WO2013019052A2 - Escherichia genus microorganism lacking or having amplified ybbo gene and method for producing retinoid using same - Google Patents

Escherichia genus microorganism lacking or having amplified ybbo gene and method for producing retinoid using same Download PDF

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WO2013019052A2
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김선원
장희정
윤상활
하보경
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경상대학교산학협력단
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/52Genes encoding for enzymes or proenzymes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P23/00Preparation of compounds containing a cyclohexene ring having an unsaturated side chain containing at least ten carbon atoms bound by conjugated double bonds, e.g. carotenes

Definitions

  • the present invention relates to a microorganism of the genus Escherichia and a method for producing a retinoid using the microorganism.
  • Retinoids are a class of lipophilic isoprenoid molecules chemically associated with vitamin A.
  • the retinoid may be combined with an alcohol (eg retinol), aldehyde (eg retinal), carboxylic acid (eg retinoic acid), or ester (eg retinyl acetate) functional group to form ⁇ - It consists of inon rings and polyunsaturated side chains. They are known to play an essential role in human health, such as protecting eyesight, developing and regenerating bone, and antioxidant effects, and to reduce the risk of certain cancers.
  • alcohol eg retinol
  • aldehyde eg retinal
  • carboxylic acid eg retinoic acid
  • ester eg retinyl acetate
  • Retinoids have received great attention in recent years as effective cosmetic and pharmaceutical ingredients for wrinkle improvement and skin disease treatment.
  • the retinoid market is estimated to be around $ 16 billion worldwide.
  • Chemically synthesized retinoids are representative commercial raw materials.
  • Retinol is produced from acidification or hydrolysis of retinal chemically synthesized by reduction of pentadiene derivatives.
  • this chemical process has disadvantages such as complicated purification steps and formation of unwanted byproducts.
  • Animals produce retinoids from carotenoids obtained from fruits and vegetables, while plants cannot synthesize retinoids.
  • the entire route of retinoid synthesis is only possible in microorganisms comprising bacteriododocin or proteorodosin with retinal as a prosthetic group.
  • microorganisms produce a protein-binding form of retinal and are therefore not suitable for mass production of free retinoids.
  • enzymes for biological production, but no successful results.
  • biotechnological methods for retinoid production using metabolically transformed microorganisms there is a need for the development of biotechnological methods for retinoid production using metabolically transformed microorganisms.
  • Retinoids are chemically very unstable due to their reactive conjugated double bonds and are easily oxidized and isomerized by heat, oxygen and light. Retinoids are also readily degraded biologically through retinoic acid. Therefore, there is a need for a method of producing retinoids more efficiently.
  • a gene encoding YbbO protein is attenuated or deleted, or amplified, or a foreign gene having a homologous or greater than 80% homology with the nucleotide sequence of the gene is introduced to provide amplified Escherichia microorganism.
  • Another aspect provides a method of producing retinoids using this microorganism.
  • YbbO protein Another aspect is YbbO protein; Or an enzyme composition comprising a protein encoded by a gene having at least 80% homology with a nucleotide sequence of a gene encoding a YbbO protein.
  • a gene encoding the YbbO protein of a parent strain of Escherichia genus having retinoid production ability is attenuated or deleted, or amplified, or a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene is introduced.
  • the parent strain may be a wild type Escherichia spp microorganism having a retinoid producing ability or a transformed Escherichia spp microorganism.
  • Wild-type Escherichia microorganisms are known to have a MEP pathway as an intrinsic retinoid synthesis pathway.
  • the transformed Escherichia genus microorganism may be introduced with a gene associated with the intrinsic MEP pathway of retinoid synthesis, a gene associated with the foreign MVA pathway, or a combination thereof.
  • the MVA pathway gene may be a gene encoding an enzyme of the foreign mevalonate pathway involved in producing IPP from acetyl-CoA.
  • Fig. 1 is a diagram schematically showing the MEP pathway of retinal biosynthesis and the foreign MVA pathway.
  • the wild type Escherichia microorganism can be, for example, Escherichia coli.
  • the E. coli may be DH5 ⁇ , MG1655, BL21 (DE), S17-1, XL1-Blue, BW25113, or a combination thereof.
  • the parent strain is, for example, a gene encoding acetyl-CoA acetyltransferase / hydroxymethylglutaryl (HMG) -CoA reductase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 Gene encoding HMG-CoA synthase derived from Enterococcus faecalis, gene encoding mevalonate kinase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 3, Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 4 Gene encoding the phosphomevalonate kinase derived from, Gene encoding the mevalonate diphosphate decarboxylase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 5, Isopentenyl diphosphate from E.
  • HMG hydroxymethylglutaryl
  • the parent strain was transformed with the genes of SEQ ID NOs: 1 to 10, and also encoded the ⁇ -carotene monooxygenase from uncultured marine bacterium 66A03 of SEQ ID NO: 13, the mouse of SEQ ID NO: 14 Br-like protein 2 derived from Natronomonas pharaonis ATCC35678, a gene encoding ⁇ -carotene 15,15'-monooxygenase from Mus musculus : one or more genes selected from the group consisting of a gene encoding brp2) and a gene encoding ⁇ -carotene monooxygenase from Halobacterium salinarum ATCC700922 of SEQ ID NO: 16 or 17 It may have been switched.
  • the parent strain may be to produce a retinoid, which is further transformed with a gene encoding IPP isomerase from Haematococcus pluvialis of SEQ ID NO: 12.
  • the parent strain may be transformed with a gene encoding E. coli-derived 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) synthase (dxs) of SEQ ID NO: 11. Since DXP is an enzyme that corresponds to the rate determining step in the intrinsic MEP pathway, the additional gene encoding the DXP synthase allows microorganisms to produce high concentrations of ⁇ -carotene.
  • DXP E. coli-derived 1-deoxyxylulose-5-phosphate synthase
  • the parent strain is, for example, Escherichia coli DH5 ⁇ / pTDHB / pSNA (deposited on Jan. 2, 2008) or Escherichia coli DH5 ⁇ / pTDHBSR / pSNA on accession no. KCTC 11254BP (KOREAN COLLECTION FOR TYPE CULTURE) 1.
  • KCTC 11254BP KOREAN COLLECTION FOR TYPE CULTURE
  • E. coli DH5 ⁇ / pTDHBSR / pSNA can produce high productivity of retinoids from carbon sources in the medium.
  • the microorganism is Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 1 ( Enterococcus faecalis Gene encoding the acetyl-CoA acetyltransferase / hydroxymethylglutaryl (HMG) -CoA reductase derived from c), HMG-CoA synthase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 2, sequence Streptococcus pneumoniae (number 3 Streptococcus pneumoniae Gene encoding the mevalonate kinase derived from), phosphomevalonate kinase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 4, mevalonate diphosphate dekar from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 5 Gene encoding a carboxylase, isopentenyl diphosphate (IPP) isomerase derived from Escherichia coli of SEQ ID NO: 6, panto
  • Uncultured marine bacterium 66A03 of SEQ ID NO: 13 Gene encoding the ⁇ -carotene monooxygenase derived may be one having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 optimized for codon use in E. coli.
  • retinoids refers to a class of chemicals chemically related to vitamin A.
  • the structure of the retinoid consists of cyclic end groups, polyene side chains and polar end groups.
  • Many retinoids are chromophores.
  • Various retinoids can be produced by changing side chains and end groups.
  • the retinoid may be retinal, retinol, retinoic acid, retinyl acetate, or a combination thereof.
  • the retinoid may be an in vivo degradation product of retinal, retinol, retinoic acid, retinyl acetate, or a combination thereof.
  • the retinoid is a substance having a basic carbon number of 20, and the final carbon number may vary depending on the fatty acid auxiliary group to be bonded.
  • the final carbon number may be 22 for acetate bonding and 38 for oleic acid bonding.
  • YbbO protein may be a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23, which may be encoded by a gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24.
  • the foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene encoding the YbbO protein may have a nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 49 to 56.
  • the foreign gene has at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95% or at least 99% homology with the gene encoding the YbbO protein.
  • SEQ ID NO: 49 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 3666309 ybbO gene of Shigella sonnei Ss046, which is 100% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 50 is the nucleotide sequence of a gene having GENE ID: 8710313 ROD_05481 of Citrobacter rodentium ICC168 which is 92% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 51 shows Salmonella enterica subsp. 91% homology with the gene encoding YbbO protein herein. enterica serovar Typhimurium str.
  • GENE ID: 1247022 of LT2 is the nucleotide sequence of the ybbO gene.
  • SEQ ID NO: 52 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 11485505 ybbO gene of Enterobacter cloacae EcWSU1 which is 87% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 53 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 10792827 EAE_13085 gene of Enterobacter aerogenes KCTC 2190 with 84% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 54 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 6935503 KPK_4209 gene of Klebsiella pneumoniae 342, which is 83% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 55 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 11664596 KOX_13160 gene of Klebsiella oxytoca KCTC 1686 with 83% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
  • SEQ ID NO: 56 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 5548810 ESA_02773 gene of Cronobacter sakazakii ATCC BAA-894, which is 83% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
  • genes having the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 49 to 56 may encode proteins having the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 41 to 48, respectively, in the order described.
