment, the parnesol collected in the Dodecane layer showed a peak at 20.1 minutes. Comparing the productivity of parnesol, pGal-DPP1 / HMG1 / ispA, which expresses genes individually, showed a parnesol productivity of 0.04 g / L in Y200589 strain. On the other hand, in the case of pGal-ispALDPP1 / HMG1 in which ispA and DPP1 genes were fused with Liker in order to obtain a substrate channeling effect in the continuous reaction, the Y200589 strain showed an increase in productivity by 4 times and was 0.17 g / L . In the case of pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA fused to the N-terminal of yeast-derived retrotransposon for metabolosome construction, Y200589 strain showed about 3 times more productivity than the control pGal-DPP1 / HMG1 / ispA there was. However, in the case of pGal-DPP1LTy1 / HMG1 / ispALTy1 in which Ty1 was fused and expressed at the C-terminus, it was confirmed that Y200589 strain did not produce parnesol at all. Therefore, in the DPP1 gene, it is presumed that Tyl is lost when it is linked to the C-terminus. In the case of Ty1 fusion of HMG1 gene, productivity of pGal-Ty1LDPP1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 fusion-expressing Ty1 at the N-terminal was increased more than pGal-Ty1LDPP1 / HMG1 / Ty1LispA when Ty1 was not further fused And an additional productivity of about 1.5 times (0.18 g / L). Further, in the case of pGal-Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 in which Ty1 was fused and expressed at the C-terminus of HMG1 gene, a further increase in parnesol production of 0.182 g / L was confirmed. Finally, each gene was individually expressed in the case of TyI fusion The productivity of Y200589 strain was about 4.5 times higher than that of the control pGal-DPP1 / HMG1 / ispA (FIG. 5).

아울러, 상기 실험 결과, 도데칸 층에 포집된 파르네신은 17.8분대에 피크가 나타났다. 파르네신 생산성을 비교해보면 유전자들을 각기 개별 발현시킨 pGal-FS/HMG1/ispA는 Y200589균주에서 0.021g/L의 파르네신 생산성을 보였다. 한편 연속반응에서 기질 채널링 (substrate channeling)효과를 얻을 수 있도록 ispA와 FS 유전자를 Linker를 이용하여 융합발현시킨 pGal-ispALFS/HMG1의 경우에는 4배정도 생산성이 증가하여 0.08g/L로 나타났다. metabolosome 구축을 위한 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1을 N-말단에 융합시킨 pGal-Ty1LFS/HMG1/Ty1LispA의 경우에는 Y2805, Y200589균주에서 전혀 파르네신을 생산하지 못하는 것을 확인하였다. 그러나 C-말단에 Ty1을 융합발현시킨 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1의 경우에는 Y200589 균주에서 pGal-FS/HMG1/ispA에 비해 약 9배 정도 생산성이 증가하여 0.18g/L 생산성을 보임을 확인할 수 있었다. 따라서 FS 유전자에서는 Ty1이 N-말단에 연결되었을 때 활성을 잃는 것으로 추정된다. 또한 HMG1 유전자의 Ty1 융합발현의 경우 N-말단에 Ty1을 융합 발현시킨 pGal-FSLTy1/Ty1LHMG1/ispALTy1의 경우에는 Ty1을 융합하지 않은 경우 pGal-FSLTy1/HMG1/ispALTy1에 비해 약간 생산성이 증가하였지만 HMG1 유전자의 C-말단에 Ty1을 융합발현시킨 pGal-FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1의 경우에는 더욱 증가한 0.24g/L의 파르네신 생산량을 확인하였고 최종적으로 각 유전자를 Ty1 융합발현 한 경우 개별발현 시킨 대조구 pGal-FS/HMG1/ispA에 비해 Y200589 균주에서 약 12배의 생산성 증가를 확인하였다(도 6).
In addition, as a result of the above experiment, the parneses collected in the Dodecane layer showed a peak at 17.8 minutes. Comparing the productivity of parnesin, pGal-FS / HMG1 / ispA, which expresses the genes individually, showed parnesin productivity of 0.021 g / L in strain Y200589. On the other hand, in the case of pGal-ispALFS / HMG1 in which ispA and FS genes were fused with Linker to obtain substrate channeling effect in continuous reaction, productivity was increased to 4 times and 0.08 g / L was obtained. In the case of pGal-Ty1LFS / HMG1 / Ty1LispA in which Ty1, a yeast-derived retrotransposon for the construction of the metabolosome, was fused at its N-terminus, it was confirmed that Y2805 and Y200589 did not produce parnesin at all. However, in the case of pGal-FSLTy1 / HMG1 / ispALTy1 in which Ty1 was fused at the C-terminus, productivity of Y200589 strain was about 9 times higher than that of pGal-FS / HMG1 / ispA, indicating 0.18 g / L productivity there was. Therefore, in the FS gene, it is presumed that Tyl lost its activity when it was linked to the N-terminal. In the case of Ty1 fusion of HMG1 gene, productivity of pGal-FSLTy1 / Ty1LHMG1 / ispALTy1 fusion with Ty1 at N-terminal was slightly increased compared with pGal-FSLTy1 / HMG1 / ispALTy1 without Ty1 fusion, In the case of pGal-FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 in which Ty1 was fused and expressed at the C-terminus of the tyrosine phosphorylase gene, a further increase in parnesin production of 0.24 g / L was confirmed. Finally, / HMG1 / ispA in the strain Y200589 (Fig. 6).

