KR20210078894A - Compositon for inhibiting gene expression using CRISPRi - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a CRISPR-dCas12a vector system capable of inhibiting gene expression using CRISPR interference. By targeting cyanobacteria, the present invention can be used to control the metabolic flow of substances useful for high-efficiency photoconversion of carbon dioxide to reduce and remove carbon dioxide in an environmentally friendly manner. Compared to the conventional gene expression system, there is less time constraint and the present invention has excellent economic feasibility. Since toxicity is reduced in cyanobacteria, the present invention has advantageous properties for productivity, and has the effect of being able to be used for metabolic engineering research.

Description

크리스퍼 간섭을 이용한 유전자 발현 억제용 조성물{Compositon for inhibiting gene expression using CRISPRi}Composition for inhibiting gene expression using CRISPR interference {Compositon for inhibiting gene expression using CRISPRi}

본 발명은 크리스퍼 간섭을 이용한 유전자 발현 억제에 관한 것으로, 구체적으로, 시아노박테리아에서 유전자의 발현을 억제할 수 있는 크리스퍼-dCas12a 벡터 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to gene expression suppression using CRISPR interference, and more particularly, to a CRISPR-dCas12a vector system capable of suppressing gene expression in cyanobacteria.

현재 바이오산업에서 고부가 산물을 생산하기 위해 산업 미생물을 대사공학적으로 조작하여 야생형이 생산하지 못하는 산물을 효율적으로 생산하는 기술이 널리 이용되고 있다. 이러한 기술의 핵심은 타겟 물질을 효율적 및 경제적으로 생산해야 한다는 것이다. 이 때 사용되는 대사공학적 방법으로는 플라스미드 또는 지놈상에 이형 유전자를 삽입하거나 특정 유전자의 돌연변이를 만드는 기술들이 있다. 특히 최근에는, CRISPR을 이용하여 표적 유전자의 삽입 또는 돌연변이를 빠르게 얻어 낼 수 있는 기술이 각광받고 있다.Currently, in the bio-industry, a technique for efficiently producing a product that cannot be produced by a wild type by metabolic engineering of an industrial microorganism to produce a high value-added product is widely used. The key to these technologies is to efficiently and economically produce the target material. Metabolic engineering methods used at this time include techniques for inserting heterologous genes into plasmids or genomes or making mutations of specific genes. In particular, recently, a technology capable of rapidly obtaining insertion or mutation of a target gene using CRISPR has been in the spotlight.

짧은 회문구조 반복서열(Clustered regularly interspaced short palindromic repeats; CRISPR) 및 CRISPRassociated(Cas) 단백질은 진정세균(Eubacteria) 및 고세균(Archaea)에서 적응 면역 시스템(Adaptive immune system)에 관여한다. CRISPR-Cas 시스템은 인간을 비롯한 생물체에서 표적 유전자 편집 도구로 개발되어 사용되어 왔다. CRISPR는 Cas와 sgRNA을 이용하여 타겟 위치(target site)에 유전자 삽입 및 변형을 쉽고 빠르게 만들어 낼 수 있으나, CRISPR는 타겟 위치가 아닌 자리에 돌연변이를 일으킬 가능성이 있다. 따라서, 최근에는 더 진보된 기술로 CRISPRi가 사용되고 있다. CRISPR 간섭(CRISPR interference; CRISPRi)는 표적 유전자 편집 대신 유전자의 발현 조절을 목적으로 CRISPR-Cas 시스템을 사용하기 위하여, Cas의 DNA 절단 효소활성을 결핍(제거)시킨 dCas을 이용하여 타겟 위치에 유전자 억제를 유도할 수 있는 시스템이다. 이 기술의 장점은 돌연변이를 만들지 않고도 표적 위치의 유전자 발현을 억제할 수 있어, 유전자 변형을 일으키지 않고도 유전자 조절이 가능하며, 다양한 생명체에서 유전자 발현의 DNA 서열 특이적 조절을 위한 효율적인 도구로 사용되고 있다.Clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) and CRISPRassociated (Cas) proteins are involved in the adaptive immune system in Eubacteria and Archaea. The CRISPR-Cas system has been developed and used as a target gene editing tool in living organisms including humans. CRISPR can easily and quickly create gene insertion and modification at a target site using Cas and sgRNA, but CRISPR has the potential to cause mutations at sites other than the target site. Therefore, CRISPRi has recently been used as a more advanced technology. CRISPR interference (CRISPRi) is to use the CRISPR-Cas system for the purpose of regulating gene expression instead of editing the target gene, and suppressing the gene at the target location using dCas that lacks (removes) the DNA-cleaving enzyme activity of Cas. It is a system that can lead to The advantage of this technology is that it can suppress gene expression at the target site without making mutations, so it is possible to control genes without causing genetic modification, and it is being used as an efficient tool for DNA sequence-specific regulation of gene expression in various living organisms.

Type II CRISPR 시스템에서 유래된 스트렙토코커스 피오게네스(Streptococcus pyogenes)의 DNA 절단 활성이 제거된 Cas9(SpdCas9)은 CRISPRi에서 가장 많이 연구되고 가장 널리 사용되는 단백질이다. 상기 CRISPRi 시스템은 SpdCas9 단백질, CRISPR RNA(crRNA) 및 trans-activating RNA(tracrRNA)로 작동한다. SpCas9-crRNA-tracrRNA 복합체는 표적 DNA의 비주형(nontemplate) 가닥에 결합하여 RNA 중합효소(RNA polymerase)에 의한 전사를 억제한다. 또한, 표적 DNA의 절단 및 분해에 관여하는 Cas3 단백질의 결실을 요구하는 Type I CRISPR 시스템 유래의 다중(multimeric) CRISPRi 시스템 또한 보고되었다. Type I 및 II CRISPR 시스템 유래 상기 CRISPRi 시스템은 효율적, 가역적 및 다중으로 유전자 전사를 억제할 수 있으나, 특정한 프로토스페이서 인접 모티프(protospacer adjacent motif; PAM) 서열 및 crRNA 이외에 tracrRNA를 필요로 한다는 점에서 적용에 한계가 있다. Cas9 (SpdCas9), in which the DNA cleavage activity of Streptococcus pyogenes derived from the Type II CRISPR system has been removed, is the most studied and most widely used protein in CRISPRi. The CRISPRi system works with SpdCas9 protein, CRISPR RNA (crRNA) and trans-activating RNA (tracrRNA). The SpCas9-crRNA-tracrRNA complex binds to the nontemplate strand of the target DNA and inhibits transcription by RNA polymerase. In addition, a multimeric CRISPRi system derived from the Type I CRISPR system that requires deletion of the Cas3 protein involved in cleavage and degradation of target DNA has also been reported. The CRISPRi systems derived from Type I and II CRISPR systems can inhibit gene transcription efficiently, reversibly and multiplely, but are suitable for applications in that they require tracrRNA in addition to specific protospacer adjacent motif (PAM) sequences and crRNAs. There are limits.

최근, Type V-A CRISPR 시스템이 인간 세포의 표적 게놈 편집 도구로 밝혀졌다. 이는 단일 Cpf1(CRISPR from Prevotella and Francisella 1) 단백질과 그 동족(cognate) crRNA로 구성되어 있으며 추가로 tracrRNA 필요 없이 작동한다. 표적 DNA의 하류(downstream)에 구아니딘이 풍부한(guanidine-rich) PAM 서열을 인식하는 Cas9과는 대조적으로, Cpf1은 표적 DNA의 상류(upstream)에 티미딘이 풍부한(thymidine-rich) PAM 서열을 인식한다. 또한, Cpf1은 표적 DNA를 절단하여 점착 말단(staggered end)을 생성하나, Cas9은 평활 말단(blunt end)을 만드므로, Cas 단백질 기반 시스템의 적용이 어려운 부분에서 사용이 가능하다. Type V-A CRISPR-Cpf1은 Cas9 기반 게놈 편집 도구의 매력적인 대안으로, 현재까지 DNA 절단 활성이 제거된 Cpf1인 Francisella novicida U112(FndCpf1)의 PAM 서열과 DNA 결합 활성이 보고되었다. 단, 최근 공개 서열 데이터베이스를 검색하여 Cpf1 계열 단백질의 다양성이 연구되었으나, 소수 Cpf1 계열 단백질의 PAM 서열만이 확인되었으며, CRISPRi로 개발되지는 못했다. 대한민국 특허공개 제10-2015-0107739는 CRISPR 시스템을 이용한 유전자 산물의 발현 변경에 관한 것이나, Cas9 단백질을 이용하므로, 전술한 Cas 기반 시스템의 단점을 그대로 갖는다.Recently, the Type V-A CRISPR system has been shown to be a targeted genome editing tool in human cells. It consists of a single Cpf1 (CRISPR from Prevotella and Francisella 1) protein and its cognate crRNA and works without the need for an additional tracrRNA. In contrast to Cas9, which recognizes a guanidine-rich PAM sequence downstream of the target DNA, Cpf1 recognizes a thymidine-rich PAM sequence upstream of the target DNA. do. In addition, Cpf1 cuts the target DNA to generate a staggered end, but Cas9 makes a blunt end, so it can be used in areas where it is difficult to apply a Cas protein-based system. Type V-A CRISPR-Cpf1 is an attractive alternative to Cas9-based genome editing tools. To date, the PAM sequence and DNA binding activity of Francisella novicida U112 (FndCpf1), a Cpf1 whose DNA cleavage activity has been removed, has been reported. However, although the diversity of Cpf1 family proteins has been studied by searching the public sequence database recently, only the PAM sequences of a few Cpf1 family proteins have been identified, and CRISPRi has not been developed. Korean Patent Application Laid-Open No. 10-2015-0107739 relates to altering the expression of a gene product using the CRISPR system, but since it uses a Cas9 protein, it has the disadvantages of the above-described Cas-based system as it is.