  • the retinal production capacity or the ratio of retinal in the retinoid may be increased.
  • the amplification of the YbbO gene or a foreign gene having a homology of 80% or more may increase the retinol production capacity or the ratio of retinol in the retinoid.
  • the amplification may be performed by introduction of a gene encoding a foreign retinol dehydrogenase.
  • the amplification may be performed by introduction of a foreign YbbO gene in one aspect.
  • the term “attenuation” refers to a decrease in the expression of the gene of interest compared to the parent strain.
  • deletion refers to the loss of expression of a gene of interest.
  • Such attenuation or deletion may be caused by mutations in the gene sequence, eg, substitutions, deletions, insertions or combinations thereof.
  • the attenuation or deletion may be caused by a change in the sequence of the gene regulatory moiety, eg, substitution, deletion, insertion or combination thereof.
  • amplification refers to an increase in gene copy and / or an increase in the expression level of a gene.
  • the amplification may be in one aspect by introducing a foreign gene or by increasing the number of copies of an endogenous gene.
  • a promoter or a ribosomal binding site (RBS) may be substituted to increase the expression level of the gene for the amplification.
  • Escherichia microorganism amplified by attenuation or deletion, or amplification of a gene encoding the YbbO protein of a parent strain of Escherichia sp., Or by introduction of a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene.
  • retinoids ie, retinal, retinol, retinyl ester, retinoic acid, or a combination thereof may have increased production capacity.
  • the microorganism may be a production capacity of at least one of retinoids, that is, retinal, retinol, retinyl ester, retinoic acid, or a combination thereof compared to the parent strain.
  • the parent strain was a gene encoding ethanolamine utilization protein E (EutE); A gene encoding Putrescine utilization pathway protein C (PuuC); Or a combination thereof may be a microorganism of the genus Escherichia that is further attenuated or deleted.
  • Ethanolamine-using protein E may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 19, and the gene encoding the coding may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21.
  • Putrescine pathway protein C may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 20, the gene encoding it may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 22.
  • Another aspect includes culturing the microorganism; And separating the retinoid from the culture.
  • the method includes culturing the microorganism described above.
  • the microorganism may be a microorganism of the genus Escherichia attenuated or deleted or amplified by the gene encoding the YbbO protein as described above, and the above-described information regarding the microorganism of the genus Escherichia may be applied to the microorganism of the present method.
  • the culturing may include culturing in a medium containing a lipophilic substance.
  • the lipophilic substance may be one having lipophilic as an organic compound having 8 to 50 carbon atoms.
  • the lipophilic material may be an alkane compound having 8 to 50 carbon atoms, a compound of Formula 1; A compound of Formula 2; Or combinations thereof:
  • R 2 Each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group
  • R 3 , R 4 and R 5 each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group).
  • Alkanes having 8 to 50 carbon atoms may be linear alkanes, branched alkanes, cyclic alkanes, or combinations thereof.
  • the alkane compound is, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 20, 8 to 16, 8 to 12, 8 to 10, 10 to 50, 10 to 46, 10 to 40, 10 to 36, 10 to 30, 10 to 26, 10 to 20, 10 to 16, 10 to 12, 10 to 50, 10 to 46, 12 to 50, 12 to 46, 12 to 36, It may be 12 to 30, 12 to 26, 12 to 20, or 12 to 16 alkane compound.
  • Straight alkanes contain 8 (octane), 10 (decane), 12 (dodecane), 14 (tetradecane), 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 alkanes, or a combination thereof.
  • Branched alkanes have 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 alkanes, Or combinations thereof.
  • Branched alkanes may be saturated analogs of terpene compounds. For example, it may be phytoscualan.
  • the combination of straight alkanes, branched alkanes, and cyclic alkanes may be mineral oil.
  • the mineral oil may be a mixture of alkanes having 15 to 40 carbon atoms from non-vegetable raw materials (minerals).
  • Alkanes having 15 to 40 carbon atoms include 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, It may be a mixture of two or more of alkanes of 36, 37, 38, 39, 40.
  • the mineral oil may be light mineral oil or heavy mineral oil.
  • Light mineral oils generally have a density of 880-920kg / m 3 and a specific gravity of 820-860 kg / m 3 at 20 ° C and a fluid viscosity of 14-18cst at 40 ° C.
  • By weight mineral oil (heavy mineral oil) is of generally a density of 920kg / m 3 and a specific gravity of 860 ⁇ 900 kg / m 3, liquid viscosity of 85cst at 65 ⁇ 40 °C at 20 °C material.
  • One And R 2 are each independently straight, branched or cyclic alkyl having 8 to 50 carbon atoms.
  • R One And R 2 are each independently alkyl having 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 or 50 Can be.
  • R 1 and R 2 each have 8 to 50 carbon atoms, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 20, 8 to 16, 8 to 12, 8 carbon atoms.
  • R 1 may be straight alkyl having 13 carbon atoms and R 2 may be isopropyl.
  • R 1 may be an ethylpentyl group and R 2 may be cetyl.
  • R 3 , R 4 and R 5 are each independently straight, branched or cyclic alkyl having 8 to 50 carbon atoms.
  • R 3 , R 4 , and R 5 are each having 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 or 50 alkyl.
  • the compound may have R 3 , R 4 , and R 5 , each having 8 to 50 carbon atoms, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 8 carbon atoms.
  • the lipophilic material may be octane, decane, dodecane, tetradecane, phytoscualan, mineral oil, isopropyl myristate, cetyl ethylhexanoate, dioctanoyl decanoyl glycerol, squalane, or a combination thereof.
  • lipophilic substances can increase the productivity of retinoids by microorganisms.
  • the lipophilic substance may be one that does not affect or grows little in the growth of microorganisms.
  • Cultivation may be in synthetic, semisynthetic, or complex culture media.
  • a culture medium a medium consisting of a carbon source, a nitrogen source, vitamins and minerals can be used.
  • a Man-Rogosa-Sharp (MRS) liquid medium or a liquid medium added with milk can be used.
  • Starch glucose, sucrose, galactose, fructose, glycerol, glucose or mixtures thereof may be used as the carbon source of the medium.
  • glycerol can be used as the carbon source.
  • nitrogen source ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, glutamic acid, casamino acid, yeast extract, peptone, tryptone, soybean meal or mixtures thereof may be used.
  • the mineral may be sodium chloride, dipotassium phosphate, magnesium sulfate or mixtures thereof.
  • the culture is in a fermentor, it is preferable to use glucose as the carbon source of the medium.
  • glucose is preferable to use in the case of in vitro culture.
  • glycerol is preferably used as the carbon source of the medium.
  • Each of the carbon source, nitrogen source, and mineral in the microbial culture medium may use, for example, 10 to 100 g, 5 to 40 g, and 0.5 to 4 g per liter.
  • the vitamin added to the conventional culture medium may be vitamin A, vitamin B, vitamin C, vitamin D, vitamin E or mixtures thereof.
  • the vitamin may be added to the conventional culture medium with the above-mentioned carbon source, nitrogen source, minerals, etc., or separately added to the medium prepared by sterilization.
  • Cultivation may be carried out under conventional E. coli culture conditions. Incubation is for example about 15-45 °C, for example 15-44 °C, 15-43 °C, 15-42 °C, 15-41 °C, 15-40 °C, 15-39 °C, 15-38 °C, 15-37 ° C, 15-36 ° C, 15-35 ° C, 15-34 ° C, 15-33 ° C, 15-32 ° C, 15-31 ° C, 15-30 ° C, 20-45 ° C, 20-44 ° C, 20-43 ° C, 20-42 ° C, 20-41 ° C, 20-40 ° C, 20-39 ° C, 20-38 ° C, 20-37 ° C, 20-36 ° C, 20-35 ° C, 20-34 ° C, 20-33 ° C, 20-32 ° C, 20-31 ° C, 20-30 ° C, 25-45 ° C, 20
  • Centrifugation or filtration may be performed to remove the culture medium in the culture and recover or remove only the concentrated cells, and this step may be performed according to the needs of those skilled in the art.
  • the concentrated cells can be preserved so as not to lose their activity by freezing or lyophilizing according to a conventional method.
  • the culture may be in a medium containing glycerol as a carbon source.
  • Glycerol may be the only carbon source in the medium.
  • 0.5-5.0% (w / v), e.g. 0.5-4.5% (w / v), 0.5-4.0% (w / v), 0.5-3.5% (w / v), 0.5-3.0% (w / v), 0.5-2.5% (w / v), 0.5-2.0% (w / v), 1-5.0% (w / v), 1-4.5% (w / v), 1-4.0% (w / v), 1-3.5% (w / v), 1-3.0% (w / v) or 1-2.5% (w / v) may be made in a medium containing glycerol.
  • the medium may be YT medium added with glycerol and arabinose.
  • YT medium may comprise 1.6 wt% tryptone, 1 wt% yeast
  • Cultivation may be performed in a culture medium in the presence of a lipophilic substance, for example, with a dodecane phase of a lipophilic substance placed on the surface of the medium. Cultivation can be carried out while being agitated.