실시예Example 5 : 생산 균주의 발효조 배양을 통한 발효 5: Fermentation through cultivation of fermentation tank of production strain

상기 실시예 4에서 가장 생산성이 좋았던 파르네솔 과생산 균주 Y200589 pGal-Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1와 파르네신 과생산 균주 Y200589 pGal-FSLTy1/HMG1Ty1/ispALTy1의 정확한 생산성을 알아보기 위하여 5L 규모의 발효조를 운용하여 생산성을 조사하였다.
In order to investigate the accurate productivity of parnesol and production strains Y200589 pGal-Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1 and parnesin and production strain Y200589 pGal-FSLTy1 / HMG1Ty1 / ispALTy1 which were the most productive in Example 4, a 5L-scale fermenter was operated Productivity.

구체적으로, 먼저 UD배지 25mL에 단일집락을 접종하고 20시간 배양 후 YPD 배지(2% 펩톤 (peptone), 1% 효모추출물 (Yeast extract), 1% 글루코스 (Glucose)) 175mL에 첨가하여 16시간 30℃, 180rpm으로 배양하였다. 초기 배양이 끝난 후 1.8L의 YPD 배지에 접종하고 최종 2L 가 되도록 배지 부피를 맞추어 발효를 시작하였다. 그리고 생산된 파르네솔과 파르네신을 효율적으로 포집하기 위하여 도데칸 400mL을 배양액에 첨가하였다. 글루코스가 모두 소모가 되면 피딩 (feeding)을 시작하는데 피딩 배지는 글루코스 (Glucose) 600g/L, 효모추출물 (Yeast extract) 40g/L, 류신 (leucine) 0.7919g/L, 페닐알라닌 (phenylalanine) 0.726g/L, 티로신 (tyrosine) 0.594g/L, 트립토판 (tryptophane) 0.276g/L을 첨가한 배지를 사용하였다. pH는 6.0으로 맞추었고 이는 10N Na0H를 이용하여 조절하였다. 30℃, 3vvm, 800rpm 으로 맞추어 교반하면서 배양하였다. 갈락토스 유도 (induction)를 위하여 갈락토스는 급작스런 유도에 의한 부하가 걸리지 않도록 각각 5g/L를 72시간까지 4번 첨가한 후 96, 120, 144시간에 각각 10g/L씩 추가로 첨가하였다.
Specifically, first, 25 mL of UD medium was inoculated with a single colony and cultured for 20 hours, and then added to 175 mL of YPD medium (2% peptone, 1% yeast extract, 1% glucose) Lt; 0 > C, 180 rpm. After the initial culture, the cells were inoculated into 1.8 L of YPD medium, and the volume of the medium was adjusted to 2 L to start fermentation. 400 mL of dodecane was added to the culture to efficiently harvest the produced parnesol and parnesin. When the glucose is completely consumed, feeding begins. The feeding medium contains 600 g / L of glucose, 40 g / L of yeast extract, 0.7919 g / L of leucine, 0.726 g / L, 0.594 g / L of tyrosine and 0.276 g / L of tryptophane were used. The pH was adjusted to 6.0, which was adjusted with 10N NaOH. 30 캜, 3 vvm, and 800 rpm while stirring. To induce galactose induction, 5 g / L of galactose was added 4 times up to 72 hours, and then 10 g / L of each was added at 96, 120 and 144 hours, respectively, in order to avoid a sudden induction load.

상기 실시예 4에서 가장 높은 생산성을 보였던 파르네솔 생산균주 Y200589 pGal-Ty1LDPP1/HMG1LTy1/ispALTy1의 5L 발효조 배양 결과 OD는 96시간 이후부터 95정도로 더 이상 생육하지 못하고 정체 되는 것을 확인할 수 있었으며, 글루코스는 30시간 이후에 모두 소모하였고 피딩은 18시간부터 시작하여 차즘 증가시켰다. 파르네솔 생산량 분석은 48시간부터 6시간마다 샘플을 10mL씩 취하여 분석하였다.
In the 5L fermenter of the parnesol-producing strain Y200589 pGal-Ty1LDPP1 / HMG1LTy1 / ispALTy1, which showed the highest productivity in Example 4, OD was no longer able to grow to 95 after 96 hours, All of them were consumed after the time, and the feeding was started from 18 hours. The parnesol yield analysis was performed by taking 10 mL of samples every 6 hours from 48 hours.

파르네솔 생산량 분석 결과 48시간에 0.056 g/L, 72시간에 0.334 g/L, 96시간에 0.512 g/L로 지속적으로 증가하는 것을 확인 할 수 있었다. 발효 후반부까지 지속적으로 증가하여 164시간에 최종적으로 가장 높은 약 0.9 g/L의 파르네솔이 생산된 것을 확인하였다 (도 7).
As a result of the parnesol production analysis, it was confirmed that 0.056 g / L was continuously increased at 48 hours, 0.334 g / L at 72 hours, and 0.512 g / L at 96 hours. It was confirmed that the parnesol was finally produced at the highest level of about 0.9 g / L in 164 hours (FIG. 7).