최근 게놈 서열결정 기법 및 분석 방법의 진보는 다양한 범위의 생물학적 기능 및 질환과 연관된 유전적 요인을 목록화하고 매핑하는 능력을 상당히 가속화시켰다. 개별적인 유전 요소의 선택적인 변동을 허용함으로써 원인이되는 유전 변이의 체계적인 역조작(reverse engineering)을 가능하게 할 뿐만 아니라, 합성 생물학, 생명공학, 및 의학 응용 분야를 진전시키기 위하여, 정확한 게놈 표적화 기술이 필요하다. 게놈-편집 기법, 예컨대 디자이너 징크 핑거(designer zinc finger), 전사 활성자-유사 이펙터(transcription activator-like effector; TALE), 또는 귀소 메가뉴클레아제(homing meganuclease)가 표적화된 게놈 변동을 생성하는 데 이용가능하지만, 신규 전략과 분자 메커니즘을 이용하고, 입수가능하며, 설정하기 쉽고, 확장성이 있으며, 진핵세포 게놈 내의 다수의 위치를 표적화할 수 있는 새로운 게놈 조작 기술에 대한 필요성이 계속 남아 있다.Recent advances in genome sequencing techniques and analytical methods have significantly accelerated the ability to catalog and map genetic factors associated with a diverse range of biological functions and diseases. Precise genomic targeting techniques are being developed to advance synthetic biology, biotechnology, and medical applications, as well as to allow systematic reverse engineering of causal genetic variations by allowing for the selective perturbation of individual genetic elements. need. Genome-editing techniques, such as designer zinc fingers, transcription activator-like effectors (TALEs), or homing meganucleases, are used to generate targeted genomic alterations. Although available, there remains a need for novel genome engineering techniques that use novel strategies and molecular mechanisms, are available, easy to set up, scalable, and capable of targeting multiple locations within the eukaryotic genome.

최근 크리스퍼기술의 파급효과로 인해 미래 시장에 관심이 증가추세에 있다. 질병치료 이외에 크리스퍼 기술로서 유전체 교정, 유전공학, 유전자 라이브러리, 유전자 재조합 식품, 크리스퍼 플라스미드, 인간줄기 세포, 세포주 공학 등 활용분야에 크리스퍼 시장규모가 시간이 갈수록 증가추세의 흐름에 따라 세계각국에서 기술의 상용화 및 우의 선점을 하기 위하여 연구개발이 활발이 이루어 지고 있다. 이에 따라 동물세포에서부터 미생물에 이르기까지 Cas9 크리스퍼 기술에 대한 다양한 적용연구가 진행되고 있는 가운데 시아노박테리아에 적합한 접근 연구도 활발히 진행되고 있다. 그것의 한 예로 Cas9 및 Cas12a 단백질의 차이에 따라 Synechocystis sp. PCC 6803균주내에서 유전자 조절발현과 균의 생존 현상을 모니터링을 수행한 연구가 보고된 바 있다. 이런 추세속에 이산화탄소 광전환의 이용 및 효율을 극대화를 위한 대사공학적 흐름을 제어할 수 있는 크리스퍼 유전자 발현 조절 시스템과 같은 유전자 툴 개발이 시급하다. 태양에너지를 활용한 광합성 능력을 바탕으로 이산화탄소 고정화를 통한 유용물질의 합성생물학 기술개발이 활발한 가운데 유전자 재조합이 가능한 시아노박테리아의 효율적인 광전환 생물학적 접급은 광합성 외의 미생물균주의 배양에서 생길 수 있는 경제적인 한계를 극복할 수 있는 기술이다. 시아노박테리아에서 대사흐름 분자매커니즘의 연구가 뚜렷히 밝혀져 있지 않은 가운데 대사공학기술과 시스템 생물학 기법의 적용이 상당히 요구되고 있다. 또한 시아노박테리아에서 기존의 유전자 도입방법은 장시간이 소요되는 점과 외래유전자 도입 효율의 낮은점이 있으며, Cas9 크리스퍼 단백질 유전자 조절 시스템은 시아노박테리아의 필수성장유전자의 연구에서 생장저해 리스크를 가지고 있다. 이에 더하여 Cas9 단백질 크리스퍼 시스템은 시아노박테리아 균주에 독성이 있음이 보고된 바 있다. Recently, due to the ripple effect of CRISPR technology, interest in the future market is increasing. In addition to disease treatment, as CRISPR technology, the market size of CRISPR is increasing over time in genome editing, genetic engineering, gene library, genetically modified food, CRISPR plasmid, human stem cell, cell line engineering, etc. R&D is being actively carried out in order to commercialize technology and preoccupy the advantage. Accordingly, while various application studies for Cas9 CRISPR technology are being conducted from animal cells to microorganisms, research on approaches suitable for cyanobacteria are also being actively conducted. As an example, based on the difference between Cas9 and Cas12a proteins, Synechocystis sp. A study has been reported to monitor gene regulation expression and survival of the strain in PCC 6803. In this trend, it is urgent to develop a gene tool such as a CRISPR gene expression control system that can control the flow of metabolic engineering to maximize the use and efficiency of carbon dioxide photoconversion. With the active development of synthetic biology technology for useful substances through carbon dioxide immobilization based on photosynthetic ability using solar energy, efficient photoconversion biological access of cyanobacteria capable of genetic recombination is an economical method that can occur in the culture of microbial strains other than photosynthesis. It is a technology that can overcome limitations. While the study of the molecular mechanism of metabolic flow in cyanobacteria has not been clearly identified, the application of metabolic engineering and systems biology techniques is highly required. In addition, the existing gene introduction method in cyanobacteria takes a long time and has a low efficiency of introducing foreign genes, and the Cas9 CRISPR protein gene regulation system has a growth inhibition risk in the study of essential growth genes of cyanobacteria. . In addition, it has been reported that the Cas9 protein CRISPR system is toxic to cyanobacterial strains.

본 발명의 목적은 유전자 발현 억제용 조성물을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a composition for inhibiting gene expression.

또한, 본 발명의 목적은 유전자 발현 억제용 재조합 벡터를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a recombinant vector for suppressing gene expression.

또한, 본 발명의 목적은 유전자 발현 억제용 키트를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a kit for suppressing gene expression.

아울러, 본 발명의 목적은 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법을 제공하는 것이다.In addition, it is an object of the present invention to provide a method for inhibiting the expression of a target gene.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 dCas12a 및 crRNA를 포함하는 유전자 발현 억제용 조성물을 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention provides a composition for inhibiting gene expression comprising dCas12a and crRNA.

또한, 본 발명은 dCas12a를 암호화하는 핵산 서열, crRNA를 암호화하는 핵산 서열 및 프로모터를 포함하는 유전자 발현 억제용 재조합 벡터를 제공한다.In addition, the present invention provides a recombinant vector for suppressing gene expression comprising a nucleic acid sequence encoding dCas12a, a nucleic acid sequence encoding crRNA, and a promoter.

또한, 본 발명은 상기 조성물 또는 벡터를 포함하는 유전자 발현 억제용 키트를 제공한다.In addition, the present invention provides a kit for inhibiting gene expression comprising the composition or vector.

아울러, 본 발명은 상기 벡터를 형질전환하는 단계를 포함하는 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a method for inhibiting the expression of a target gene comprising the step of transforming the vector.

본 발명의 크리스퍼-dCas12a 벡터 시스템의 크리스퍼 간섭을 통한 유전자 발현 억제 용도는 시아노박테리아 타겟형 시스템이므로, 이를 친환경적으로 이산화탄소를 저감 및 제거하기 위한 이산화탄소 고효율 광전화에 유용한 물질의 대사 흐름을 조절하는데 이용될 수 있으며, 종래의 유전자 발현시스템에 비해 시간 제약이 적고 경제성이 우수하며, 시아노박테리아에서 독성이 감소되므로 생산성에 유리한 특성이 있으므로, 이를 대사공학 연구에도 활용할 수 있는 효과가 있다.The use of the CRISPR-dCas12a vector system of the present invention for inhibiting gene expression through CRISPR interference is a cyanobacterial target system, so it regulates the metabolic flow of substances useful for high-efficiency photoconversion of carbon dioxide to reduce and remove carbon dioxide in an environmentally friendly manner It can be used for this purpose, has less time constraint compared to the conventional gene expression system, has excellent economic feasibility, and has advantageous properties for productivity because toxicity in cyanobacteria is reduced, so it has the effect of being able to utilize it for metabolic engineering research.

도 1은 본 발명의 시아노박테리아 유전자 발현 조절 벡터의 모식도를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 벡터의 crRNA에서 DR(direct repeat)의 길이 (19nt, 23nt 또는 36nt)에 따른 시아노박테리아 균주에서의 타겟 유전자의 발현 저해 정도를 확인한 도이다.
도 3은 본 발명의 벡터의 crRNA에서 프로토스페이서의 방향성 (T 가닥 방향 또는 NT 가닥 방향)에 따른 시아노박테리아 균주에서의 타겟 유전자의 발현 저해 정도를 확인한 도이다.
도 4는 본 발명의 벡터의 크리스퍼 dCas12a 시스템 구현을 시아노박테리아의 표현형을 통해 확인한 도이다:
a: 크리스퍼 dCas12a 단백질의 타겟 유전자 발현 저해 기전 모식도;
b: nbl A 유전자의 발현 정도에 따른 표현형; 및
c: dCas12a의 mRNA 발현 수준.
도 5는 본 발명의 벡터의 멀티 유전자 발현 저해 효과를 확인한 도이다:
a: 벡터 내의 멀티 타겟 유전자 어레이(array) 모식도;
b: nbl A 유전자의 발현 정도에 따른 표현형;
c: 형광 세기로 확인한 eyfp 유전자 발현 저해 정도; 및
d: 형광 세기로 확인한 gfp 유전자 발현 저해 정도.
1 is a diagram showing a schematic diagram of a cyanobacterial gene expression control vector of the present invention.
2 is a view confirming the degree of inhibition of the expression of a target gene in a cyanobacterial strain according to the length (19nt, 23nt or 36nt) of the DR (direct repeat) in the crRNA of the vector of the present invention.
3 is a diagram confirming the degree of inhibition of the expression of a target gene in a cyanobacterial strain according to the direction (T strand direction or NT strand direction) of the protospacer in the crRNA of the vector of the present invention.
Figure 4 is a diagram confirming the CRISPR dCas12a system implementation of the vector of the present invention through the phenotype of cyanobacteria:
a: Schematic diagram of the mechanism of inhibition of target gene expression of CRISPR dCas12a protein;
b: phenotype according to the expression level of the nbl A gene; and
c: mRNA expression level of dCas12a.
5 is a diagram confirming the multi-gene expression inhibitory effect of the vector of the present invention:
a: A schematic diagram of a multi-target gene array in a vector;
b: phenotype according to the expression level of the nbl A gene;
c: degree of inhibition of eyfp gene expression as determined by fluorescence intensity; and
d: The degree of inhibition of gfp gene expression as determined by fluorescence intensity.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구현예로 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 다만, 하기 구현예는 본 발명에 대한 예시로 제시되는 것으로, 당업자에게 주지 저명한 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 수 있고, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다. 본 발명은 후술하는 특허청구범위의 기재 및 그로부터 해석되는 균등 범주 내에서 다양한 변형 및 응용이 가능하다. Hereinafter, the present invention will be described in detail as an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments are presented as examples of the present invention, and when it is determined that detailed descriptions of well-known techniques or configurations known to those skilled in the art may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description may be omitted, and , the present invention is not limited thereby. Various modifications and applications of the present invention are possible within the scope of equivalents interpreted therefrom and the description of the claims to be described later.