  • 100 to 300 rpm for example, 100 to 280 rpm, 100 to 260 rpm, 100 to 240 rpm, 100 to 220 rpm, 100 to 200 rpm, 100 to 180 rpm, 100 to 160 rpm, 100 to 140 rpm, 100 to 120 rpm, 120 to 120 300 rpm, 120 to 280 rpm, 120 to 260 rpm, 120 to 240 rpm, 120 to 220 rpm, 120 to 200 rpm, 120 to 180 rpm, 120 to 160 rpm, 120 to 140 rpm, 150 to 300 rpm, 150 to 280 rpm, 150 to 260 rpm, 150 to 240 rpm, It may be stirred at 150 to 220 rpm, 150 to 200 rpm, 150 to 180 rpm, 140 to 160 rpm, 200 to 300 rpm, 200 to 280 rpm, 200 to 260 rpm, 200 to 240 rpm, 200 to 220 rpm, or
  • the lipophilic material such as dodecane
  • the lipophilic substance may be dispersed in a medium to increase the area in contact with the microorganisms, thereby allowing the retinoid to be efficiently separated from the cells during the cultivation, thereby stabilizing and / or lysing.
  • the retinoid production may peak at some point and then decrease. This may be because additional retinoid synthesis is stopped during the stagnant state of microbial growth, while its oxidative degradation occurs in the cell.
  • the produced retinoid may be absorbed onto the lipophilic substance such as dodecane before being degraded in the cell, thereby improving retinoid production.
  • the lipophilic material such as the dodecane phase, may be one that is hydrophobic and has low volatility for extraction of hydrophobic retinoids without affecting the cell growth of Escherichia microorganisms.
  • 2 shows the conversion of ⁇ -carotene to retinoids including retinal, retinol, retinoic acid, and retinyl esters.
  • the volume ratio of the medium to the lipophilic material is not limited to a specific range of ratios, for example, the volume ratio of the medium to the lipophilic material is 1: 0.1-3.0, 1: 0.2-3.0, 1: 0.5-3.0, 1: 1.0-3.0, 1: 1.5-3.0, 1: 2.0-3.0, 1: 2.5-3.0, 1: 0.2-2.5, 1: 0.2-2.0, 1: 0.2-1.5, 1: 0.2-1.0, 1: 0.2-0.5, 1: 0.5-2.5, 1: 0.5-2.0, 1: 0.5-1.5, 1: 0.5-1.0, 1: 0.8-2.5, 1: 0.8-2.0, 1: 0.8-1.5, 1: 0.8-1.2, 1: 0.8- 1.0 and the like are possible.
  • the medium comprises a concentration of about 2.0% glycerol, the genus Escherichia microorganism is E. coli DH5 ⁇ or MG1655, the culturing step is a culture medium of about 7 ml, about 29 °C It may be to.
  • the method also includes the step of separating the retinoid from the lipophilic phase.
  • separating the retinoids such as retinal, retinol, retinyl esters, or combinations thereof are well known in the art. For example, it can be separated by ion exchange chromatography, HPLC, or the like. Specifically, in order to obtain a high-purity product after extraction with a solvent such as acetone after recovering the cells may be separated and purified through HPLC or crystallization operation.
  • Retinoids are widely used as ingredients in cosmetics, food or medicine.
  • YbbO protein In another aspect, YbbO protein; Alternatively, the conversion of retinal to retinol may be promoted by adding an enzyme composition including a protein encoded by a gene having a homology of 80% or more with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein.
  • the YbbO protein may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23, and a protein encoded by a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein may be any one of SEQ ID NOs: 41 to 48. It may have any one amino acid sequence.
  • a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding YbbO protein is at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% homologous to the amino acid sequence of the gene encoding YbbO protein.
  • the YbbO protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 may be encoded by a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24, and the protein having the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41 to 48 may be any one of SEQ ID NOs: 49 to 56 It can be encoded by a gene having a nucleotide sequence of.
  • the enzyme composition including the YbbO protein may further include components included in conventional enzyme compositions such as solvents, stabilizers, and various additives.
  • a component that promotes the conversion of retinal to retinol other than the YbbO protein may be further included.
  • the genus Escherichia microorganism has increased retinoid production capacity.
  • certain products of the retinoids can be produced in increased proportions.
  • the method for producing a retinoid According to the method for producing a retinoid according to another aspect, it is possible to efficiently produce a retinoid. In addition, certain products of the retinoids can be produced in increased proportions.
  • the gene encoding the YbbO protein of the present invention is attenuated or deleted, or amplified, or a lipophilic microorganism of the genus Escherichia amplified by introducing a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein.
  • the retinoid can be produced more efficiently by culturing in a medium containing the substance to separate the retinoid from the lipophilic substance.
  • Retinoids obtained through the retinoid production method using the microorganism of the present invention can be widely used as a material for cosmetics, food, medicines, etc., if the effective production of specific retinoids for the manufacture of cosmetics, foods, medicines, etc. It is suitable to utilize the retinoid production method.
  • Fig. 1 is a diagram schematically showing the MEP pathway of retinal biosynthesis and the foreign MVA pathway.
  • FIG. 2 shows the conversion of ⁇ -carotene to retinoids including retinal, retinol, retinoic acid, and retinyl esters.
  • 3 is a diagram showing the effect of YbbO gene introduction on retinoid production.
  • 5 is a diagram showing the effect of eutE gene or puuC gene deletion on retinoid production.
  • FIG. 6 is a diagram showing retinoid production and cell growth according to dodecane volume of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in culture using a medium containing dodecane.
  • FIG. 7 is a diagram showing the distribution of retinoids according to incubation time and dodecane volume of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in culture using a medium containing dodecane as a percentage of each component relative to total retinoids. .
  • FIGS 10, 11 and 12 are diagrams showing the results of retinoid production, cell growth, and cell specific retinoids productivity of E. coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of various volumes of lightweight mineral oil.
  • FIG. 13 and 14 show the retinoid production and cell growth results of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of heavy mineral oil.
  • FIG. 15 and FIG. 16 show the retinoid production and cell growth results of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) when cultured by tilting the test tube in the presence of heavy mineral oil.
  • FIG. 17 shows cell growth and pH of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of a skin-friendly lipophilic substance.
  • FIGS 18 and 19 are diagrams showing the results of retinoid production of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) according to various kinds and amounts of skin-friendly lipophilic substances.
  • the YbbO gene was amplified or deleted in Escherichia coli DH5 ⁇ (pTDHBSR / pSNA) (Accession No. KCTC 11255BP), which has a retinoid producing ability, and the effect of the amplification or deletion on retinoid production was confirmed.
  • the pBBR1MCS2 (YbbO) plasmid was prepared by inserting the E. coli YbbO gene (SEQ ID NO: 24) into the KpnI and XhoI restriction sites of the pBBR1MCS2 plasmid.
  • pBBR1MCS2 (YbbO) plasmid was introduced into E. coli DH5 ⁇ (pTDHBSR / pSNA) by transformation to obtain E. coli DH5 ⁇ (pTDHBSR / pSNA / pBBR1MCS2-YbbO). This process is described in detail as follows.
  • Genomic DNA preparation, restriction enzyme cleavage, transformation and standard molecular biology techniques were performed as described in the literature (Sambrook and Russell 2001). PCR was performed using pfu DNA polymerase (Solgent Co., Korea) by its standard protocol.
  • the resulting strain was mixed with 5 mL of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and 5 mL of dodecane Incubated for 72 hours.
  • 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and 5 mL of dodecane Incubated for 72 hours.
  • the culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
  • DH5 ⁇ pTDHBSR / pSNA / pBBR1MCS2 into which a vector without the YbbO gene was introduced was used.
  • FIG. 3 is a diagram showing the effect of YbbO gene introduction on retinoid production.
  • the ratio of retinol and retinyl acetate in the total retinoids was increased in the YbbO transgenic strain (pBBR2-ybbO) compared to the control strain (pBBR1MCS-2).
  • Total retinoid production was not significantly different.
  • the retinal: retinol: retinyl acetate was 70 mg / L: 45 mg / L: 20 mg / L in the control group, but 21 mg / L: 67 mg / L: 39 mg / L in the YbbO gene strain.
  • retinyl acetate ratio in retinoid production by the YbbO transgenic strain is believed to be caused by an increase in the retinol ratio.
  • a small amount of retinal was produced during retinoid production by the YbbO transgenic strain.
  • E. coli DH5 ⁇ ⁇ ybbO strain was prepared according to the method of Datsenko and Wanner (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645).
  • kanamycin gene of pKD13 plasmid (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci USA, 97 (12): 6640-6645) PCR primers having nucleotide sequences of the upstream and downstream ends of the ybbO gene were prepared while binding.
  • the forward primer consists of 50bp nucleotide sequence upstream of the ybbO gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp
  • the reverse primer consists of 50bp nucleotide sequence downstream of the ybbO gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp.
  • the primers used are shown in Table 3. PCR reactions were carried out using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 28 and 29 as primers and pKD13 as a template.
  • the purified PCR reaction product was transformed into DH5 ⁇ competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colony PCR of colonies of kanamycin-resistant plate medium confirmed that the kanamycin gene replaced the ybbO gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the ybbO gene on the E. coli DH5 ⁇ chromosome.
  • the resulting strain was mixed with 5 mL of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and 5 mL of dodecane Incubated for 60 hours.