또한, 상기 실시예 4에서 가장 높은 생산성을 보였던 파르네신 생산균주 Y200589 pGal-FSLTy1/HMG1LTy1/ispALTy1의 5L 발효조 배양 결과 OD는 파르네솔 생산균주와는 다르게 지속적으로 증가하여 164시간에 120정도 인 것을 확인할 수 있었으며, 글루코스는 24시간 이후에 모두 소모하였고 피딩은 18시간부터 시작하여 차즘 증가시켰다. 파르네신 생산량 분석은 48시간부터 6시간마다 샘플을 10mL씩 취하여 분석하였다.
In addition, the 5-L fermenter of the parnezin-producing strain Y200589 pGal-FSLTy1 / HMG1LTy1 / ispALTy1, which showed the highest productivity in Example 4, showed an increase in OD continuously increased to 164 Glucose was consumed after 24 hours and feeding was started from 18 hours. Parnesin production was analyzed by taking 10 mL of samples every 6 hours from 48 hours.

파르네신 생산량 분석 결과 파르네솔 발효의 경우와 유사하게 발효 후반부까지 지속적으로 파르네신이 생산됨을 알 수 있었다 (도 8). 그런데 플라스크 배양과는 달리 파르네신만 생산할 뿐만 아니라 파르네솔도 거의 대등한 수준으로 생산함을 알 수 있었다. 48시간에 파르네신 0.102 g/L, 파르네솔 0.094 g/L, 72시간에 파르네신 0.434 g/L, 파르네솔 0.276 g/L, 96시간에 파르네신 0.584 g/L, 파르네솔 0.394 g/L로 지속적으로 증가하는 것을 확인할 수 있었다.
As a result of parnesin production analysis, it was found that parneses was continuously produced until the second half of fermentation, similarly to the case of fermentation with parnesol (FIG. 8). However, unlike flask cultivation, it was found that not only parnesin but also parnesol were produced at about the same level. L of parnesin, 0.274 g / L of parnesin, 0.24 g / L of parnesin, 72.0 g / L of parnesin and 964 g / L of parnesin at 96 hours. As shown in Fig.

최종적으로 발효 164 시간에 파르네신 0.93g/L와 파르네솔 0.89g/L 도합 1.82 g/L의 이소프레노이드 생산성을 얻을 수 있었다.
Finally, the isoprenoid productivity of 0.93 g / L of parmesin and 0.89 g / L of parnesol was obtained at 164 hours of fermentation.

실시예Example 6 : 결과 분석 6: Analysis of results

상기 실시예에서 확인할 수 있듯이, 본 발명자들은 이소프레노이드 과생산을 위하여 백신에서 각광받고 있는 바이러스유사입자 (virus-like particle)를 형성하는 효모 유래의 레트로트랜스포존인 Ty1을 이용하여 metabolosome을 구축하였다. Ty1은 N-말단이나 C-말단에 외래단백질을 융합하여도 바이러스유사입자 형성에 문제가 없는 것으로 알려져 있지만 상기 실시예 4에서 확인 하였듯이 FPP로부터 파르네솔을 만드는 효소 DPP1의 경우 Ty1을 N-말단에 융합하였을 경우에는 파르네솔 생산성이 증가하였지만 C-말단에 융합할 경우는 파르네솔이 생산되지 않는 것을 확인하였다. 또한 파르네솔 생합성과 동일한 전구체 FPP로부터 pyrophosphate가 탈락되면서 alkene으로 전환되는 반응을 촉매 하는 효소 FS의 경우는 C-말단에 융합하였을 경우에는 파르네신 생산성이 증가하였지만 N-말단에 융합하였을 경우에는 파르네신이 생산되지 않는 것을 확인하였다. 그러나 파르네솔 생합성의 직전 전구체 FPP를 만드는 효소 ispA, hydroxymethyl glutaryl CoA로부터 mevalonate를 생합성하는 효소인 HMG1은 N-말단이나 C-말단 양쪽 방향 모두에 Ty1을 융합하여도 이소프레노이드를 생산하는 것으로 보아 이 효소들은 방향성에 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다. As can be seen from the above examples, the present inventors constructed a metabolosome by using Ty1, a yeast-derived retrotransposon that forms virus-like particles that are attracted to isoprenoids and vaccines for production. Ty1 is known to have no problem in viral-like particle formation even when fused to an N-terminal or C-terminal foreign protein. However, as shown in Example 4, Typ1 in the case of the enzyme FPP1, which produces parnesol from FPP, Fernesol productivity was increased when fused, but Fernesol was not produced when fused to C-terminal. In the case of enzyme FS that catalyzes the conversion of pyrophosphate to alkene by elimination of pyrophosphate from the same precursor FPP as parnesol biosynthesis, parnesin productivity was increased when fused to the C-terminus but increased when parnezin was fused to the N- It was confirmed that no god was produced. However, HMG1, an enzyme that biosynthesizes mevalonate from the enzyme ispA, a hydroxymethyl glutaryl CoA, which forms the precursor FPP immediately before parnesol biosynthesis, produces isoprenoid even when Tyl is fused in both N-terminal and C-terminal directions Enzymes were confirmed to be unaffected by orientation.