또한, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, the terms used in this specification are terms used to properly express the preferred embodiment of the present invention, which may vary according to the intention of a user or operator, or customs in the field to which the present invention belongs. Accordingly, definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification. Throughout the specification, when a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included, rather than excluding other components, unless otherwise stated.

본 발명에서 사용되는 모든 기술용어는, 달리 정의되지 않는 이상, 본 발명의 관련 분야에서 통상의 당업자가 일반적으로 이해하는 바와 같은 의미로 사용된다. 또한 본 명세서에는 바람직한 방법이나 시료가 기재되나, 이와 유사하거나 동등한 것들도 본 발명의 범주에 포함된다. 본 명세서에 참고문헌으로 기재되는 모든 간행물의 내용은 본 발명에 통합된다.All technical terms used in the present invention, unless otherwise defined, have the meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art of the present invention. In addition, although preferred methods and samples are described herein, similar or equivalent ones are also included in the scope of the present invention. The contents of all publications herein incorporated by reference are incorporated herein by reference.

일 측면에서, 본 발명은 DNA 절단 활성이 불활성화된(nuclease-deactivated) Cas12a 단백질(dCas12a); 및 반복적인 염기 서열(direct repeat, DR) 및 프로토스페이서(protospacer)를 포함하는 crRNA(CRISPR RNA)를 포함하는 유전자 발현 억제용 조성물에 관한 것이다.In one aspect, the present invention is a DNA cleavage activity is inactivated (nuclease-deactivated) Cas12a protein (dCas12a); And it relates to a composition for suppressing gene expression comprising a crRNA (CRISPR RNA) comprising a repetitive nucleotide sequence (direct repeat, DR) and a protospacer.

일 구현예에서, dCas12a는 서열번호 1의 아미노산을 포함할 수 있다.In one embodiment, dCas12a may comprise the amino acid of SEQ ID NO: 1.

일 구현예에서, 반복적인 염기 서열은 10nt 내지 46nt의 길이일 수 있으며, 15 내지 22nt의 길이인 것이 더욱 바람직하며, 19nt 길이인 것이 가장 바람직하다.In one embodiment, the repetitive nucleotide sequence may be 10 nt to 46 nt in length, more preferably 15 to 22 nt in length, and most preferably 19 nt in length.

일 구현예에서, 주형 DNA의 T 가닥 방향의 프로토스페이서일 수 있다.In one embodiment, it may be a protospacer in the T strand direction of the template DNA.

일 구현예에서, 상기 유전자 발현 억제용 조성물은 시아노박테리아의 유전자 발현 억제용 조성물일 수 있으며, 시아노박테리아는 시네코코커스 일롱게투스(Synechococcus elongatus)일 수 있다.In one embodiment, the composition for suppressing gene expression may be a composition for suppressing gene expression of cyanobacteria, and the cyanobacteria may be Synechococcus elongatus.

일 구현예에서, crRNA는 서로 다른 반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복될 수 있으며, 상기 프로토스페이서가 서로 상이한 둘 이상의 타겟 유전자에 상보적일 수 있고, 다중 유전자 발현을 동시에 억제할 수 있다.In one embodiment, in the crRNA, two or more different repetitive nucleotide sequences and protospacers may be sequentially repeated, the protospacers may be complementary to two or more different target genes, and multiple gene expression may be simultaneously inhibited. have.

본 발명에서, 반복적인 염기 서열(direct repeat, DR) 및 타겟 DNA와 혼성화하는 핵산인 프로토스페이서를 반복적으로 연결하고, 각각의 반복적인 염기 서열 및/또는 프로토스페이서를 목적하는 유전자에 적합하도록 변형함에 따라 다중 유전자를 억제하는 crRNA를 제작할 수 있다. 상기 crRNA는 타겟 DNA와 혼성화될 수 있다. In the present invention, by repeatedly linking a protospacer, which is a nucleic acid that hybridizes with a repetitive nucleotide sequence (direct repeat, DR) and a target DNA, and modifying each repetitive nucleotide sequence and/or protospacer to suit the desired gene. It is possible to construct crRNA that suppresses multiple genes. The crRNA may hybridize with the target DNA.

본 발명에서 사용되는 용어, "프로토스페이서"는 타겟 DNA와 혼성화되는 핵산 서열을 의미한다.As used herein, the term “protospacer” refers to a nucleic acid sequence that hybridizes with a target DNA.

본 발명에서 사용되는 용어, "혼성화"는 하나 이상의 핵산이 반응하여, 복합체를 형성하고, 이 복합체는 핵산 잔기의 염기 사이의 수소 결합을 통해 안정화되는 반응을 지칭한다.As used herein, the term "hybridization" refers to a reaction in which one or more nucleic acids react to form a complex, and the complex is stabilized through hydrogen bonding between bases of nucleic acid residues.

본 발명에서 사용되는 용어, "발현"은 핵산이 DNA 주형으로부터(예를 들어, mRNA 또는 기타 RNA 전사물로) 전사되는 과정 및/또는 이후에 전사된 mRNA가 펩티드, 폴리펩티드 또는 단백질로 번역되는 과정을 지칭한다. As used herein, the term "expression" refers to the process by which a nucleic acid is transcribed from a DNA template (eg, into mRNA or other RNA transcript) and/or the process by which the transcribed mRNA is subsequently translated into a peptide, polypeptide or protein. refers to

본 발명에서 사용되는 용어, "절단"은 핵산 분자의 공유 결합 백본(covalent backbone)의 파손(breakage)을 의미한다.As used herein, the term “cleavage” refers to breakage of a covalent backbone of a nucleic acid molecule.

본 발명의 유전자 발현 억제용 조성물은 DNA 절단 활성이 불활성화된(nuclease-deactivated) Cas12a 단백질(dCas12a)을 암호화하는 DNA를 포함하는 재조합 벡터 및 crRNA를 암호화하는 DNA를 포함하는 재조합 벡터의 형태로 세포 또는 유기체에 도입되거나, dCas12a 단백질 및 crRNA를 포함하는 혼합물 또는 이들이 복합체를 이루는 리보핵산단백질 형태로 세포 또는 유기체에 도입되거나, dCas12a 단백질 및 crRNA를 함께 포함하는 벡터로 세포 또는 유기체에 도입될 수 있다.The composition for inhibiting gene expression of the present invention is in the form of a recombinant vector containing DNA encoding a Cas12a protein (dCas12a) in which DNA cleavage activity is inactivated (nuclease-deactivated) and a recombinant vector containing DNA encoding crRNA cells. Alternatively, it may be introduced into an organism, introduced into a cell or organism in the form of a mixture comprising dCas12a protein and crRNA or a ribonucleic acid protein forming a complex thereof, or may be introduced into a cell or organism as a vector including dCas12a protein and crRNA together.

본 발명에서, 상기 crRNA의 구체적 서열은 Cas12a 단백질의 종류(유래 미생물)에 따라서 적절히 선택할 수 있다.In the present invention, the specific sequence of the crRNA may be appropriately selected according to the type of Cas12a protein (derived microorganism).

본 발명에서, 상기 Cas12a 단백질 등의 엔도뉴클레아제는 미생물에서 분리된 것 또는 재조합적 방법 또는 합성적 방법으로 비자연적 생산된 것(non-naturally occurring)일 수 있다. 상기 엔도뉴클레아제는 세포의 핵 내 전달을 위하여 통상적으로 사용되는 요소를 N-말단 또는 C-말단(또는 이를 암호화하는 핵산 분자의 5' 말단 또는 3' 말단)에 추가로 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 엔도뉴클레아제 단백질은 정제된 단백질 형태로 사용되거나, 이를 암호화하는 DNA, 또는 상기 DNA를 포함하는 재조합 벡터의 형태로 사용될 수 있다.In the present invention, the endonuclease such as the Cas12a protein may be isolated from a microorganism or non-naturally occurring by a recombinant method or a synthetic method. The endonuclease may further include an element commonly used for intranuclear delivery of cells at the N-terminus or C-terminus (or at the 5' end or 3' end of the nucleic acid molecule encoding it). , but not limited thereto. The endonuclease protein may be used in the form of a purified protein, DNA encoding it, or a recombinant vector containing the DNA.

상기 표적 DNA의 상류(upstream)에 TTN (A 또는 C)으로 이루어진 PAM(protospacer adjacent motif)을 더 포함할 수 있다.It may further include a protospacer adjacent motif (PAM) consisting of TTN (A or C) upstream of the target DNA.

본 발명에서 사용되는 용어, "상류(upstream)"는 염기 서열의 특정 위치를 기준으로, 5' 방향쪽에 위치하는 서열을 의미하며, "하류(downstream)"은 염기 서열의 특정 위치를 기준으로, 3' 방향쪽에 위치하는 서열을 의미한다.As used herein, the term "upstream" refers to a sequence located in the 5' direction with respect to a specific position of the nucleotide sequence, and "downstream" is based on a specific position of the nucleotide sequence, It refers to a sequence located in the 3' direction.