  • the culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
  • DH5 ⁇ pTDHBSR / pSNA
  • FIG. 4 shows the effect of YbbO gene deletion on retinoid production. As shown in FIG. 4, the total retinoid production was higher in the YbbO gene deletion strain (DH5 ⁇ ybbO) compared to the control strain (DH5 ⁇ ).
  • the retinal: retinol: retinyl acetate was 43 mg / L: 22 mg / L: 9.7 mg / L, but in the YbbO gene deletion strain, 65 mg / L: 25 mg / L: 9.5 mg / L It was.
  • the strains obtained can be used to produce retinoids with high retinal ratios.
  • retinoids having a high retinal ratio can be produced by deleting EutE, PuuC, or a combination thereof.
  • Example 2 Escherichia coli deleted from EutE gene and PuuC gene and retinoid production using the same
  • the EutE gene and PuuC gene were deleted from DH5 ⁇ (pTDHBSR / pSNA) (Accession No. KCTC 11255BP), a microorganism of the genus Escherichia, having a retinoid producing ability, and the effect of the deletion on retinoid production was confirmed.
  • PCR primers were prepared having the nucleotide sequences of the upstream and downstream ends of the EutE gene while binding.
  • the forward primer consists of 50bp nucleotide sequence upstream of the EutE gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp
  • the reverse primer consists of 50bp nucleotide sequence downstream of the EutE gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp.
  • the primers used are shown in Table 4 below. PCR reaction was performed using oligonucleotides of SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 33 as primers and pKD13 as a template.
  • the purified PCR reaction product was transformed into DH5 ⁇ competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colonies of kanamycin resistant plate medium were confirmed by colony PCR to determine whether the kanamycin gene replaced the EutE gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the EutE gene on the E. coli DH5 ⁇ chromosome.
  • PCR primers were prepared having the sequence of the upstream and downstream ends of the PuuC gene while binding.
  • the forward primer consists of 20bp of the upstream end of the PuuC gene followed by 20bp of chloramphenicol gene binding nucleotide sequence
  • the reverse primer consists of 20bp of the chloramphenicol gene binding base sequence of the downstream end of the PuuC gene.
  • the primers used are shown in Table 4 below. PCR reaction was carried out using oligonucleotides of SEQ ID NO: 36 and SEQ ID NO: 37 as primers and pKD3 as a template.
  • the purified PCR reaction product was transformed into DH5 ⁇ competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colonies of chloramphenicol resistant plate media were confirmed by colony PCR to determine whether the chloramphenicol gene replaced the PuuC gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the PuuC gene on the E. coli DH5 ⁇ chromosome.
  • EutE was the primers of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 35 in Table 4 below
  • PuuC was the primers of SEQ ID NO: 38 and SEQ ID NO: 39 of Table 4 below. Confirmed.
  • the strain obtained in (1) was treated with 5 mL of 2YT medium (16 g tryptone, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) and dodecane containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose. Incubated for 60 hours in 5 mL of mixed medium.
  • 2YT medium (16 g tryptone, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl
  • the culture was inoculated with each strain into a 15 cm long, 25 mm diameter test tube, and inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with a shaking incubator at about 250 rpm.
  • DH5 ⁇ pTDHBSR / pSNA
  • FIG. 5 is a diagram showing the effect of EutE gene, or PuuC gene deletion on retinoid production.
  • the amount of total retinoid total amount of retinal, retinol and retinyl acetate
  • the ratio of retinal in the deletion strain increased significantly at 60 hours of culture.
  • the total 60-hour total retinoid production was 75 mg / L, 110.3 mg / L when the EutE gene was deleted, and 102.2 mg / L when the PuuC gene was deleted.
  • the EutE gene and the PuuC gene encode oxidase activity that oxidizes retinal to retinoic acid. However, it is not limited to a specific mechanism.
  • Example 3 E. coli culture and retinoid production in the presence of dodecane
  • Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) was cultured in a dodecane-containing medium to confirm the effect of dodecane on retinoid production and cell growth.
  • FIG. 6 shows retinoid production and cell growth of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in a dodecane-containing medium. Retinal, retinol and retinyl acetate are shown in light gray, dark gray and black in retinoid production, respectively.
  • Dodecane volumes 0 mL, 1 mL, 2 mL, 3 mL, 4 mL, 5 mL, and 6 mL overlayed during cell culture are indicated by ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ , and ⁇ , respectively.
  • FIG. 7 shows the distribution of retinoids according to incubation time and dodecane volume as a percentage of each component relative to total retinoids. Retinal, retinol and retinyl acetate are shown in light gray, dark gray and black, respectively.
  • Retinoid content in the figure is a value measured by HPLC separating and recovering only the dodecane layer in the culture medium by centrifugation.
  • the retinoid was present in the cell or cell lysate only in a negligible or negligible amount, and was present in the culture medium in which the cells were removed, ie, the dodecane layer.
  • retinoid production increased by the addition of dodecane as compared to the absence of dodecane.
  • retinoid production was proportional to dodecane volume.
  • the highest retinoid production of 136 mg / L was obtained at 72 hours of incubation with 5 mL dodecane, which was about 2 times higher than with 1 mL dodecane (65 mg / L).
  • Extended cultures for more than 72 hours with 5 mL dodecane resulted in no further increase in retinoid production and maintained its peak without degradation (data not shown).
  • Dodecane addition volume was increased to 6 mL by adding 2 mL of dodecane to the culture at 0, 24, and 48 hours. There was no increase in total retinoid production compared to the culture with 5 mL dodecane in the 6 mL dodecane addition culture. There was no increase in retinoid production even in the initial addition of 6 mL dodecane (data not shown). Cell growth in all cultures with dodecane was slightly higher than without dodecane (FIG. 6).
  • FIG. 7 is a view showing the distribution of retinoids obtained according to the dodecane addition volume.
  • retinoids obtained according to the dodecane addition volume.
  • the ratio of retinal in retinoids is about 51% (w / w) in dodecane addition cultures and 23% in cultures without dodecane addition, while the retinol ratio is 30% to 39% in dodecane addition cultures. 59% in culture without dodecane addition.
  • dodecane addition increases the ratio of retinal but decreases the ratio of retinol.
  • the retinal Given the reaction sequence of retinol formation from the retinal in the cell, the retinal is thought to be extracted from the cell before its conversion to retinol by dodecane.
  • the retinyl acetate ratio at 48 hours is less than 20% in both with and without dodecane addition, which is relatively low compared to retinal and retinol.
  • the retinyl acetate ratio decreases with longer incubation time, indicating that cell activity for retinyl acetate formation decreases during the culture.
  • dodecane addition prevented the reduction of retinoid production and increased retinoid production in the stagnant state of cell growth.
  • In-drill extraction of the retinoids of the present invention does not require lysozyme for cell wall degradation.
  • Retinoids C20, isoprenoid molecules
  • ⁇ -carotene In a two-phase culture of retinoid production, ⁇ -carotene must be maintained in cells because it is a direct precursor of retinoids.
  • BCD (M) O located in the cytosol.
  • ⁇ -carotene cannot be released from cells because of its molecular size and is not extracted by dodecane, it can be maintained in cells in a two-phase culture of ⁇ -carotene.
  • Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) was cultured in various lipophilic medium-containing media, and the effect of the lipophilic substance on retinoid production and cell growth was confirmed.
  • Lightweight mineral oils have the advantage of being cheaper than alkanes. 5 ml of 2YT medium (16 g trypton per liter, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and a different volume of light mineral oil (Sigma) , Catalog No. M8410) was incubated for 72 hours in a mixed medium.
  • 2YT medium 16 g trypton per liter, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl
  • the culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
  • 10 is a view showing the results of retinoid production in the presence of light mineral oil.
  • 11 is a view showing the results of growth of strains in the presence of light mineral oil.
  • FIG. 12 is a diagram showing cell specific retinoids productivity per cell. As shown in FIG. 12, irrespective of the amount of mineral oil, it showed a specific productivity of about 5 mg / L / OD 600 nm.
  • Heavy mineral oils are cheaper than lightweight mineral oils.
  • 5 ml of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and heavy mineral oil (Daejung, Catalog No. 5658-4400) were incubated for 96 hours in 2 ml of mixed medium.
  • the culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
  • FIG. 13 shows the results of retinoid production in the presence of heavy mineral oil.
  • 14 is a diagram showing the results of growth of strains in the presence of heavy mineral oil. As shown in FIGS. 13 and 14, the light mineral oil and the heavy mineral oil had less cell growth than dodecane. In addition, 96.5 mg / L of retinoids were produced. This is expected to be due to the poor mixing of the medium and the mineral oil due to the viscosity of the heavy mineral oil.
  • the cells were cultured in the same manner as above except that the test tubes used were tilted and placed in the incubator. By tilting the test tube, the effect of agitation was increased, allowing the medium and mineral oil to mix better.
  • Figure 15 is a view showing the results of retinoid production when incubated with test tubes.
  • 16 is a view showing the results of strain growth when cultured by tilting the test tube. As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the cell growth and the retinoid production increased when the culture was inclined. Specifically, when the test tube was upright, 88.2 mg / L retinoids were produced at 96 hours, but when the test tube was tilted, 173.9 mg / L was produced.
  • Retinoids were produced in media containing skin friendly lipophilic substances.