상기에서 언급한 것처럼 metabolosome을 구축할 시 방향성에 영향을 받지 않는 효소들도 있지만 방향성에 의해 이소프레노이드를 전혀 생산하지 못하는 효소들도 존재하기 때문에 metabolosome 구축을 위해서는 방향성도 중요히 생각해야 하는 요인 중 하나이다.
As mentioned above, there are some enzymes that are not influenced by orientation when constructing metabolosome. However, since enzymes that do not produce isoprenoid at all due to orientation exist, directivity is also important factor for constructing metabolosome It is one.

생산성이 가장 우수한 파르네솔, 파르네신 생산 재조합 균주 2종을 좀 더 정확한 생산성을 확인하기 위해 실시한 5L 발효조 배양 결과에서 발효 양상을 살펴보면 세포 성장이 멈춘 후에도 파르네솔과 파르네신이 지속적으로 생산되는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 연속배양 공정 등을 통하여 발효 생산성을 높일 수 있는 가능성이 있을 것으로 기대된다. 또한 추후 이소프레노이드 대사경로의 다른 효소들에 추가적으로 Ty1를 융합시켜 도입할 경우에도 생산성이 계속 증가할 수 있을 것으로 기대되어 진다.
As a result of culturing the 5L fermenter to confirm the more accurate productivity of the parnezol and parnezin-producing recombinant strains, which are the most highly productive, the fermentation patterns of the 5L fermenter showed that the parnesol and parnesin were continuously produced even after the cell growth was stopped I could. Therefore, it is expected that the productivity of fermentation can be increased through continuous culture process. It is also expected that the productivity will continue to increase when Ty1 is further fused to other enzymes in the isoprenoid metabolic pathway.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, it will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. In this regard, it should be understood that the above-described embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be construed as being included in the scope of the present invention without departing from the scope of the present invention as defined by the appended claims.