일 측면에서, 본 발명은 DNA 절단 활성이 불활성화된 Cas12a 단백질(dCas12a)을 암호화하는 핵산 서열; 반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서를 포함하는 crRNA를 암호화하는 핵산 서열; 및 상기 핵산 서열에 작동 가능하게 연결된 프로모터를 포함하는 유전자 발현 억제용 재조합 벡터에 관한 것이다.In one aspect, the present invention provides a nucleic acid sequence encoding a Cas12a protein (dCas12a) having inactivated DNA cleavage activity; a nucleic acid sequence encoding a crRNA including a repetitive nucleotide sequence and a protospacer; And it relates to a recombinant vector for suppressing gene expression comprising a promoter operably linked to the nucleic acid sequence.

일 구현예에서, dCas12a를 암호화하는 핵산 서열은 서열번호 2의 염기서열을 포함할 수 있다.In one embodiment, the nucleic acid sequence encoding dCas12a may include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2.

일 구현예에서, crRNA는 서로 다른 반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복됨으로써 다중 유전자 발현을 동시에 억제할 수 있다.In one embodiment, the crRNA may simultaneously inhibit multiple gene expression by sequentially repeating two or more different repetitive nucleotide sequences and protospacers.

일 구현예에서, 본 발명의 벡터는 시아노박테리아용 유전자 발현 억제용 재조합 벡터In one embodiment, the vector of the present invention is a recombinant vector for inhibiting gene expression for cyanobacteria

일 구현예에서, 반복적인 염기 서열은 10nt 내지 46nt의 길이일 수 있으며, 19nt 길이인 것이 더욱 바람직하다.In one embodiment, the repetitive nucleotide sequence may be 10 nt to 46 nt in length, more preferably 19 nt in length.

일 구현예에서, 주형 DNA의 T 가닥 방향의 프로토스페이서일 수 있다.In one embodiment, it may be a protospacer in the T strand direction of the template DNA.

본 발명에서, 핵산 서열은 "외생성"일 수 있으며, 이는 벡터가 유입되는 박테리아에 이종이거나, 서열이 박테리아의 서열과는 상동성이나, 서열이 통상적으로 발현되지 않는 박테리아 세포 핵산내에 위치한다는 것을 의미한다. 벡터는 플라스미드, 코스미드, 바이러스 (박테리오파아지, 동물 바이러스, 및 식물 바이러스), 및 인공 크로모좀 (예를 들어, YAC)를 포함한다. 당업자는 표준 재조합 기법을 통해 벡터를 잘 작제할 수 있을 것이다 (예를 들어, 본원에 참조로서 통합된 문헌 [Maniatis et al, 1989 and Ausubel et al, 1994] 참조).In the present invention, a nucleic acid sequence may be "exogenous", indicating that it is heterologous to the bacterium into which the vector is introduced, or that the sequence is homologous to the bacterium's sequence, but is located within a bacterial cell nucleic acid in which the sequence is not normally expressed. it means. Vectors include plasmids, cosmids, viruses (bacteriophages, animal viruses, and plant viruses), and artificial chromosomes (eg, YACs). Those skilled in the art will be well able to construct vectors via standard recombinant techniques (see, eg, Maniatis et al, 1989 and Ausubel et al, 1994, incorporated herein by reference).

본 발명에서, 용어 "발현 벡터"는 전사될 수 있는 RNA를 코딩하는 핵산을 포함하는 임의 유형의 유전자 작제물을 의미한다. 일부 경우에, RNA 분자는 단백질, 폴리펩티드 또는 펩티드로 번역된다. 또 다른 경우에, 이들 서열은 예를 들어, 안티센스 분자 또는 리보좀의 생성시 번역되지 않는다. 발현 벡터는 다양한 "조절 서열"을 함유할 수 있으며, 이는 특정 박테리아 세포에서 작동적으로 연결된 코딩 서열의 전사 및 가능하게는 번역에 필요한 핵산 서열이다. 전사 및 번역을 좌우하는 조절 서열 이외에, 벡터 및 발현 벡터는 다른 기능을 수행하며, 하기 기술된 핵산 서열을 함유할 수 있다.As used herein, the term "expression vector" refers to any type of genetic construct comprising a nucleic acid encoding an RNA capable of being transcribed. In some cases, RNA molecules are translated into proteins, polypeptides or peptides. In still other cases, these sequences are not translated, for example, upon generation of antisense molecules or ribosomes. Expression vectors may contain a variety of "regulatory sequences", which are nucleic acid sequences necessary for the transcription and possibly translation of an operably linked coding sequence in a particular bacterial cell. In addition to the regulatory sequences that govern transcription and translation, vectors and expression vectors perform other functions and may contain the nucleic acid sequences described below.

상기 주지된 바와 같이, 발현될 목적 생성물을 암호화하는 핵산은 각 박테리아 세포에 대한 적합한 발현 조절 서열에 작동적으로 연결될 수 있다. 이는 조정 서열 예컨대, 본 명세서에 걸쳐 기술된 조정 서열, 리보좀 결합 부위, 및 전사 종료 시그날을 포함할 수 있다.As noted above, the nucleic acid encoding the desired product to be expressed can be operably linked to appropriate expression control sequences for each bacterial cell. It can include regulatory sequences such as those described throughout this specification, ribosome binding sites, and transcription termination signals.

본 발명에서, 용어 "프로모터"는 전사의 개시 및 속도가 조절되는 핵산 서열의 영역인 조절 서열이다. 이는 유전자 엘리먼트를 함유할 수 있으며, 여기에 조정 단백질 및 분자 예컨대, RNA 중합효소 및 그밖의 전사 인자가 결합되어 핵산 서열의 특정 전사를 개시할 수 있다. 문구 "작동적으로 위치하는", "작동적으로 연결된", "조절하" 및 "전사 조절하에서"는 프로모터가 핵산 서열의 전사 개시 및/또는 발현을 조절하기 위해 핵산 서열과 관련하여 적당한 작용 부위 및/또는 방향으로 위치함을 의미한다. 프로모터는 일반적으로 RNA 합성을 위한 출발 부위를 정위시키는 기능을 하는 서열을 포함한다. 추가적인 프로모터 엘리먼트는 전사 개시 빈도를 조정한다. 전형적으로, 이는 출발 부위로부터 100bp 이하의 업스트림 영역에 위치하나, 많은 프로모터가 또한, 출발 부위의 다운스트림의 작용성 엘리먼트를 함유하는 것으로 밝혀졌다. 코딩 서열을 프로모터의 "조절하에" 있기 위해, 전사 해독 프레임의 전사 개시 부위의 5' 말단이 선택된 프로모터의 "다운스트림" (즉, 3')에 위치한다. "업스트림" 프로모터는 DNA의 전사를 자극하고, 암호화된 RNA의 발현을 촉진시킨다. 프로모터 엘리먼트 사이의 공간은 매우 다양할 수 있어서, 프로모터 기능은 엘리먼트들이 서로에 대해 역행되거나 이동하는 경우에도 보존된다. 프로모터에 따라, 개별 엘리먼트는 공동으로 또는 개별적으로 작용하여 전사를 활성화시키는 것임이 자명하다. 프로모터는 "인핸서"와 함께 사용될 수 있거나 없으며, 이는 핵산 서열의 전사 활성화와 관련된 시스-작용 조정 서열을 나타낸다. 프로모터는 핵산 서열과 자연적으로 관련되어 있을 수 있으며, 이는 코딩 세그먼트 및/또는 엑손의 업스트림에 위치한 5' 비코딩 서열을 분리함으로써 획득될 수 있다. 이러한 프로모터는 "내생성"으로서 불릴 수 있다. 유사하게는, 인핸서는 핵산 서열의 다운스트림 또는 업스트림에 위치한 핵산 서열과 자연적으로 관련된 것일 수 있다. 대안적으로, 천연 환경하에서 핵산 서열과 정상적으로 관련되지 않은 재조합 또는 이종 프로모터의 조절하에 코딩 핵산 세그먼트를 위치시킴으로써 특정 이점들이 달성될 수 있다. 재조합 또는 이종 인핸서, 오퍼레이터 또는 기타 조정 서열은 또한 이의 자연 환경에서의 핵산 서열과 정상적으로 관련되지 않은 인핸서, 오퍼레이터 또는 기타 조정 서열을 나타낸다. 이러한 프로모터, 인핸서, 오퍼레이트 또는 그밖의 조정 서열은 다른 유전자의 프로모터, 인핸서, 오퍼레이트 또는 그밖의 조정 서열, 임의의 다른 바이러스, 또는 원핵 세포 또는 진핵 세포로부터 분리된 프로모터, 인핸서, 오퍼레이터 또는 그 밖의 조정 서열, 및 "자연 발생적"이지 않은 즉, 발현을 변화시키는 상이한 전사 조정 영역의 상이한 엘리먼트 및/또는 변이를 함유하는 프로모터, 인핸서, 오퍼레이터 또는 그 밖의 조정 서열을 포함할 수 있다.As used herein, the term "promoter" is a regulatory sequence that is a region of a nucleic acid sequence that regulates the initiation and rate of transcription. It may contain genetic elements to which regulatory proteins and molecules such as RNA polymerase and other transcription factors can be bound to initiate specific transcription of a nucleic acid sequence. The phrases “operably located,” “operably linked,” “under control,” and “under transcriptional control,” refer to a promoter having an appropriate site of action in relation to a nucleic acid sequence for regulating the transcriptional initiation and/or expression of the nucleic acid sequence. and/or in a direction. Promoters generally include sequences that function to localize the starting site for RNA synthesis. Additional promoter elements control the frequency of transcription initiation. Typically, it is located in a region up to 100 bp from the start site, but it has been found that many promoters also contain functional elements downstream of the start site. In order for the coding sequence to be "under the control" of a promoter, the 5' end of the transcription initiation site of the transcriptional reading frame is located "downstream" (ie, 3') of the selected promoter. An “upstream” promoter stimulates transcription of DNA and expression of the encoded RNA. The spacing between promoter elements can vary so much that promoter function is preserved even when the elements are retrograde or move relative to each other. Depending on the promoter, it is self-evident that the individual elements act jointly or individually to activate transcription. A promoter may or may not be used in conjunction with an "enhancer", which represents a cis-acting regulatory sequence that is involved in the transcriptional activation of a nucleic acid sequence. A promoter may be naturally associated with a nucleic acid sequence, which may be obtained by isolating a 5' non-coding sequence located upstream of a coding segment and/or an exon. Such promoters may be referred to as “endogenous”. Similarly, an enhancer may be naturally associated with a nucleic acid sequence located downstream or upstream of the nucleic acid sequence. Alternatively, certain advantages may be achieved by placing the coding nucleic acid segment under the control of a recombinant or heterologous promoter not normally associated with the nucleic acid sequence under its natural environment. A recombinant or heterologous enhancer, operator or other regulatory sequence also refers to an enhancer, operator or other regulatory sequence not normally associated with a nucleic acid sequence in its natural environment. Such promoters, enhancers, operators, or other regulatory sequences may include promoters, enhancers, operators or other regulatory sequences of other genes, any other virus, or promoter, enhancer, operator or other regulatory sequence isolated from any other virus or prokaryotic or eukaryotic cell. regulatory sequences, and promoters, enhancers, operators or other regulatory sequences that are not "naturally occurring", ie, contain different elements and/or variations of different transcriptional regulatory regions that alter expression.