  • Skin-friendly lipophilic materials used isopropyl myristate (IPM), dioctanoyl-decanoyl glycerol (ODO), cetyl ethylhexanoate (CEH) and phytosqualane.
  • strain DH5 ⁇ (pT-DHBSR / pSNA) transformed with pT-DHBSR / pSNA to DH5 ⁇
  • 2 ml of heavy mineral oil were added to 5 ml medium, respectively, 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) 5 ml of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) with arabinose and isopropyl myristate (IPM, Sigma, Catalog No.172472), dioctanoyl-decanoyl glycerol (ODO), cetyl ethylhexanoate (CEH), or phytosqualane (PHYTOSQUALAN®, Sophim; molecular formula C 30 H 62 ; hydrogenated form of squalane; extracted from Olive) incubated for 72 hours in 2 mL or 5 mL of mixed medium. .
  • the culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
  • 17 shows cell growth and pH in the presence of skin friendly lipophilic substances.
  • 18 and 19 show the results of retinoid production according to the amount of skin-friendly lipophilic substances.
  • the amount of retinoid production was higher at 2 mL compared to 5 mL in the lipophilic substance except dodecane. That is, when about 2 mL was used with respect to 5 mL of the medium of light mineral oil, IPM, ODO, CEH, and phytoscualan, the retinoid production amount was large. Among the IPM, ODO, CEH and phytosqualane, the most retinoids were produced in IPM. In particular, when 2 mL of IPM was added, 180 mg / L retinoids were produced. In the case of IPM, considering the similar cell growth, the specific productivity per cell is expected to be high.

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Abstract

The present invention relates to an Escherichia genus microorganism lacking or having an amplified YbbO gene, and to a method for producing retinoid using same, and more specifically, to a method for producing retinoid comprising: the Escherichia genus microorganism lacking or having a diminished or amplified gene for coding a YbbO protein of an Escherichia genus parent strain that is capable of producing retinoid; and separating retinoid from a cultivated product which is obtained by cultivating the microorganism. All of these inventions are based on a confirmation of enzyme activity with respect to retinal and retinoid of the YbbO protein.

Description

YbbO 유전자가 결실 또는 증폭된 에세리키아 속 미생물 및 그를 이용한 레티노이드의 생산 방법Microorganisms in which Escherichia spp is deleted or amplified and method for producing retinoids using same
레티노이드 생산능을 갖는 에세리키아 속 미생물 및 그 미생물을 이용하여 레티노이드를 생산하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a microorganism of the genus Escherichia and a method for producing a retinoid using the microorganism.
레티노이드는 비타민 A와 화학적으로 관련된 친지질성 이소프레노이드 분자의 클래스이다. 레티노이드는 알코올 (예를 들면, 레티놀), 알데히드 (예를 들면, 레티날), 카르복실산 (예를 들면, 레티노산), 또는 에스테르 (예를 들면, 레티닐 아세테이트) 기능기와 함께, β-이논 고리 및 다불포화(polyunsaturated) 곁사슬로 구성된다. 이들은 시력보호, 골 발달 및 재생, 항산화 효과와 더불어 피부 노화 방지와 같은 인체 건강에 있어 필수적인 역할을 하고 특정 암의 위험을 감소시킨다고 알려져 있다.Retinoids are a class of lipophilic isoprenoid molecules chemically associated with vitamin A. The retinoid may be combined with an alcohol (eg retinol), aldehyde (eg retinal), carboxylic acid (eg retinoic acid), or ester (eg retinyl acetate) functional group to form β- It consists of inon rings and polyunsaturated side chains. They are known to play an essential role in human health, such as protecting eyesight, developing and regenerating bone, and antioxidant effects, and to reduce the risk of certain cancers.
레티노이드는 최근 수년간 주름개선 및 피부 질환 치료를 위한 효과적인 화장품 및 의약품 원료로서 큰 관심을 받아 왔다. 레티노이드 시장 규모는 세계적으로 약 160억불 정도로 추정된다. 화학적으로 합성된 레티노이드는 대표적인 상업적 원료이다. 레티놀은 펜타디엔 유도체의 환원에 의해 화학적으로 합성된 레티날의 산성화 또는 가수분해로부터 생산된다. 그러나 이러한 화학적 과정은 복잡한 정제 단계 및 원하지 않는 부산물 형성과 같은 단점을 갖는다. 동물은 과일 및 야채로부터 얻은 카로티노이드로부터 레티노이드를 생산하는 반면, 식물은 레티노이드를 합성할 수 없다. 레티노이드 합성의 전체 경로는 보조기(prosthetic group)로서 레티날을 갖는 박테리오로돕신 또는 프로테오로돕신을 포함하는 미생물에서만 가능하다. 그러나, 미생물은 레티날의 단백질 결합 형태를 생산하므로 자유 레티노이드의 대량 생산에는 적합하지 않다. 지금까지 생물학적 생산을 위해서 효소를 이용한 일부 제한적인 시도가 있었지만 성공적인 결과는 없었다. 따라서, 대사적으로 형질전환된 미생물을 사용하는, 레티노이드 생산을 위한 생명공학적 방법의 개발이 필요하다.Retinoids have received great attention in recent years as effective cosmetic and pharmaceutical ingredients for wrinkle improvement and skin disease treatment. The retinoid market is estimated to be around $ 16 billion worldwide. Chemically synthesized retinoids are representative commercial raw materials. Retinol is produced from acidification or hydrolysis of retinal chemically synthesized by reduction of pentadiene derivatives. However, this chemical process has disadvantages such as complicated purification steps and formation of unwanted byproducts. Animals produce retinoids from carotenoids obtained from fruits and vegetables, while plants cannot synthesize retinoids. The entire route of retinoid synthesis is only possible in microorganisms comprising bacteriododocin or proteorodosin with retinal as a prosthetic group. However, microorganisms produce a protein-binding form of retinal and are therefore not suitable for mass production of free retinoids. To date, there have been some limited attempts to use enzymes for biological production, but no successful results. Thus, there is a need for the development of biotechnological methods for retinoid production using metabolically transformed microorganisms.
레티노이드는 그의 반응성 있는 콘쥬게이트된 이중 결합으로 인해 화학적으로 매우 불안정하고, 열, 산소 및 빛에 의해 쉽게 산화되고 이성체화된다. 또한 레티노이드는 생물학적으로 레티노산을 통해 쉽게 분해된다. 따라서, 레티노이드를 보다 효율적으로 생산하는 방법이 요구되고 있다.Retinoids are chemically very unstable due to their reactive conjugated double bonds and are easily oxidized and isomerized by heat, oxygen and light. Retinoids are also readily degraded biologically through retinoic acid. Therefore, there is a need for a method of producing retinoids more efficiently.
일 양상은 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실, 또는 증폭되거나, 상기 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자가 도입되어 증폭된 에세리키아 속 미생물을 제공한다.In one aspect, a gene encoding YbbO protein is attenuated or deleted, or amplified, or a foreign gene having a homologous or greater than 80% homology with the nucleotide sequence of the gene is introduced to provide amplified Escherichia microorganism.
다른 양상은 이 미생물을 이용하여 레티노이드를 생산하는 방법을 제공한다.Another aspect provides a method of producing retinoids using this microorganism.
또 다른 양상은 YbbO 단백질; 또는 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자에 의해 코딩되는 단백질을 포함하는 효소 조성물로 레티놀 생성을 촉진시키는 방법을 제공한다.Another aspect is YbbO protein; Or an enzyme composition comprising a protein encoded by a gene having at least 80% homology with a nucleotide sequence of a gene encoding a YbbO protein.
일 양상은 레티노이드 생산능을 갖는 에세리키아(Escherichia) 속 모균주의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실, 또는 증폭되거나, 상기 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자가 도입되어 증폭된 에세리키아 속 미생물에 관한 것이다.In one aspect, a gene encoding the YbbO protein of a parent strain of Escherichia genus having retinoid production ability is attenuated or deleted, or amplified, or a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene is introduced. To amplified Escherichia spp.
모균주는 레티노이드 생산능을 갖는 야생형 에세리키아 속 미생물 또는 형질전환된 에세리키아 속 미생물일 수 있다. 야생형 에세리키아 속 미생물은 내재적 레티노이드 합성의 경로로서 MEP 경로를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 형질전환된 에세리키아 속 미생물은 레티노이드 합성의 내재적 MEP 경로에 연관된 유전자, 외래 MVA 경로에 연관된 유전자, 또는 이들의 조합이 도입된 것일 수 있다. MVA 경로 유전자는 아세틸-CoA로부터 IPP를 생산하는데 관여하는 외래 메발로네이트 경로의 효소를 코딩하는 유전자일 수 있다. 또한, 상기 IPP로부터 β-카로틴을 합성하는데 관여하는 효소를 코딩하는 유전자가 도입된 균주일 수 있다. 두 카피 이상의 IPP 이소머라제가 도입되어 IPP로부터 DMAPP로의 전환이 촉진된 것일 수 있다. 따라서, 상기 미생물은 레티노이드를 고농도로 생산할 수 있다. 도 1은 레티날 생합성의 MEP 경로 및 외래의 MVA 경로를 도식적으로 나타낸 도면이다.The parent strain may be a wild type Escherichia spp microorganism having a retinoid producing ability or a transformed Escherichia spp microorganism. Wild-type Escherichia microorganisms are known to have a MEP pathway as an intrinsic retinoid synthesis pathway. The transformed Escherichia genus microorganism may be introduced with a gene associated with the intrinsic MEP pathway of retinoid synthesis, a gene associated with the foreign MVA pathway, or a combination thereof. The MVA pathway gene may be a gene encoding an enzyme of the foreign mevalonate pathway involved in producing IPP from acetyl-CoA. In addition, it may be a strain introduced with a gene encoding an enzyme involved in synthesizing β-carotene from the IPP. Two or more copies of IPP isomerase may have been introduced to facilitate the conversion from IPP to DMAPP. Thus, the microorganism can produce a high concentration of retinoids. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram schematically showing the MEP pathway of retinal biosynthesis and the foreign MVA pathway.