<110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Improved production of isoprenoids by metabolosome construction <130> KPA140786-KR <160> 26 <170> KopatentIn 2.0 <210> 1 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ty1L-F primer <400> 1 gcgcgaattc aaaaatggaa tcccaacaat tatctcaaca ttc 43 <210> 2 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ty1L(DPP1)-R primer <400> 2 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc tttggttgta ttcgtatagc tgcgag 56 <210> 3 <211> 59 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1(Ty1L)-F primer <400> 3 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atgaacagag tttcgtttat taaaacgcc 59 <210> 4 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1-R primer <400> 4 gcgcgtcgac ttacatacct tcatcggaca aaggatg 37 <210> 5 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1-F primer <400> 5 gcgcgaattc aaaaatgaac agagtttcgt ttattaaaac gcc 43 <210> 6 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1(LTy1)-R primer <400> 6 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc cataccttca tcggacaaag gatgt 55 <210> 7 <211> 59 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LTy1(DPP1)-F primer <400> 7 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatccc aacaattatc tcaacattc 59 <210> 8 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LTy1-R primer <400> 8 gcgcgtcgac ttatttggtt gtattcgtat agctgcga 38 <210> 9 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA(Ty1L)-F primer <400> 9 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatccc aacaattatc tcaacatt 58 <210> 10 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LispA-R primer <400> 10 gcgcgtcgac ttatttatta cgctggatga tgtagtcc 38 <210> 11 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA-F primer <400> 11 gcgcgaattc aaaaatggac tttccgcagc aactcga 37 <210> 12 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA(LTy1)-R primer <400> 12 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc tttattacgc tggatgatgt agtccg 56 <210> 13 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1(Ty1L)-F primer <400> 13 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaccaat tggtgaaaac tgaagtc 57 <210> 14 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1-R primer <400> 14 gcgcgtcgac ttaggattta atgcaggtga cggac 35 <210> 15 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1-F primer <400> 15 gcgcgaattc aaaaatggac caattggtga aaactgaagt c 41 <210> 16 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1(LTy1)-R primer <400> 16 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc ggatttaatg caggtgacgg acc 53 <210> 17 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Fusion-SmaI-F primer <400> 17 tcgagctcgg tacccgggga tccatcgctt cgctgattaa 40 <210> 18 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Fusion-SmaI-R primer <400> 18 aagcgatgga tccccacaat gagccttgct gcaacatcc 39 <210> 19 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS(Ty1L)-F primer <400> 19 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatttc gtgtccacct gcaa 54 <210> 20 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS-R primer <400> 20 gcgcgtcgac ttagttgacc agcggctgaa acag 34 <210> 21 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS-F primer <400> 21 gcgcgaattc aaaaatggaa tttcgtgtcc acctgcaa 38 <210> 22 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS(LTy1)-R primer <400> 22 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc gttgaccagc ggctgaaaca g 51 <210> 23 <211> 379 <212> PRT <213> Ty1 aa seq <400> 23 Met Glu Ser Gln Gln Leu Ser Gln His Ser Pro Ile Ser His Gly Ser 1 5 10 15 Ala Cys Ala Ser Val Thr Ser Lys Glu Val His Thr Asn Gln Asp Pro 20 25 30 Leu Asp Val Ser Ala Ser Lys Thr Glu Glu Cys Glu Lys Ala Ser Thr 35 40 45 Lys Ala Asn Ser Gln Gln Thr Thr Thr Pro Ala Ser Ser Ala Val Pro 50 55 60 Glu Asn Pro His His Ala Ser Pro Gln Thr Ala Gln Ser His Ser Pro 65 70 75 80 Gln Asn Gly Pro Tyr Pro Gln Gln Cys Met Met Thr Gln Asn Gln Ala 85 90 95 Asn Pro Ser Gly Trp Ser Phe Tyr Gly His Pro Ser Met Ile Pro Tyr 100 105 110 Thr Pro Tyr Gln Met Ser Pro Met Tyr Phe Pro Pro Gly Pro Gln Ser 115 120 125 Gln Phe Pro Gln Tyr Pro Ser Ser Val Gly Thr Pro Leu Arg Thr Pro 130 135 140 Ser Pro Glu Ser Gly Asn Thr Phe Thr Asp Ser Ser Ser Ala Asp Ser 145 150 155 160 Asp Met Thr Ser Thr Lys Lys Tyr Val Arg Pro Pro Pro Met Leu Thr 165 170 175 Ser Pro Asn Asp Phe Pro Asn Trp Val Lys Thr Tyr Ile Lys Phe Leu 180 185 190 Gln Asn Ser Asn Leu Gly Gly Ile Ile Pro Thr Val Asn Gly Lys Pro 195 200 205 Val Arg Gln Ile Thr Asp Asp Glu Leu Thr Phe Leu Tyr Asn Thr Phe 210 215 220 Gln Ile Phe Ala Pro Ser Gln Phe Leu Pro Thr Trp Val Lys Asp Ile 225 230 235 240 Leu Ser Val Asp Tyr Thr Asp Ile Met Lys Ile Leu Ser Lys Ser Ile 245 250 255 Glu Lys Met Gln Ser Asp Thr Gln Glu Ala Asn Asp Ile Val Thr Leu 260 265 270 Ala Asn