본 발명에서, 본 발명의 벡터를 함유하는 세포는 발현 벡터에 마커를 함유함으로써 실험관내 또는 생체내에서 확인될 수 있다. 이러한 마커는 세포에 확인가능한 변화를 부여하여 발현 벡터를 함유하는 세포를 용이하게 확인시켜 줄 것이다. 일반적으로, 선택 마커는 선택을 허용하는 특성을 부여하는 것이다. 양성 선택 마커는 마커의 존재하에 이의 선택을 가능하게 하는 것인 반면, 음성 선택 마커는 이의 존재로 인해 이의 선택을 방지하는 것이다. 양성 선택 마커의 예로는 약물 내성 마커가 있다. 일반적으로, 약물 선택 마커의 유입이 형질전환체의 클로닝 및 확인을 보조하며, 예를 들어, 클로르암페니콜, 에리트로마이신, 젠티마이신, 스펙티노마이신, 스트렙토마이신, 제오신 및 카나마이신에 대한 내성을 유여하는 유전자가 유용한 선택 마커이다. 영양요구체가 결여된 유전자에 의해 기능적으로 보완되는 보완 방법이 또한 이용된다. 수행 조건에 기초하여 형질전환체의 구별을 가능하게 하는 표현형을 부여하는 마커 이외에, 비색 형광 분석을 기초로 하는 GFP 및 YFP와 같은 스트리닝 마커를 포함하는 다른 유형의 마커가 또한 고려될 수 있다. 또한, 루시퍼라아제를 이용하는 마커가 리포터 유전자로서 이용될 수 있다. 당업자는 또한, 가능하게는 FACS 분석과 함께 면역학적 마커를 어떻게 이용할지에 대해 알 고 있을 것이다. 사용된 마커는 유전자 생성물을 암호화하는 핵산과 동시에 발현될 수 있는 한 그렇게 중요하지 않다. 또한, 선택 및 스크리닝 마커의 예는 당업자에게 널리 공지되어 있다.In the present invention, cells containing the vector of the present invention can be identified in vitro or in vivo by containing a marker in the expression vector. Such markers will confer an identifiable change to the cell to facilitate identification of a cell containing the expression vector. In general, a selection marker is one that imparts a property that permits selection. A positive selection marker is one that allows its selection in the presence of the marker, whereas a negative selection marker is one that prevents its selection due to its presence. An example of a positive selection marker is a drug resistance marker. In general, introduction of drug selection markers aids in the cloning and identification of transformants, e.g., resistance to chloramphenicol, erythromycin, gentimycin, spectinomycin, streptomycin, zeocin and kanamycin. Contributing genes are useful selection markers. Complementary methods in which an auxotroph is functionally complemented by a deficient gene are also used. In addition to markers conferring phenotypes that allow for the distinction of transformants based on performance conditions, other types of markers are also contemplated, including screening markers such as GFP and YFP based on colorimetric fluorescence analysis. Also, a marker using luciferase can be used as a reporter gene. The skilled artisan will also know how to use immunological markers, possibly in conjunction with FACS analysis. The marker used is not so critical as long as it can be expressed simultaneously with the nucleic acid encoding the gene product. In addition, examples of selection and screening markers are well known to those skilled in the art.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 상기 벡터를 포함하는 시아노박테리아의 유전자 발현 억제용 키트에 관한 것이다.In one aspect, the present invention relates to a kit for inhibiting gene expression of cyanobacteria comprising the vector of the present invention.

일 측면에서, 본 발명은 타겟 유전자에 상보적인 프로토스페이서를 포함하는 제 7항의 벡터를 제작하는 단계; 및 시아노박테리아에 상기 벡터를 형질전환하는 단계를 포함하는, 시아노박테리아에서 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법에 관한 것이다.In one aspect, the present invention comprises the steps of constructing the vector of claim 7 comprising a protospacer complementary to the target gene; And it relates to a method for inhibiting the expression of a target gene in cyanobacteria, comprising the step of transforming the vector into cyanobacteria.

일 구현예에서, 상기 벡터는 반복적인 염기 서열 및 하나 이상의 서로 다른 타겟 유전자에 상보적인 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복되는 crRNA를 포함함으로써 하나 이상의 서로 다른 타겟 유전자의 발현을 억제할 수 있다.In one embodiment, the vector may suppress the expression of one or more different target genes by including a crRNA in which a protospacer is sequentially repeated at least two repetitive base sequences and a protospacer complementary to one or more different target genes.

본 발명에 따른 상기 형질전환은 목적하는 유전자(핵산)를 유기체, 세포, 조직 또는 기관에 도입하는 어떤 방법도 포함되며, 당 분야에서 공지된 바와 같이 숙주 세포에 따라 적합한 표준 기술을 선택하여 수행할 수 있다. 이런 방법에는 전기충격유전자전달법(electroporation), 원형질 융합, 인산 칼슘(CaPO4) 침전, 염화칼슘(CaCl2) 침전, 실리콘 카바이드 섬유 이용한 교반, 아그로 박테리아 매개된 형질전환, PEG, 덱스트란 설페이트, 리포펙타민, 열충격법 등이 포함되나 이에 제한되지 않는다.The transformation according to the present invention includes any method of introducing a desired gene (nucleic acid) into an organism, cell, tissue or organ, and as is known in the art, it can be performed by selecting an appropriate standard technique according to the host cell. can These methods include electroporation, protoplast fusion, calcium phosphate (CaPO4) precipitation, calcium chloride (CaCl 2 ) precipitation, agitation using silicon carbide fibers, agrobacterium mediated transformation, PEG, dextran sulfate, lipofect. Tamine, thermal shock, and the like are included, but are not limited thereto.

일 측면에서, 본 발명은 본 발명의 유전자 발현 억제용 조성물을 세포 또는 유기체에 처리하는 단계를 포함하는 세포 또는 유기체에서 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법에 관한 것이다. In one aspect, the present invention relates to a method for inhibiting the expression of a target gene in a cell or organism, comprising the step of treating the cell or organism with the composition for inhibiting gene expression of the present invention.

일 구현예에서, 상기 세포는 원핵 세포일 수 있으며, 시아노박테리아일 수 있다.In one embodiment, the cell may be a prokaryotic cell, and may be a cyanobacteria.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 내용을 구체화하기 위한 것일 뿐 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.The present invention will be described in more detail through the following examples. However, the following examples are only for specifying the contents of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

실시예 1. 시아노박테리아 유전자 발현 조절 벡터 시스템 제작Example 1. Cyanobacterial gene expression control vector system construction

pTrc 프로모터 작동하에 유전자 발현가능한 pSe3Bb1c-GFP 벡터를 EcoRI 및 XhoI 처리한 뒤, BglⅡ 및 XhoI를 처리한 코돈 최적화된 dCas12a 단백질 코딩 유전자 단편을 라이게이션하여 삽입하였다 (pSe3Bb1c-dCas12a). 그 후, BglⅡ 및 XhoI를 처리한 crRNA (J23119, leader sequence, direct repeat, eyfp protospacer P1 및 terminator) 및 eyfpDNA 단편을 순차적으로 BamHI 및 XhoI를 처리한 pSe3Bb1c-dCas12a에 T4 라이게이즈를 이용하여 삽입함으로써 벡터 Syne dCas12a-guide crRNA E. coli DH10B pSyne7942-dCas12a-crRNA-eYFP를 제작하였다 (도 1).The pSe3Bblc-GFP vector capable of gene expression under the operation of the pTrc promoter was treated with EcoRI and XhoI, and then a codon-optimized dCas12a protein-coding gene fragment treated with BglII and XhoI was ligated and inserted (pSe3Bb1c-dCas12a). Then, BglII and XhoI-treated crRNA (J23119, leader sequence, direct repeat, eyfp protospacer P1 and terminator) and eyfpDNA fragment were sequentially inserted into pSe3Bb1c-dCas12a treated with BamHI and XhoI using T4 ligase. The vector Syne dCas12a-guide crRNA E. coli DH10B pSyne7942-dCas12a-crRNA-eYFP was constructed ( FIG. 1 ).