야생형 에세리키아 속 미생물은 예를 들면, 대장균일 수 있다. 상기 대장균은 DH5α, MG1655, BL21(DE), S17-1, XL1-Blue, BW25113 또는 이들의 조합일 수 있다.The wild type Escherichia microorganism can be, for example, Escherichia coli. The E. coli may be DH5α, MG1655, BL21 (DE), S17-1, XL1-Blue, BW25113, or a combination thereof.
모균주는 예를 들면, 서열번호 1의 엔테로코커스 패칼리스 (Enterococcus faecalis) 유래의 아세틸-CoA 아세틸트란스퍼라제/하이드록시메틸글루타릴 (HMG)-CoA 리덕타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 2의 엔테로코커스 패칼리스 유래의 HMG-CoA 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 3의 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) 유래의 메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 4의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 포스포메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 5의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 메발로네이트 디포스페이트 데카르복실라제를 코딩하는 유전자, 서열번호 6의 대장균 유래의 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP) 이소머라제를 코딩하는 유전자, 서열번호 7의 판토에아 아글루메란스 (Pantoea agglomerans) 유래의 제라닐제라닐 피로포스페이트 (GGPP) 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 8의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 9의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 데히드로게나제를 코딩하는 유전자, 및 서열번호 10의 판토에아 아나나티스 (Pantoea ananatis) 유래의 라이코펜-β-시클라제를 코딩하는 유전자로 형질전환된 것일 수 있다.The parent strain is, for example, a gene encoding acetyl-CoA acetyltransferase / hydroxymethylglutaryl (HMG) -CoA reductase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2 Gene encoding HMG-CoA synthase derived from Enterococcus faecalis, gene encoding mevalonate kinase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 3, Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 4 Gene encoding the phosphomevalonate kinase derived from, Gene encoding the mevalonate diphosphate decarboxylase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 5, Isopentenyl diphosphate from E. coli of SEQ ID NO: 6 (IPP ) Geranylgeranyl pyrophore from Pantoea agglomerans, gene encoding isomerase, SEQ ID NO: 7 Fate (GGPP) synthase gene, a gene encoding phytoene synthase derived from Pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 8, phytoene dehydrogen from pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 9 And a gene encoding a genease and a gene encoding a lycopene-β-cyclase from Pantoea ananatis of SEQ ID NO: 10.
모균주는 서열번호 1 내지 10의 유전자로 형질전환되고, 또한 서열번호 13의 배양되지 않은 해양 박테리아 (uncultured marine bacterium) 66A03 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 14의 생쥐 (Mus musculus) 유래의 β-카로틴 15,15'-모노옥시게나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 15의 나트로노모나스 파라오니스 (Natronomonas pharaonis) ATCC35678 유래의 brp 유사 단백질 2 (brp-like protein 2: brp2)을 코딩하는 유전자, 및 서열번호 16 또는 17의 할로박테리움 살리나룸 (Halobacterium salinarum) ATCC700922 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자로 이루어진 군으로 선택되는 하나 이상의 유전자로 더 형질전환된 것일 수 있다.The parent strain was transformed with the genes of SEQ ID NOs: 1 to 10, and also encoded the β-carotene monooxygenase from uncultured marine bacterium 66A03 of SEQ ID NO: 13, the mouse of SEQ ID NO: 14 Br-like protein 2 derived from Natronomonas pharaonis ATCC35678, a gene encoding β-carotene 15,15'-monooxygenase from Mus musculus : one or more genes selected from the group consisting of a gene encoding brp2) and a gene encoding β-carotene monooxygenase from Halobacterium salinarum ATCC700922 of SEQ ID NO: 16 or 17 It may have been switched.
상기 모균주는 서열번호 12의 헤마토코커스 플루비알리스 (Haematococcus pluvialis) 유래의 IPP 이소머라제를 코딩하는 유전자로 더 형질전환된, 레티노이드를 생산하는 것일 수 있다.The parent strain may be to produce a retinoid, which is further transformed with a gene encoding IPP isomerase from Haematococcus pluvialis of SEQ ID NO: 12.
상기 모균주는 서열번호 11의 대장균 유래 1-데옥시자일룰로즈-5-포스페이트 (DXP) 신타제(dxs)를 코딩하는 유전자로 형질전환된 것일 수 있다. DXP는 내재적 MEP 경로에서 속도 결정 단계에 해당하는 효소이므로 DXP 신타제를 코딩하는 유전자가 추가적으로 도입됨으로써 미생물은 β-카로틴을 고농도로 생산할 수 있게 된다.The parent strain may be transformed with a gene encoding E. coli-derived 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) synthase (dxs) of SEQ ID NO: 11. Since DXP is an enzyme that corresponds to the rate determining step in the intrinsic MEP pathway, the additional gene encoding the DXP synthase allows microorganisms to produce high concentrations of β-carotene.
모균주는 예컨대 기탁번호 KCTC 11254BP의 대장균 DH5α/pTDHB/pSNA (KOREAN COLLECTION FOR TYPE CULTURE, 2008. 1. 2. 기탁) 또는 기탁번호 KCTC 11255BP의 대장균 DH5α/pTDHBSR/pSNA (KOREAN COLLECTION FOR TYPE CULTURE, 2008. 1. 2. 기탁)일 수 있다. 특히, 대장균 DH5α/pTDHBSR/pSNA는 배지 중의 탄소원으로부터 레티노이드를 높은 생산성으로 생산할 수 있다.The parent strain is, for example, Escherichia coli DH5α / pTDHB / pSNA (deposited on Jan. 2, 2008) or Escherichia coli DH5α / pTDHBSR / pSNA on accession no. KCTC 11254BP (KOREAN COLLECTION FOR TYPE CULTURE) 1. 2. deposit; In particular, E. coli DH5α / pTDHBSR / pSNA can produce high productivity of retinoids from carbon sources in the medium.
일 구체예에서, 상기 미생물은 서열번호 1의 엔테로코커스 패칼리스 (Enterococcus faecalis) 유래의 아세틸-CoA 아세틸트란스퍼라제/하이드록시메틸글루타릴 (HMG)-CoA 리덕타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 2의 엔테로코커스 패칼리스 유래의 HMG-CoA 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 3의 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) 유래의 메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 4의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 포스포메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 5의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 메발로네이트 디포스페이트 데카르복실라제를 코딩하는 유전자, 서열번호 6의 대장균 유래의 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP) 이소머라제를 코딩하는 유전자, 서열번호 7의 판토에아 아글루메란스 (Pantoea agglomerans) 유래의 제라닐제라닐 피로포스페이트 (GGPP) 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 8의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 신타제를 코딩하는 유전자, 서열번호 9의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 데히드로게나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 10의 판토에아 아나나티스 (Pantoea ananatis) 유래의 라이코펜-β-시클라제를 코딩하는 유전자, 서열번호 11의 대장균 유래 1-데옥시자일룰로즈-5-포스페이트 (DXP) 신타제를 코딩하는 유전자 및 서열번호 12의 헤마토코커스 플루비알리스 (Haematococcus pluvialis) 유래의 IPP 이소머라제를 코딩하는 유전자로 형질전환된 에세리키아 속 미생물로서, 서열번호 13의 배양되지 않은 해양 박테리아 (uncultured marine bacterium) 66A03 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 14의 생쥐 (Mus musculus) 유래의 β-카로틴 15,15'-모노옥시게나제를 코딩하는 유전자, 서열번호 15의 나트로노모나스 파라오니스 (Natronomonas pharaonis) ATCC35678 유래의 brp 유사 단백질 2 (brp-like protein 2)을 코딩하는 유전자, 및 서열번호 16 또는 17의 할로박테리움 살리나룸 (Halobacterium salinarum) ATCC700922 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 유전자로 더 형질전환된 에세리키아 속 미생물일 수 있다. 서열번호 13의 배양되지 않은 해양 박테리아 (uncultured marine bacterium) 66A03 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자는 대장균에서 코돈 사용 최적화된 서열번호 18의 염기서열을 갖는 것일 수 있다.In one embodiment, the microorganism is Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 1 (Enterococcus faecalisGene encoding the acetyl-CoA acetyltransferase / hydroxymethylglutaryl (HMG) -CoA reductase derived from c), HMG-CoA synthase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 2, sequence Streptococcus pneumoniae (number 3Streptococcus pneumoniaeGene encoding the mevalonate kinase derived from), phosphomevalonate kinase derived from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 4, mevalonate diphosphate dekar from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 5 Gene encoding a carboxylase, isopentenyl diphosphate (IPP) isomerase derived from Escherichia coli of SEQ ID NO: 6, pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 7 (Pantoea agglomeransGene encoding geranyl geranyl pyrophosphate (GGPP) synthase, gene encoding phytoene synthase derived from Pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 8, pantoea aglu of SEQ ID NO: 9 Pantoea ananatis (SEQ ID NO: 10), a gene encoding a phytoene dehydrogenase derived from Merans (Pantoea ananatisGene encoding lycopene-β-cyclase, gene encoding 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) synthase derived from E. coli of SEQ ID NO: 11 and hematococcus fluvi of SEQ ID NO: 12 Alis (Haematococcus pluvialis), An uncultured marine bacterium of SEQ ID NO: 13, which is transformed with a gene encoding IPP isomerase from A gene encoding β-carotene monooxygenase derived from mouse of SEQ ID NO: 14 (MusculusGene encoding β-carotene 15,15'-monooxygenase from Natronomonas pharaonics (SEQ ID NO: 15)Natronomonas pharaonis) A gene encoding brp-like protein 2 derived from ATCC35678, and Halobacterium salinarum of SEQ ID NO: 16 or 17 (Halobacterium salinarumA) a microorganism of the genus Escherichia that is further transformed with one or more genes selected from the group consisting of genes encoding β-carotene monooxygenase from ATCC700922. Uncultured marine bacterium 66A03 of SEQ ID NO: 13 Gene encoding the β-carotene monooxygenase derived may be one having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 optimized for codon use in E. coli.