Leu Gln Tyr Asn Gly Ser Thr Pro Ala Asp Ala Phe Glu Thr 275 280 285 Lys Val Thr Asn Ile Ile Asp Arg Leu Asn Asn Asn Gly Ile His Ile 290 295 300 Asn Asn Lys Val Ala Cys Gln Leu Ile Met Arg Gly Leu Ser Gly Glu 305 310 315 320 Tyr Lys Phe Leu Arg Tyr Thr Arg His Arg His Leu Asn Met Thr Val 325 330 335 Ala Glu Leu Phe Leu Asp Ile His Ala Ile Tyr Glu Glu Gln Gln Gly 340 345 350 Ser Arg Asn Ser Lys Pro Asn Tyr Arg Arg Asn Pro Ser Asp Glu Lys 355 360 365 Asn Asp Ser Arg Ser Tyr Thr Asn Thr Thr Lys 370 375 <210> 24 <211> 1140 <212> DNA <213> Ty1 seq <400> 24 atggaatccc aacaattatc tcaacattca cccatttctc atggtagcgc ctgtgcttcg 60 gttacttcta aggaagtcca cacaaatcaa gatccgttag acgtttcagc ttccaaaaca 120 gaagaatgtg agaaggcttc cactaaggct aactctcaac agacaacaac acctgcttca 180 tcagctgttc cagagaaccc ccatcatgcc tctcctcaaa ctgctcagtc acattcacca 240 cagaatgggc cgtacccaca gcagtgcatg atgacccaaa accaagccaa tccatctggt 300 tggtcatttt acggacaccc atctatgatt ccgtatacac cttatcaaat gtcgcctatg 360 tactttccac ctgggccaca atcacagttt ccgcagtatc catcatcagt tggaacgcct 420 ctgaggactc catcacctga gtcaggtaat acatttactg attcatcctc agcggactct 480 gatatgacat ccactaaaaa atatgtcaga ccaccaccaa tgttaacctc acctaatgac 540 tttccaaatt gggttaaaac atacatcaaa tttttacaaa actcgaatct cggtggtatt 600 attccgacag taaacggaaa acccgtacgt cagatcactg atgatgaact caccttcttg 660 tataacactt ttcaaatatt tgctccctct caattcctac ctacctgggt caaagacatc 720 ctatccgttg attatacgga tatcatgaaa attctttcca aaagtattga aaaaatgcaa 780 tctgataccc aagaggcaaa cgacattgtg accctggcaa atttgcaata taatggcagt 840 acacctgcag atgcatttga aacaaaagtc acaaacatta tcgacagact gaacaataat 900 ggcattcata tcaataacaa ggtcgcatgc caattaatta tgagaggtct atctggcgaa 960 tataaatttt tacgctacac acgtcatcga catctaaata tgacagtcgc tgaactgttc 1020 ttagatatcc atgctattta tgaagaacaa cagggatcga gaaacagtaa acctaattac 1080 aggagaaatc cgagtgatga gaagaatgat tctcgcagct atacgaatac aaccaaataa 1140 1140 <210> 25 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Linker aa seq <400> 25 Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser 1 5 10 <210> 26 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Linker seq <400> 26 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc 30 <110> Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology <120> Improved production of isoprenoids by metabolosome construction <130> KPA140786-KR <160> 26 <170> Kopatentin 2.0 <210> 1 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ty1L-F primer <400> 1 gcgcgaattc aaaaatggaa tcccaacaat tatctcaaca ttc 43 <210> 2 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Ty1L (DPP1) -R primer <400> 2 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc tttggttgta ttcgtatagc tgcgag 56 <210> 3 <211> 59 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> DPP1 (Ty1L) -F primer <400> 3 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atgaacagag tttcgtttat taaaacgcc 59 <210> 4 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1-R primer <400> 4 gcgcgtcgac ttacatacct tcatcggaca aaggatg 37 <210> 5 <211> 43 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> DPP1-F primer <400> 5 gcgcgaattc aaaaatgaac agagtttcgt ttattaaaac gcc 43 <210> 6 <211> 55 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> DPP1 (LTy1) -R primer <400> 6 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc cataccttca tcggacaaag gatgt 55 <210> 7 <211> 59 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LTy1 (DPP1) -F primer <400> 7 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatccc aacaattatc tcaacattc 59 <210> 8 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LTy1-R primer <400> 8 gcgcgtcgac ttatttggtt gtattcgtat agctgcga 38 <210> 9 <211> 58 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA (Ty1L) -F primer <400> 9 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatccc aacaattatc tcaacatt 58 <210> 10 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> LispA-R primer <400> 10 gcgcgtcgac ttatttatta cgctggatga tgtagtcc 38 <210> 11 <211> 37 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA-F primer <400> 11 gcgcgaattc aaaaatggac tttccgcagc aactcga 37 <210> 12 <211> 56 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> ispA (LTy1) -R primer <400> 12 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc tttattacgc tggatgatgt agtccg 56 <210> 13 <211> 57 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> HMG1 (Ty1L) -F primer <400> 13 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaccaat tggtgaaaac tgaagtc 57 <210> 14 <211> 35 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1-R primer <400> 14 gcgcgtcgac ttaggattta atgcaggtga cggac 35 <210> 15 <211> 41 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> HMG1-F primer <400> 15 gcgcgaattc aaaaatggac caattggtga aaactgaagt c 41 <210> 16 <211> 53 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> HMG1 (LTy1) -R primer <400> 16 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc ggatttaatg caggtgacgg acc 53 <210> 17 <211> 40 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Fusion-SmaI-F primer <400> 17 tcgagctcgg tacccgggga tccatcgctt cgctgattaa 40 <210> 18 <211> 39 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Fusion-SmaI-R primer <400> 18 aagcgatgga tccccacaat gagccttgct gcaacatcc 39 <210> 19 <211> 54 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> FS (Ty1L) -F primer <400> 19 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc atggaatttc gtgtccacct gcaa 54 <210> 20 <211> 34 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS-R primer <400> 20 gcgcgtcgac ttagttgacc agcggctgaa acag 34 <210> 21 <211> 38 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> FS-F primer <400> 21 gcgcgaattc aaaaatggaa tttcgtgtcc acctgcaa 38 <210> 22 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> &Lt; 223 > FS (LTy1) -R primer <400> 22 ggatccgccg ccacccgagc caccgccacc gttgaccagc ggctgaaaca g 51 <210> 23 <211> 379 <212> PRT <213> Ty1 aa seq <400> 23 Met Glu Ser Gln Gln Leu Ser Gln His Ser Pro Ile Ser His Gly Ser   1 5 10 15 Ala Cys Ala Ser Val Thr Ser Lys Glu Val His Thr Asn Gln Asp Pro              20 25 30 Leu Asp Val Ser Ala Ser Lys Thr Glu Glu Cys Glu Lys Ala Ser Thr          35 40 45 Lys Ala Asn Ser Gln Gln Thr Thr Thr Pro Ala Ser Ser Ala Val Pro      50 55 60 Glu Asn Pro His His Ala Ser Pro Gln Thr Ala Gln Ser His Ser Pro  65 70 75 80 Gln Asn Gly Pro Tyr Pro Gln Gln Cys Met Met Thr Gln Asn Gln Ala                  85 90 95 Asn Pro Ser Gly Trp Ser Phe Tyr Gly His Ser Ser Ile Pro Tyr             100 105 110 Thr Pro Tyr Gln Met Ser Pro Met Tyr Phe Pro Pro Gly Pro Gln Ser         115 120 125 Gln Phe Pro Gln Tyr Pro Ser Ser Val Gly Thr Pro Leu Arg Thr Pro     130 135 140 Ser Pro Glu Ser Gly Asn Thr Phe Thr Asp Ser Ser Ala Asp Ser 145 150 155 160 Asp Met Thr Ser Thr Lys Lys Tyr Val Arg Pro Pro Pro Met Leu Thr                 165 170 175 Ser Pro Asn Asp Phe Pro Asn Trp Val Lys Thr Tyr Ile Lys Phe Leu             180 185 190 Gln Asn Ser Asn Leu Gly Gly Ile Ile Pro Thr Val Asn Gly Lys Pro         195 200 205 Val Arg Gln Ile Thr Asp Asp Glu Leu Thr Phe Leu Tyr Asn Thr Phe     210 215 220 Gln Ile Phe Ala Pro Ser Gln Phe Leu Pro Thr Trp Val Lys Asp Ile 225 230 235 240 Leu Ser Val Asp Tyr Thr Asp Ile Met Lys Ile Leu Ser Lys Ser Ile                 245 250 255 Glu Lys Met Gln Ser Asp Thr Gln Glu Ala Asn Asp Ile Val Thr Leu             260 265 270 Ala Asn Leu Gln Tyr Asn Gly Ser Thr Pro Ala Asp Ala Phe Glu Thr         275 280 285 Lys Val Thr Asn Ile Ile Asp Arg Leu Asn Asn Asn Gly Ile His Ile     290 295 300 Asn Asn Lys Val Ala Cys Gln Leu Ile Met Arg Gly Leu Ser Gly Glu 305 310 315 320 Tyr Lys Phe Leu Arg Tyr Thr Arg His Arg His Leu Asn Met Thr Val                 325 330 335 Ala Glu Leu Phe Leu Asp Ile His Ale Ile Tyr Glu Glu Gln Gln Gly             340 345 350 Ser Arg Asn Ser Lys Pro Asn Tyr Arg Arg Asn Pro Ser Asp Glu Lys         355 360 365 Asn Asp Ser Arg Ser Tyr Thr Asn Thr Thr Lys     370 375 <210> 24 <211> 1140 <212> DNA <213> Ty1 seq <400> 24 atggaatccc aacaattatc tcaacattca cccatttctc atggtagcgc ctgtgcttcg 60 gttacttcta aggaagtcca cacaaatcaa gatccgttag acgtttcagc ttccaaaaca 120 gaagaatgtg agaaggcttc cactaaggct aactctcaac agacaacaac acctgcttca 180 tcagctgttc cagagaaccc ccatcatgcc tctcctcaaa ctgctcagtc acattcacca 240 cagaatgggc cgtacccaca gcagtgcatg atgacccaaa accaagccaa tccatctggt 300 tggtcatttt acggacaccc atctatgatt ccgtatacac cttatcaaat gtcgcctatg 360 tactttccac ctgggccaca atcacagttt ccgcagtatc catcatcagt tggaacgcct 420 ctgaggactc catcacctga gtcaggtaat acatttactg attcatcctc agcggactct 480 gatatgacat ccactaaaaa atatgtcaga ccaccaccaa tgttaacctc acctaatgac 540 tttccaaatt gggttaaaac atacatcaaa tttttacaaa actcgaatct cggtggtatt 600 attccgacag taaacggaaa acccgtacgt cagatcactg atgatgaact caccttcttg 660 tataacactt ttcaaatatt tgctccctct caattcctac ctacctgggt caaagacatc 720 ctatccgttg attatacgga tatcatgaaa attctttcca aaagtattga aaaaatgcaa 780 tctgataccc aagaggcaaa cgacattgtg accctggcaa atttgcaata taatggcagt 840 acacctgcag atgcatttga aacaaaagtc acaaacatta tcgacagact gaacaataat 900 ggcattcata tcaataacaa ggtcgcatgc caattaatta tgagaggtct atctggcgaa 960 tataaatttt tacgctacac acgtcatcga catctaaata tgacagtcgc tgaactgttc 1020 ttagatatcc atgctattta tgaagaacaa cagggatcga gaaacagtaa acctaattac 1080 aggagaaatc cgagtgatga gaagaatgat tctcgcagct atacgaatac aaccaaataa 1140                                                                         1140 <210> 25 <211> 10 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> Linker aa seq <400> 25 Gly Gly Gly Gly Ser Gly Gly Gly Gly Ser   1 5 10 <210> 26 <211> 30 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> Linker seq <400> 26 ggtggcggtg gctcgggtgg cggcggatcc 30