실시예 2. 타겟 유전자 발현 저해 최적화 crRNA 길이 선별Example 2. Target gene expression inhibition optimization crRNA length selection

crRNA의 DR(direct repeat) 길이에 따른 유전자 발현 저해 정도를 확인하기 위해, 19nt, 23nt 또는 36nt 길이의 DR을 가지는 각각 crRNA를 포함하도록 상기 실시예 1과 같이 Syne dCas12a-guide crRNA E. coli DH10B pSyne7942-dCas12a-crRNA-eYFP 벡터를 제작한 뒤, 이를 각각 시아노박테리아 (Synechococcus elongatus)에 도입하여 형질전환된 균주를 제작하였다. 제작된 세 종류의 형질전환 균주에서 eYFP의 형광 세기 및 dCas12a의 mRNA 발현 수준(전사 수준)을 비교한 결과, 19nt, 23nt 또는 36nt 길이의 DR을 가지는 각각 crRNA를 포함하는 벡터로 형질전환된 균주는 dCas12a 단백질만 발현하는 균주의 형광 세기보다 각각 78%, 63.7% 및 49.3% 감소되었으며, dCas12a의 mRNA 발현 수준도 각각 90%, 80% 및 80% 감소하여, 타겟 유전자의 발현을 가장 현저히 억제하는 crRNA의 길이 조건은 19nt으로 나타났다 (도 2). Syne dCas12a-guide crRNA E. coli DH10B pSyne7942 as in Example 1 to include crRNA each having a DR of 19nt, 23nt or 36nt in order to confirm the degree of gene expression inhibition according to the DR (direct repeat) length of crRNA. -dCas12a-crRNA-eYFP vector was prepared, and each of them was introduced into cyanobacteria (Synechococcus elongatus ) to prepare a transformed strain. As a result of comparing the fluorescence intensity of eYFP and the mRNA expression level (transcription level) of dCas12a in the three types of transformed strains, the strain transformed with a vector containing crRNA each having a DR of 19nt, 23nt or 36nt length was The fluorescence intensity of the strain expressing only the dCas12a protein was reduced by 78%, 63.7%, and 49.3%, respectively, and the mRNA expression level of dCas12a was also reduced by 90%, 80%, and 80%, respectively, so that the crRNA that most significantly inhibits the expression of the target gene The length condition was found to be 19 nt (Fig. 2).

실시예 3. 타겟 유전자 발현 저해 최적화 crRNA 방향성 선별Example 3. Target gene expression inhibition optimization crRNA directional selection

시아노박테리아 지놈상의 리포터 유전자 eYFP, dCas12a 및 crRNA의 크리스퍼 복합체를 이루기 위해 필수적인 프로토스페이서 (protospacer) (dCas12a 및 타겟 유전자의 인식 서열 PAM 5-TTN-3’후반부의 23bp 서열)의 방향 (주형 DNA의 T 가닥 또는 NT 가닥)에 따른 타겟 유전자의 발현 저해 효과를 형질전환 균주에서 eYFP의 형광 세기 및 dCas12a의 mRNA 발현 수준을 통해 비교한 결과, dCas12a 단백질만 발현한 균주의 형광 세기에 비해 T 가닥(strand) 방향인 경우 61.9% 감소하였고, NT 가닥 방향인 경우 29.7% 감소하였다. 또한, dCas12a의 mRNA 발현 수준도 각각 75.5% 및 53% 감소하여, crRNA의 프로토스페이서가 T 가닥의 방향일 때 시네코코스 일롱게투스 내 유전자 발현 저해를 NT 가닥 방향보다 현저히 억제하는 것으로 타났다 (도 3).The direction of the protospacer (23bp sequence at the end of the recognition sequence PAM 5-TTN-3' of dCas12a and the target gene) essential for forming the CRISPR complex of the reporter genes eYFP, dCas12a and crRNA on the cyanobacterial genome (template DNA) As a result of comparing the expression inhibitory effect of the target gene according to the T strand or NT strand of the transgenic strain through the fluorescence intensity of eYFP and the mRNA expression level of dCas12a, compared to the fluorescence intensity of the strain expressing only the dCas12a protein, the T strand ( strand) decreased by 61.9%, and in the case of NT strand, it decreased by 29.7%. In addition, the mRNA expression level of dCas12a also decreased by 75.5% and 53%, respectively, indicating that when the crRNA protospacer was in the T-strand direction, the inhibition of gene expression in Synecocos elongatus was significantly inhibited compared to the NT-strand direction (Fig. 3). ).

실시예 4. 시아노박테리아의 표현형을 통한 크리스퍼 dCas12a 시스템 구현 확인Example 4. Confirmation of CRISPR dCas12a system implementation through cyanobacterial phenotype

시네코코커스 일롱게투스 균주에서 틸라코이드 막 내의 광수확 색소(light harvest pigment)인 피코빌리솜(phycobilisome) 단백질 복합체는 광합성을 하는데 중요한 물질이나, 질소(N)가 부족한 환경에서는 상기 색소들을 분해하여 N을 얻기 위해 피코빌리솜 단백질 분해 프로테이즈(phycobilisome protein degradation protease) (코딩 유전자: nbl A)가 증가한다. 이와 같이 nbl A 유전자의 발현이 증가하면 시아노박테리아의 표현형은 밝은 노란색으로 변한다 (백화 현상, clorosis). 이에, 본 발명의 벡터를 이용한 크리스퍼 dCas12a 시스템이 잘 구현되는지 확인하기 위해, nbl A를 타겟으로 하는 크리스퍼 dCas12a-guide crRNA P2 또는 P2'를 포함하는 벡터로 형질전환한 균주의 표현형이, dCas12a 단백질만 포함된 균주 또는 야생형의 표현형보다 더 녹색으로 나타나 (도 4b), 본 발명의 크리스퍼 dCas12a 시스템이 시아노박테리아의 색상 변화 (백화 현상)을 저해하는 것을 알 수 있다. 또한, dCas12a의 mRNA 발현 수준도 98.2% 감소한 것으로 나타났다 (도 4c).The phycobilisome protein complex, a light harvest pigment in the thylakoid membrane in Synecococcus elongatus strain, is an important material for photosynthesis, but in an environment lacking nitrogen (N), it decomposes the pigments to produce N To obtain phycobilisome protein degradation protease (coding gene: nbl A ) is increased. As such, when the expression of the nbl A gene is increased, the cyanobacterial phenotype changes to bright yellow (chlorosis, clorosis). Therefore, in order to confirm whether the CRISPR dCas12a system using the vector of the present invention is well implemented, the phenotype of the strain transformed with the vector containing the CRISPR dCas12a-guide crRNA P2 or P2' targeting nbl A is dCas12a It appears more green than the strain or wild-type phenotype containing only the protein (Fig. 4b), indicating that the CRISPR dCas12a system of the present invention inhibits the color change (whitening phenomenon) of cyanobacteria. In addition, the mRNA expression level of dCas12a was also decreased by 98.2% (Fig. 4c).

실시예 5. 멀티 유전자 발현 저해 확인Example 5. Multi-gene expression inhibition confirmation

본 발명의 벡터가 멀티 유전자 발현 조절이 가능한지 확인하기 위해, 상기 실시예 1에서 제작한 벡터의 crRNA 부위에서 eyfp (P1), nblA (P2) 및 gfp (P3) 유전자를 타겟팅할 수 있도록 프로토스페이서를 array 1은 eyfp, array 2는 eyfp 및 nblA, 및 array 3는 eyfp, nblA 및 gfp의 타겟 유전자 프로토스페이서를 포함하도록 제작하고 (도 5a) 이들 각각을 형질전환한 시네코코커스 일롱게투스 균주들을 일정시간 배양한 후, dCas12a-crRNA 시스템을 작동시키기 위해 IPTG 유도시켜 각 균주들의 타겟 유전자 발현 저해 정도를 형광 세기 및 표현형 (nblA 유전자의 경우)으로 확인하였다. In order to confirm that the vector of the present invention is capable of multi-gene expression control, the protospacer was used to target the eyfp (P1), nblA (P2) and gfp (P3) genes in the crRNA region of the vector prepared in Example 1 above. Array 1 is eyfp, array 2 is eyfp and nblA, and array 3 is made to contain the target gene protospacers of eyfp, nblA and gfp (FIG. 5a) After time incubation, IPTG was induced to operate the dCas12a-crRNA system, and the degree of inhibition of target gene expression of each strain was confirmed by fluorescence intensity and phenotype (in the case of nblA gene).

그 결과, 표현형 (nblA crRNA P2)의 경우 N 결핍 조건에서 dCas12a 단백질만 포함된 균주 또는 야생형 균주에 비해 녹색을 띄고 있어, array 형태로 발현되는 crRNA array 2 및 3 모두 nblA 유전자의 발현이 억제된 것으로 나타났다 (도 5b). 또한, array 1 내지 3에 포함된 eyfp (eyfp crRNA P1)도 dCas12a 단백질만 포함된 균주 또는 야생형 균주에 비해 형광 세기가 각각 62.4%, 76.3% 및 76.2% 감소하는 것으로 나타나, array 형태로 발현되는 crRNA가 작동하는 것을 확인할 수 있었다 (도 5c). 또한, array 3에 포함된 gfp crRNA P3의 gfp 유전자 발현 저해도 형광으로 확인한 결과, dCas12a 단백질만 발현되는 균주보다 형광 세기가 81.3% 감소하는 것으로 나타났다 (도 5d). 이를 통해, array 형태로 존재하는 crRNA가 시아노박테리아 지놈 상의 멀티 타겟 유전자들의 발현을 저해하는 것을 알 수 있다. As a result, in the case of the phenotype (nblA crRNA P2), it was green compared to the strain containing only dCas12a protein or the wild-type strain under the N-deficient condition. appeared (Fig. 5b). In addition, eyfp (eyfp crRNA P1) included in arrays 1 to 3 also showed a 62.4%, 76.3% and 76.2% decrease in fluorescence intensity compared to the strain containing only the dCas12a protein or the wild-type strain, respectively. was confirmed to work (Fig. 5c). In addition, as a result of confirming the inhibition of gfp gene expression by gfp crRNA P3 included in array 3 by fluorescence, the fluorescence intensity was decreased by 81.3% compared to the strain expressing only the dCas12a protein ( FIG. 5d ). Through this, it can be seen that the crRNA present in the array form inhibits the expression of multi-target genes on the cyanobacterial genome.