본 명세서에 있어서, 용어 "레티노이드 (retinoids)"는 비타민 A에 화학적으로 관련된 화학물질의 부류를 나타낸다. 레티노이드의 구조는 시클릭 말단기, 폴리엔 측쇄 및 극성 말단기로 구성된다. 상기 폴리엔 측쇄의 C=C 이중결합이 교대로 되어 형성된 공액 시스템 (conjugated system)은 레티노이드의 색 (보통 노란색, 오렌지 또는 적색)을 띄게 한다. 많은 레티노이드는 발색소(chromophore)이다. 측쇄 및 말단기를 변화시킴으로써 다양한 레티노이드가 생성될 수 있다. 상기 레티노이드는 레티날, 레티놀, 레티노산, 레티닐 아세테이트, 또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 상기 레티노이드는 레티날, 레티놀, 레티노산, 레티닐 아세테이트, 또는 이들의 조합의 생체 내 분해 산물일 수 있다.As used herein, the term "retinoids" refers to a class of chemicals chemically related to vitamin A. The structure of the retinoid consists of cyclic end groups, polyene side chains and polar end groups. A conjugated system formed by alternating C = C double bonds of the polyene side chains gives the color of the retinoid (usually yellow, orange or red). Many retinoids are chromophores. Various retinoids can be produced by changing side chains and end groups. The retinoid may be retinal, retinol, retinoic acid, retinyl acetate, or a combination thereof. In addition, the retinoid may be an in vivo degradation product of retinal, retinol, retinoic acid, retinyl acetate, or a combination thereof.
레티노이드는 기본 탄소수가 20인 물질로서, 결합하는 지방산 보조기에 따라 최종 탄소수가 달라질 수 있는데, 예컨대 아세테이트 결합시에는 최종 탄소수가 22이고 올레산 결합시에는 탄소수가 38일 수 있다.The retinoid is a substance having a basic carbon number of 20, and the final carbon number may vary depending on the fatty acid auxiliary group to be bonded. For example, the final carbon number may be 22 for acetate bonding and 38 for oleic acid bonding.
본 발명에서 "YbbO 단백질"은 서열번호 23의 아미노산 서열을 갖는 단백질일 수 있고, 이는 서열번호 24의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자에 의해 코딩될 수 있다.In the present invention, "YbbO protein" may be a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23, which may be encoded by a gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24.
본 발명에서 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자는 서열번호 49 내지 56의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것일 수 있다. 외래 유전자는 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상의 상동성을 갖는다.In the present invention, the foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene encoding the YbbO protein may have a nucleotide sequence of SEQ ID NOs: 49 to 56. The foreign gene has at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95% or at least 99% homology with the gene encoding the YbbO protein.
서열번호 49는 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 100%인 Shigella sonnei Ss046의 GENE ID: 3666309 ybbO 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 49 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 3666309 ybbO gene of Shigella sonnei Ss046, which is 100% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 50은 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 92%인 Citrobacter rodentium ICC168의 GENE ID: 8710313 ROD_05481인 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 50 is the nucleotide sequence of a gene having GENE ID: 8710313 ROD_05481 of Citrobacter rodentium ICC168 which is 92% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 51은 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 91%인 Salmonella enterica subsp. enterica serovar Typhimurium str. LT2의 GENE ID: 1247022 ybbO 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 51 shows Salmonella enterica subsp. 91% homology with the gene encoding YbbO protein herein. enterica serovar Typhimurium str. GENE ID: 1247022 of LT2 is the nucleotide sequence of the ybbO gene.
서열번호 52는 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 87%인 Enterobacter cloacae EcWSU1의 GENE ID: 11485505 ybbO 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 52 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 11485505 ybbO gene of Enterobacter cloacae EcWSU1 which is 87% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 53은 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 84%인 Enterobacter aerogenes KCTC 2190의 GENE ID: 10792827 EAE_13085 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 53 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 10792827 EAE_13085 gene of Enterobacter aerogenes KCTC 2190 with 84% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 54는 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 83%인 Klebsiella pneumoniae 342의 GENE ID: 6935503 KPK_4209 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 54 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 6935503 KPK_4209 gene of Klebsiella pneumoniae 342, which is 83% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 55는 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 83%인 Klebsiella oxytoca KCTC 1686의 GENE ID: 11664596 KOX_13160 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 55 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 11664596 KOX_13160 gene of Klebsiella oxytoca KCTC 1686 with 83% homology with the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 56은 본원의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자와 상동성 83%인 Cronobacter sakazakii ATCC BAA-894의 GENE ID: 5548810 ESA_02773 유전자의 뉴클레오티드 서열이다.SEQ ID NO: 56 is the nucleotide sequence of the GENE ID: 5548810 ESA_02773 gene of Cronobacter sakazakii ATCC BAA-894, which is 83% homologous to the gene encoding YbbO protein herein.
서열번호 49 내지 56의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자는 기재 순으로 각각 서열번호 41 내지 48의 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩할 수 있다.The genes having the nucleotide sequences of SEQ ID NOs: 49 to 56 may encode proteins having the amino acid sequences of SEQ ID NOs: 41 to 48, respectively, in the order described.
YbbO 유전자의 감쇄 또는 결실에 의하여, 레티날의 생산능 또는 레티노이드 중 레티날의 비율이 증가된 것일 수 있다. YbbO 유전자 또는 이와 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자의 증폭에 의하여 레티놀의 생산능 또는 레티노이드 중 레티놀의 비율이 증가된 것일 수 있다.By attenuation or deletion of the YbbO gene, the retinal production capacity or the ratio of retinal in the retinoid may be increased. The amplification of the YbbO gene or a foreign gene having a homology of 80% or more may increase the retinol production capacity or the ratio of retinol in the retinoid.
상기 증폭은 외래 레티놀 탈수소효소를 코딩하는 유전자의 도입에 의하여 이루어진 것일 수 있다. 상기 증폭은 일 양상으로 외래 YbbO 유전자의 도입에 의하여 이루어진 것일 수 있다.The amplification may be performed by introduction of a gene encoding a foreign retinol dehydrogenase. The amplification may be performed by introduction of a foreign YbbO gene in one aspect.
본 명세서에 있어서, 용어 "감쇄(attenuation)"는 대상 유전자의 발현이 모균주에 비하여 감소한 것을 나타낸다. 용어 "결실(deletion)"은 대상 유전자의 발현이 상실된 것을 나타낸다.As used herein, the term "attenuation" refers to a decrease in the expression of the gene of interest compared to the parent strain. The term "deletion" refers to the loss of expression of a gene of interest.
상기 감쇄 또는 결실은 유전자 서열의 변이, 예를 들면, 치환, 결실, 삽입 또는 그들의 조합에 의하여 발생할 수 있다. 상기 감쇄 또는 결실은 유전자 조절 부의 서열의 변이, 예를 들면, 치환, 결실, 삽입 또는 그들의 조합에 의하여 발생할 수 있다.Such attenuation or deletion may be caused by mutations in the gene sequence, eg, substitutions, deletions, insertions or combinations thereof. The attenuation or deletion may be caused by a change in the sequence of the gene regulatory moiety, eg, substitution, deletion, insertion or combination thereof.
용어 "증폭(amplification)"은 유전자 카피의 증가 및/또는 유전자의 발현량 증가를 나타낸다. 상기 증폭은 일 양상으로 외래 유전자의 도입 또는 내재적 유전자의 카피 수의 증가에 의하여 이루어질 수 있다. 상기 증폭을 위해 유전자의 발현량을 늘릴 수 있도록 프로모터 또는 RBS(ribosomal binding site)를 대체할 수 있다.The term “amplification” refers to an increase in gene copy and / or an increase in the expression level of a gene. The amplification may be in one aspect by introducing a foreign gene or by increasing the number of copies of an endogenous gene. A promoter or a ribosomal binding site (RBS) may be substituted to increase the expression level of the gene for the amplification.