Claims (16)

사카로미세스 세레비시아 유래 레트로트랜스포존 유전자; 및 목적 대사산물을 생산하는 연속 대사경로의 유전자;를 포함하는 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
A retrotransposon gene derived from Saccharomyces cerevisiae; And a gene of a continuous metabolic pathway that produces a desired metabolite.
제1항에 있어서, 상기 목적 대사산물이 이소프레노이드인 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
2. The expression vector according to claim 1, wherein the target metabolite is isoprenoid.
제2항에 있어서, 상기 이소프레노이드는 스쿠알렌, 파르네솔, 파르네신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
3. The expression vector according to claim 2, wherein the isoprenoid is selected from the group consisting of squalene, parnesol, parmesin.
제2항에 있어서,
i) 파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)를 합성하는 효소인 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 유전자 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1) 유전자;
ii) 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자; 및
iii) 레트로트랜스포존 유전자;를 포함하는 이소프레노이드 생산하는 것을 특징으로 하는, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
3. The method of claim 2,
i) a farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) gene and a hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1 (HMG1), an enzyme that synthesizes farnesyl pyrophosphate (FPP) gene;
ii) a synthetic enzyme gene which synthesizes isoprenoid using fenesyl pyrophosphate as a precursor; And
iii) an expression vector for constructing an assembly of a continuous metabolic pathway enzyme, which comprises producing an isoprenoid containing a retro-transposon gene.
제4항에 있어서, 상기 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자는 스쿠알렌 합성효소(Erg9) 유전자, 파르네솔 합성효소(DPP1) 유전자, 파르네신 합성효소(FS) 유전자으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
5. The method according to claim 4, wherein the synthetic enzyme gene for synthesizing the isoprenoid is selected from the group consisting of a squalene synthetase (Erg9) gene, a parnesol synthase (DPP1) gene, and a parnesine synthase (FS) Expression vector for construction of a continuous metabolic pathway enzyme assembly.
제4항에 있어서, 상기 레트로트랜스포존 유전자는 사카로미세스 세레비시아 유래의 Ty1 유전자인 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
The expression vector according to claim 4, wherein the retro-transposon gene is Ty1 gene derived from Saccharomyces cerevisiae.
제6항에 있어서, 상기 Ty1 유전자는 서열번호 24의 핵산 서열로 이루어진 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
7. The expression vector for constructing a continuous metabolic pathway assembly according to claim 6, wherein the Ty1 gene is a nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 24.
제4항에 있어서, 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소 유전자, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 유전자 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유전자와 레트로트랜스포존 유전자가 연결된 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
5. The method according to claim 4, wherein the retrotransposon gene is linked to at least one gene selected from the group consisting of the fenesyl pyrophosphate synthase gene, the hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene and the synthetic enzyme gene synthesizing isoprenoid Expression vector for construction of a continuous metabolic pathway enzyme assembly.
제8항에 있어서, 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소 유전자, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 유전자 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소 유전자로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 유전자와 레트로트랜스포존 유전자가 연결은 링커 유전자를 통해 연결된 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
9. The method according to claim 8, wherein the retrotransposon gene is linked to at least one gene selected from the group consisting of the fenesyl pyrophosphate synthase gene, the hydroxymethylglutaryl CoA reductase gene and the synthetic enzyme gene synthesizing isoprenoid, Expression vector for construction of a continuous metabolic pathway assembly, which is linked via a linker gene.
제9항에 있어서, 상기 링커 유전자는 서열번호 26의 핵산 서열로 이루어진 것인, 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터.
10. The expression vector for constructing a continuous metabolic pathway assembly according to claim 9, wherein the linker gene comprises the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 26.
제4항에 따른 이소프레노이드 생산하는 것을 특징으로 하는 연속 대사경로 효소 집합체 구축용 발현 벡터로 형질전환한 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아(Saccharomyces cerevisiae) 재조합 균주.
A process for producing an isoprenoid transformed with an expression vector for constructing a continuous metabolic pathway enzyme construct, characterized by producing the isoprenoid according to claim 4, wherein Saccharomyces cerevisiae cerevisiae ) recombinant strains.
i) 파네실 피로포스페이트(farnesyl pyrophosphate, FPP)를 합성하는 효소인 파네실 피로포스페이트 합성효소 (farnesyl pyrophosphate synthase, ispA) 및 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 (Hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1, HMG1); 및
ii) 파네실 피로포스페이트를 전구체로 하여 이소프레노이드를 합성하는 합성효소;을 발현하고,
iii) 상기 파네실 피로포스페이트 합성효소, 히드록시메틸 글루타릴 CoA 환원효소 및 이소프레노이드를 합성하는 합성효소로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 효소에 레트로트랜스포존이 연결되어 발현하는 것을 특징으로 하는 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주.
i) farnesyl pyrophosphate synthase (ispA) and hydroxymethyl glutaryl CoA reductase 1 (HMG1), an enzyme that synthesizes farnesyl pyrophosphate (FPP); And
ii) a synthetic enzyme which synthesizes an isoprenoid by using panesyl pyrophosphate as a precursor,
iii) an expression vector comprising at least one enzyme selected from the group consisting of fenesyl pyrophosphate synthase, hydroxymethylglutaryl CoA reductase and synthetic enzyme for synthesizing isoprenoid, Saccharomyces cerevisiae recombinant strain for the production of nodule.
제12항에 있어서, 상기 이소프레노이드는 스쿠알렌, 파르네솔, 파르네신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주.
13. The recombinant Saccharomyces cerevisiae strain for producing isoprenoids according to claim 12, wherein the isoprenoid is selected from the group consisting of squalene, parnesol, parmesin.
제12항에 있어서, 상기 이소프레노이드를 합성하는 합성효소는 스쿠알렌 합성효소(Erg9), 파르네솔 합성효소(DPP1), 파르네신 합성효소(FS)으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 이소프레노이드 생산용 사카로미세스 세레비시아 재조합 균주.
13. The method according to claim 12, wherein the synthetic enzyme for synthesizing the isoprenoid is selected from the group consisting of squalene synthetase (Erg9), parnesol synthase (DPP1), parnesin synthase (FS) A recombinant strain of Saccharomyces cerevisiae.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 재조합 균주를 배양하는 단계를 포함하는, 이소프레노이드 생산 방법.
15. A method for producing isoprenoids comprising culturing a recombinant strain according to any one of claims 11 to 14.
제15항에 있어서, 상기 이소프레노이드는 스쿠알렌, 파르네솔, 파르네신으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인, 이소프레노이드 생산 방법.
16. The method of claim 15, wherein the isoprenoid is selected from the group consisting of squalene, parnesol, parmesin.
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