<110> Research and Business Foundation SUNGKYUNKWAN UNIVERSITY <120> Compositon for inhibiting gene expression using CRISPRi <130> R-2019-0646-KR-1 <160> 2 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 1300 <212> PRT <213> Artificial Sequence <220> <223> dCas12a <400> 1 Met Ser Ile Tyr Gln Glu Phe Val Asn Lys Tyr Ser Leu Ser Lys Thr 1 5 10 15 Leu Arg Phe Glu Leu Ile Pro Gln Gly Lys Thr Leu Glu Asn Ile Lys 20 25 30 Ala Arg Gly Leu Ile Leu Asp Asp Glu Lys Arg Ala Lys Asp Tyr Lys 35 40 45 Lys Ala Lys Gln Ile Ile Asp Lys Tyr His Gln Phe Phe Ile Glu Glu 50 55 60 Ile Leu Ser Ser Val Cys Ile Ser Glu Asp Leu Leu Gln Asn Tyr Ser 65 70 75 80 Asp Val Tyr Phe Lys Leu Lys Lys Ser Asp Asp Asp Asn Leu Gln Lys 85 90 95 Asp Phe Lys Ser Ala Lys Asp Thr Ile Lys Lys Gln Ile Ser Glu Tyr 100 105 110 Ile Lys Asp Ser Glu Lys Phe Lys Asn Leu Phe Asn Gln Asn Leu Ile 115 120 125 Asp Ala Lys Lys Gly Gln Glu Ser Asp Leu Ile Leu Trp Leu Lys Gln 130 135 140 Ser Lys Asp Asn Gly Ile Glu Leu Phe Lys Ala Asn Ser Asp Ile Thr 145 150 155 160 Asp Ile Asp Glu Ala Leu Glu Ile Ile Lys Ser Phe Lys Gly Trp Thr 165 170 175 Thr Tyr Phe Lys Gly Phe His Glu Asn Arg Lys Asn Val Tyr Ser Ser 180 185 190 Asn Asp Ile Pro Thr Ser Ile Ile Tyr Arg Ile Val Asp Asp Asn Leu 195 200 205 Pro Lys Phe Leu Glu Asn Lys Ala Lys Tyr Glu Ser Leu Lys Asp Lys 210 215 220 Ala Pro Glu Ala Ile Asn Tyr Glu Gln Ile Lys Lys Asp Leu Ala Glu 225 230 235 240 Glu Leu Thr Phe Asp Ile Asp Tyr Lys Thr Ser Glu Val Asn Gln Arg 245 250 255 Val Phe Ser Leu Asp Glu Val Phe Glu Ile Ala Asn Phe Asn Asn Tyr 260 265 270 Leu Asn Gln Ser Gly Ile Thr Lys Phe Asn Thr Ile Ile Gly Gly Lys 275 280 285 Phe Val Asn Gly Glu Asn Thr Lys Arg Lys Gly Ile Asn Glu Tyr Ile 290 295 300 Asn Leu Tyr Ser Gln Gln Ile Asn Asp Lys Thr Leu Lys Lys Tyr Lys 305 310 315 320 Met Ser Val Leu Phe Lys Gln Ile Leu Ser Asp Thr Glu Ser Lys Ser 325 330 335 Phe Val Ile Asp Lys Leu Glu Asp Asp Ser Asp Val Val Thr Thr Met 340 345 350 Gln Ser Phe Tyr Glu Gln Ile Ala Ala Phe Lys Thr Val Glu Glu Lys 355 360 365 Ser Ile Lys Glu Thr Leu Ser Leu Leu Phe Asp Asp Leu Lys Ala Gln 370 375 380 Lys Leu Asp Leu Ser Lys Ile Tyr Phe Lys Asn Asp Lys Ser Leu Thr 385 390 395 400 Asp Leu Ser Gln Gln Val Phe Asp Asp Tyr Ser Val Ile Gly Thr Ala 405 410 415 Val Leu Glu Tyr Ile Thr Gln Gln Ile Ala Pro Lys Asn Leu Asp Asn 420 425 430 Pro Ser Lys Lys Glu Gln Glu Leu Ile Ala Lys Lys Thr Glu Lys Ala 435 440 445 Lys Tyr Leu Ser Leu Glu Thr Ile Lys Leu Ala Leu Glu Glu Phe Asn 450 455 460 Lys His Arg Asp Ile Asp Lys Gln Cys Arg Phe Glu Glu Ile Leu Ala 465 470 475 480 Asn Phe Ala Ala Ile Pro Met Ile Phe Asp Glu Ile Ala Gln Asn Lys 485 490 495 Asp Asn Leu Ala Gln Ile Ser Ile Lys Tyr Gln Asn Gln Gly Lys Lys 500 505 510 Asp Leu Leu Gln Ala Ser Ala Glu Asp Asp Val Lys Ala Ile Lys Asp 515 520 525 Leu Leu Asp Gln Thr Asn Asn Leu Leu His Lys Leu Lys Ile Phe His 530 535 540 Ile Ser Gln Ser Glu Asp Lys Ala Asn Ile Leu Asp Lys Asp Glu His 545 550 555 560 Phe Tyr Leu Val Phe Glu Glu Cys Tyr Phe Glu Leu Ala Asn Ile Val 565 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Thr Leu Lys Lys Tyr Lys 305 310 315 320 Met Ser Val Leu Phe Lys Gln Ile Leu Ser Asp Thr Glu Ser Lys Ser 325 330 335 Phe Val Ile Asp Lys Leu Glu Asp Asp Ser Asp Val Val Thr Thr Met 340 345 350 Gln Ser Phe Tyr Glu Gln Ile Ala Ala Phe Lys Thr Val Glu Glu Lys 355 360 365 Ser Ile Lys Glu Thr Leu Ser Leu Leu Phe Asp Asp Leu Lys Ala Gln 370 375 380 Lys Leu Asp Leu Ser Lys Ile Tyr Phe Lys Asn Asp Lys Ser Leu Thr 385 390 395 400 Asp Leu Ser Gln Gln Val Phe Asp Asp Tyr Ser Val Ile Gly Thr Ala 405 410 415 Val Leu Glu Tyr Ile Thr Gln Gln Ile Ala Pro Lys Asn Leu Asp Asn 420 425 430 Pro Ser Lys Lys Glu Gln Glu Leu Ile Ala Lys Lys Thr Glu Lys Ala 435 440 445 Lys Tyr Leu Ser Leu Glu Thr Ile Lys Leu Ala Leu Glu Glu Phe Asn 450 455 460 Lys His Arg Asp Ile Asp Lys Gln Cys Arg Phe Glu Glu Ile Leu Ala 465 470 475 480 Asn Phe Ala Ala Ile Pro Met Ile Phe Asp Glu Ile Ala Gln Asn Lys 485 490 495 Asp Asn Leu Ala Gln Ile Ser Ile Lys Tyr Gln Asn Gln Gly Lys Lys 500 505 510 Asp Leu Leu Gln Ala Ser Ala Glu Asp Asp Val Lys Ala Ile Lys Asp 515 520 525 Leu Leu Asp Gln Thr Asn Asn Leu Leu His Lys Leu Lys Ile Phe His 530 535 540 Ile Ser Gln Ser Glu Asp Lys Ala Asn Ile Leu Asp Lys Asp Glu His 545 550 555 560 Phe Tyr Leu Val Phe Glu Glu Cys Tyr Phe Glu Leu Ala Asn Ile Val 565 570 575 Pro Leu Tyr Asn Lys Ile Arg Asn Tyr Ile Thr Gln Lys Pro Tyr Ser 580 585 590 Asp Glu Lys Phe Lys Leu Asn Phe Glu Asn Ser Thr Leu Ala Asn Gly 595 600 605 Trp Asp Lys Asn Lys Glu Pro Asp Asn Thr Ala Ile Leu Phe Ile Lys 610 615 620 Asp Asp Lys Tyr Tyr Leu Gly Val Met Asn Lys Lys Asn Asn Lys Ile 625 630 635 640 Phe Asp Asp Lys Ala Ile Lys Glu Asn Lys Gly Glu Gly Tyr Lys Lys 645 650 655 Ile Val Tyr Lys Leu Leu Pro Gly Ala Asn Lys Met Leu Pro Lys Val 660 665 670 Phe Phe Ser Ala Lys Ser Ile Lys Phe Tyr Asn Pro Ser Glu Asp Ile 675 680 685 Leu Arg Ile Arg Asn His Ser Thr His Thr Lys Asn Gly Ser Pro Gln 690 695 700 Lys Gly Tyr Glu Lys Phe Glu Phe Asn Ile Glu Asp Cys Arg Lys Phe 705 710 715 720 Ile Asp Phe Tyr Lys Gln Ser Ile Ser Lys His Pro Glu Trp Lys Asp 725 730 735 Phe Gly Phe Arg Phe Ser Asp Thr Gln Arg Tyr Asn Ser Ile Asp Glu 740 745 750 Phe Tyr Arg Glu Val Glu Asn Gin Gly Tyr Lys Leu Thr Phe Glu Asn 755 760 765 Ile Ser Glu Ser Tyr Ile Asp Ser Val Val Asn Gln Gly Lys Leu Tyr 770 775 780 Leu Phe Gln Ile Tyr Asn Lys Asp Phe Ser Ala Tyr Ser Lys Gly Arg 785 790 795 800 Pro Asn Leu His Thr Leu Tyr Trp Lys Ala Leu Phe Asp Glu Arg Asn 805 810 815 Leu Gln Asp Val Val Tyr Lys Leu Asn Gly Glu Ala Glu Leu Phe Tyr 820 825 830 Arg Lys Gln Ser Ile Pro Lys Lys Ile Thr His Pro Ala Lys Glu Ala 835 840 845 Ile Ala Asn Lys Asn Lys Asp Asn Pro Lys Lys Glu Ser Val Phe Glu 850 855 860 Tyr Asp Leu Ile Lys Asp Lys Arg Phe Thr Glu Asp Lys Phe Phe Phe 865 870 875 880 His Cys Pro Ile Thr Ile Asn Phe Lys Ser Ser Gly Ala Asn Lys Phe 885 890 895 Asn Asp Glu Ile Asn Leu Leu Leu Lys Glu Lys Ala Asn Asp Val His 900 905 910 Ile Leu Ser Ile Ala Arg Gly Glu Arg His Leu Ala Tyr Tyr Thr Leu 915 920 925 Val Asp Gly Lys Gly Asn Ile Ile Lys Gln Asp 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Lys Trp Thr Ile Ala Ser Phe Gly Ser Arg Leu Ile 1140 1145 1150 Asn Phe Arg Asn Ser Asp Lys Asn His Asn Trp Asp Thr Arg Glu Val 1155 1160 1165 Tyr Pro Thr Lys Glu Leu Glu Lys Leu Leu Lys Asp Tyr Ser Ile Glu 1170 1175 1180 Tyr Gly His Gly Glu Cys Ile Lys Ala Ala Ile Cys Gly Glu Ser Asp 1185 1190 1195 1200 Lys Lys Phe Phe Ala Lys Leu Thr Ser Val Leu Asn Thr Ile Leu Gln 1205 1210 1215 Met Arg Asn Ser Lys Thr Gly Thr Glu Leu Asp Tyr Leu Ile Ser Pro 1220 1225 1230 Val Ala Asp Val Asn Gly Asn Phe Phe Asp Ser Arg Gln Ala Pro Lys 1235 1240 1245 Asn Met Pro Gln Asp Ala Asp Ala Asn Gly Ala Tyr His Ile Gly Leu 1250 1255 1260 Lys Gly Leu Met Leu Leu Gly Arg Ile Lys Asn Asn Gln Glu Gly Lys 1265 1270 1275 1280 Lys Leu Asn Leu Val Ile Lys Asn Glu Glu Tyr Phe Glu Phe Val Gln 1285 1290 1295 Asn Arg Asn Asn 1300 <210> 2 <211> 3903 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> dCas12a <400> 2 atgtctatat atcaagaatt tgtgaataaa tattctcttt ctaaaacgct tcgttttgaa 60 cttataccgc aagggaaaac gcttgaaaat ataaaagcgc 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acttaatttt 1800 gaaaattcta cgcttgcgaa tgggtgggat aaaaataaag aaccggataa tacggcgata 1860 ctttttataa aagatgataa atattatctt ggggtgatga ataaaaaaaa taataaaata 1920 tttgatgata aagcgataaa agaaaataaa ggggaagggt ataaaaaaat agtgtataaa 1980 cttcttccgg gggcgaataa aatgcttccg aaagtgtttt tttctgcgaa atctataaaa 2040 ttttataatc cgtctgaaga tatacttcgt atacgtaatc attctacgca tacgaaaaat 2100 gggtctccgc aaaaagggta tgaaaaattt gaatttaata tagaagattg tcgtaaattt 2160 atagattttt ataaacaatc tatatctaaa catccggaat ggaaagattt tgggtttcgt 2220 ttttctgata cgcaacgtta taattctata gatgaatttt atcgtgaagt ggaaaatcaa 2280 gggtataaac ttacgtttga aaatatatct gaatcttata tagattctgt ggtgaatcaa 2340 gggaaacttt atctttttca aatatataat aaagattttt ctgcgtattc taaagggcgt 2400 ccgaatcttc atacgcttta ttggaaagcg ctttttgatg aacgtaatct tcaagatgtg 2460 gtgtataaac ttaatgggga agcggaactt ttttatcgta aacaatctat accgaaaaaa 2520 ataacgcatc cggcgaaaga agcgatagcg aataaaaata aagataatcc gaaaaaagaa 2580 tctgtgtttg aatatgatct tataaaagat aaacgtttta cggaagataa attttttttt 2640 cattgtccga taacgataaa ttttaaatct tctggggcga ataaatttaa tgatgaaata 2700 aatcttcttc ttaaagaaaa agcgaatgat gtgcatatac tttctatagc gcgtggggaa 2760 cgtcatcttg cgtattatac gcttgtggat gggaaaggga atataataaa acaagatacg 2820 tttaatataa tagggaatga tcgtatgaaa acgaattatc atgataaact tgcggcgata 2880 gaaaaagatc gtgattctgc gcgtaaagat tggaaaaaaa taaataatat aaaagaaatg 2940 aaagaagggt atctttctca agtggtgcat gaaatagcga aacttgtgat agaatataat 3000 gcgatagtgg tgtttgaaga tttgaatttt gggtttaaac gtgggcgttt taaagtggaa 3060 aaacaagtgt atcaaaaact tgaaaaaatg cttatagaaa aacttaatta tcttgtgttt 3120 aaagataatg aatttgataa aacggggggg gtgcttcgtg cgtatcaact tacggcgccg 3180 tttgaaacgt ttaaaaaaat ggggaaacaa acggggataa tatattatgt gccggcgggg 3240 tttacgtcta aaatatgtcc ggtgacgggg tttgtgaatc aactttatcc gaaatatgaa 3300 tctgtgtcta aatctcaaga atttttttct aaatttgata aaatatgtta taatcttgat 3360 aaagggtatt ttgaattttc ttttgattat aaaaattttg gggataaagc ggcgaaaggg 3420 aaatggacga tagcgtcttt tgggtctcgt cttataaatt ttcgtaattc tgataaaaat 3480 cataattggg atacgcgtga agtgtatccg acgaaagaac ttgaaaaact tcttaaagat 3540 tattctatag aatatgggca tggggaatgt ataaaagcgg cgatatgtgg ggaatctgat 3600 aaaaaatttt ttgcgaaact tacgtctgtg cttaatacga tacttcaaat gcgtaattct 3660 aaaacgggga cggaacttga ttatcttata tctccggtgg cggatgtgaa tgggaatttt 3720 tttgattctc gtcaagcgcc gaaaaatatg ccgcaagatg cggatgcgaa tggggcgtat 3780 catatagggc ttaaagggct tatgcttctt gggcgtataa aaaataatca agaagggaaa 3840 aaacttaatc ttgtgataaa aaatgaagaa tattttgaat ttgtgcaaaa tcgtaataat 3900 tag 3903

Claims (16)

DNA 절단 활성이 불활성화된(nuclease-deactivated) Cas12a 단백질(dCas12a); 및
반복적인 염기 서열(direct repeat, DR) 및 프로토스페이서(protospacer)를 포함하는 crRNA(CRISPR RNA)를 포함하는 유전자 발현 억제용 조성물.
DNA cleavage activity is inactivated (nuclease-deactivated) Cas12a protein (dCas12a); and
A composition for suppressing gene expression comprising a crRNA (CRISPR RNA) comprising a repetitive nucleotide sequence (direct repeat, DR) and a protospacer.
제 1항에 있어서, 반복적인 염기 서열은 10nt 내지 46nt의 길이인 유전자 발현 억제용 조성물.The composition for inhibiting gene expression according to claim 1, wherein the repetitive nucleotide sequence is 10 nt to 46 nt in length. 제 1항에 있어서, 주형 DNA의 T 가닥 방향의 프로토스페이서인, 유전자 발현 억제용 조성물.The composition for inhibiting gene expression according to claim 1, which is a protospacer in the T strand direction of the template DNA. 제 1항에 있어서, 시아노박테리아에서 유전자 발현을 억제하기 위한, 유전자 발현 억제용 조성물.The composition for inhibiting gene expression according to claim 1, for inhibiting gene expression in cyanobacteria. 제 1항에 있어서, crRNA는 서로 다른 반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복되는, 유전자 발현 억제용 조성물.The composition for inhibiting gene expression according to claim 1, wherein in the crRNA, two or more different repetitive nucleotide sequences and protospacers are sequentially repeated. 제 5항에 있어서, 다중 유전자 발현을 동시에 억제할 수 있는, 유전자 발현 억제용 조성물.The composition for inhibiting gene expression according to claim 5, which can simultaneously inhibit multiple gene expression. DNA 절단 활성이 불활성화된 Cas12a 단백질(dCas12a)을 암호화하는 핵산 서열;
반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서를 포함하는 crRNA를 암호화하는 핵산 서열; 및
상기 핵산 서열에 작동 가능하게 연결된 프로모터를 포함하는 유전자 발현 억제용 재조합 벡터.
a nucleic acid sequence encoding a Cas12a protein (dCas12a) having inactivated DNA cleavage activity;
a nucleic acid sequence encoding a crRNA including a repetitive nucleotide sequence and a protospacer; and
A recombinant vector for suppressing gene expression comprising a promoter operably linked to the nucleic acid sequence.
제 7항에 있어서, crRNA는 서로 다른 반복적인 염기 서열 및 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복되는, 유전자 발현 억제용 재조합 벡터.The recombinant vector for inhibiting gene expression according to claim 7, wherein in the crRNA, two or more different repetitive nucleotide sequences and protospacers are sequentially repeated. 제 8항에 있어서, 다중 유전자 발현을 동시에 억제할 수 있는, 유전자 발현 억제용 재조합 벡터.The recombinant vector for inhibiting gene expression according to claim 8, which is capable of simultaneously inhibiting expression of multiple genes. 제 7항에 있어서, 시아노박테리아용 유전자 발현 억제용 재조합 벡터. The recombinant vector for suppressing gene expression for cyanobacteria according to claim 7 . 제 7항에 있어서, 반복적인 염기 서열은 10nt 내지 46nt의 길이인, 유전자 발현 억제용 재조합 벡터.The recombinant vector for inhibiting gene expression according to claim 7, wherein the repetitive nucleotide sequence is 10 nt to 46 nt in length. 제 7항에 있어서, 주형 DNA의 T 가닥 방향의 프로토스페이서인, 유전자 발현 억제용 재조합 벡터.The recombinant vector for suppressing gene expression according to claim 7, which is a protospacer in the T strand direction of the template DNA. 제 1항의 조성물 또는 제 7항의 벡터를 포함하는, 유전자 발현 억제용 키트.A kit for suppressing gene expression, comprising the composition of claim 1 or the vector of claim 7. 1) 타겟 유전자에 상보적인 프로토스페이서를 포함하는 제 7항의 벡터를 제작하는 단계; 및
2) 세포 또는 유기체에 상기 벡터를 형질전환하는 단계를 포함하는, 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법.
1) constructing the vector of claim 7 including a protospacer complementary to the target gene; and
2) A method of inhibiting the expression of a target gene, comprising transforming the vector into a cell or organism.
제 14항에 있어서, 벡터는 반복적인 염기 서열 및 하나 이상의 서로 다른 타겟 유전자에 상보적인 프로토스페이서가 둘 이상 순차적으로 반복되는 crRNA를 포함하는, 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법.15. The method of claim 14, wherein the vector comprises a crRNA in which two or more sequentially repeated protospacers complementary to a repetitive nucleotide sequence and one or more different target genes are repeated. 제 15항에 있어서, 하나 이상의 서로 다른 타겟 유전자의 발현을 억제하는, 타겟 유전자의 발현을 억제하는 방법.16. The method of claim 15, which inhibits expression of one or more different target genes.
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