에세리키아(Escherichia) 속 모균주의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실, 또는 증폭되거나, 상기 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자가 도입되어 증폭된 에세리키아 속 미생물은 모균주에 비하여 레티노이드, 즉, 레티날, 레티놀, 레티닐에스테르, 레티노산, 또는 이들의 조합 중 적어도 어느 하나의 생산능이 증가된 것일 수 있다. 또한, 상기 미생물은 모균주에 비하여 레티노이드, 즉, 레티날, 레티놀, 레티닐에스테르, 레티노산, 또는 이들의 조합 중 적어도 어느 하나의 생산능이 감소된 것일 수 있다.Escherichia microorganism amplified by attenuation or deletion, or amplification of a gene encoding the YbbO protein of a parent strain of Escherichia sp., Or by introduction of a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene. Compared to the parent strain, retinoids, ie, retinal, retinol, retinyl ester, retinoic acid, or a combination thereof may have increased production capacity. In addition, the microorganism may be a production capacity of at least one of retinoids, that is, retinal, retinol, retinyl ester, retinoic acid, or a combination thereof compared to the parent strain.
모균주는 에탄올아민 이용 단백질 E (Ethanolamine utilization protein E: EutE)를 코딩하는 유전자; 푸트레신 이용 경로 단백질 C (Putrescine utilization pathway protein C: PuuC)를 코딩하는 유전자; 또는 이들의 조합이 추가로 감쇄 또는 결실된 에세리키아 (Escherichia) 속 미생물일 수 있다.The parent strain was a gene encoding ethanolamine utilization protein E (EutE); A gene encoding Putrescine utilization pathway protein C (PuuC); Or a combination thereof may be a microorganism of the genus Escherichia that is further attenuated or deleted.
에탄올아민 이용 단백질 E (EutE)는 서열번호 19의 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있고, 이를 코딩하는 코딩하는 유전자는 서열번호 21의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것일 수 있다.Ethanolamine-using protein E (EutE) may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 19, and the gene encoding the coding may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21.
푸트레신 이용 경로 단백질 C (PuuC)는 서열번호 20의 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있고, 이를 코딩하는 유전자는 서열번호 22의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것일 수 있다.Putrescine pathway protein C (PuuC) may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 20, the gene encoding it may have a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 22.
다른 양상은 상기 미생물을 배양하는 단계; 및 배양물로부터 레티노이드를 분리하는 단계;를 포함하는 상기 미생물로부터 레티노이드를 생산하는 방법에 관한 것이다.Another aspect includes culturing the microorganism; And separating the retinoid from the culture.
상기 방법은 상기한 미생물을 배양하는 단계를 포함한다. 여기서 미생물은 위에서 설명한 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실되거나, 증폭된 에세리키아 속 미생물일 수 있고, 위에서 설명된 에세리키아 속 미생물에 관한 사항이 본 방법의 미생물에도 모두 적용될 수 있다.The method includes culturing the microorganism described above. Herein, the microorganism may be a microorganism of the genus Escherichia attenuated or deleted or amplified by the gene encoding the YbbO protein as described above, and the above-described information regarding the microorganism of the genus Escherichia may be applied to the microorganism of the present method.
상기 배양은 친유성 물질을 포함하는 배지 중에서 배양하는 단계를 포함할 수 있다.The culturing may include culturing in a medium containing a lipophilic substance.
상기 친유성 물질은 탄소수 8 내지 50의 유기 화합물로서 친유성을 갖는 것일 수 있다.The lipophilic substance may be one having lipophilic as an organic compound having 8 to 50 carbon atoms.
상기 친유성 물질은 탄소수 8 내지 50의 알칸 화합물, 하기 화학식 1의 화합물; 하기 화학식 2의 화합물; 또는 이들의 조합일 수 있다:The lipophilic material may be an alkane compound having 8 to 50 carbon atoms, a compound of Formula 1; A compound of Formula 2; Or combinations thereof:
[화학식 1][Formula 1]
R1(CO)OR2 R 1 (CO) OR 2
(식 중, R1 R2는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 50의 알킬을 나타내고, CO는 카르보닐기를 나타냄),(WhereinOneAnd R2Each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group),
[화학식 2][Formula 2]
Figure PCTKR2012006074-appb-I000001
Figure PCTKR2012006074-appb-I000001
(식 중, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 50의 알킬을 나타내고, CO는 카르보닐기를 나타냄).(Wherein R 3 , R 4 and R 5 each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group).
탄소수 8 내지 50의 알칸 화합물은 직쇄 알칸, 분지 알칸, 시클릭 알칸, 또는 이들의 조합일 수 있다. 알칸 화합물은 예를 들면, 탄소수 8 내지 46, 8 내지 40, 8 내지 36, 8 내지 30, 8 내지 26, 8 내지 20, 8 내지 16, 8 내지 12, 8 내지 10, 10 내지 50, 10 내지 46, 10 내지 40, 10 내지 36, 10 내지 30, 10 내지 26, 10 내지 20, 10 내지 16, 10 내지 12, 10 내지 50, 10 내지 46, 12 내지 50, 12 내지 46, 12 내지 36, 12 내지 30, 12 내지 26, 12 내지 20, 또는 12 내지 16의 알칸 화합물일 수 있다.Alkanes having 8 to 50 carbon atoms may be linear alkanes, branched alkanes, cyclic alkanes, or combinations thereof. The alkane compound is, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 20, 8 to 16, 8 to 12, 8 to 10, 10 to 50, 10 to 46, 10 to 40, 10 to 36, 10 to 30, 10 to 26, 10 to 20, 10 to 16, 10 to 12, 10 to 50, 10 to 46, 12 to 50, 12 to 46, 12 to 36, It may be 12 to 30, 12 to 26, 12 to 20, or 12 to 16 alkane compound.
직쇄 알칸은 탄소수 8 (옥탄), 10 (데칸), 12 (도데칸), 14 (테트라데칸), 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50의 알칸, 또는 이들의 조합일 수 있다.Straight alkanes contain 8 (octane), 10 (decane), 12 (dodecane), 14 (tetradecane), 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 alkanes, or a combination thereof.
분지 알칸은 탄소수 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50의 알칸, 또는 이들의 조합일 수 있다. 분지 알칸은 테르펜 화합물의 포화된 유사체(analogue)일 수 있다. 예를 들면, 피토스쿠알란일 수 있다.Branched alkanes have 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48, 50 alkanes, Or combinations thereof. Branched alkanes may be saturated analogs of terpene compounds. For example, it may be phytoscualan.
직쇄 알칸, 분지 알칸, 및 시클릭 알칸의 조합은 미네랄 오일일 수 있다. 미네랄 오일은 비식물성 원료 (미네랄) 유래의 탄소 수 15 내지 40의 알칸의 혼합물일 수 있다. 탄소수 15 내지 40의 알칸은 탄소수 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40의 알칸의 2 이상의 혼합물일 수 있다.The combination of straight alkanes, branched alkanes, and cyclic alkanes may be mineral oil. The mineral oil may be a mixture of alkanes having 15 to 40 carbon atoms from non-vegetable raw materials (minerals). Alkanes having 15 to 40 carbon atoms include 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, It may be a mixture of two or more of alkanes of 36, 37, 38, 39, 40.
미네랄 오일은 경량 미네랄 오일 또는 중량 미네랄 오일일 수 있다. 경량 미네랄 오일(light mineral oil)은 일반적으로 밀도가 880~920kg/m3이며 20℃에서 비중이 820~860 kg/m3, 40℃에서 유동성 점도가 14~18cst를 가지는 물질이다. 중량 미네랄 오일(heavy mineral oil)은 일반적으로 밀도가 920kg/m3이며 20℃에서 비중이 860~900 kg/m3, 40℃에서 유동성 점도가 65~85cst인 물질이다.The mineral oil may be light mineral oil or heavy mineral oil. Light mineral oils generally have a density of 880-920kg / m 3 and a specific gravity of 820-860 kg / m 3 at 20 ° C and a fluid viscosity of 14-18cst at 40 ° C. By weight mineral oil (heavy mineral oil) is of generally a density of 920kg / m 3 and a specific gravity of 860 ~ 900 kg / m 3, liquid viscosity of 85cst at 65 ~ 40 ℃ at 20 ℃ material.
화학식 1의 화합물에서 R1 R2는 각각 독립적으로 직쇄, 분지쇄 또는 고리형의 탄소수 8 내지 50의 알킬이다. R1과 R2는 각각 독립적으로 탄소수 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 또는 50의 알킬일 수 있다.R in the compound of Formula 1OneAnd R2Are each independently straight, branched or cyclic alkyl having 8 to 50 carbon atoms. ROneAnd R2Are each independently alkyl having 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 or 50 Can be.
R1과 R2는 각각 탄소수 8 내지 50, 예를 들면, 탄소수 8 내지 46, 8 내지 40, 8 내지 36, 8 내지 30, 8 내지 26, 8 내지 20, 8 내지 16, 8 내지 12, 8 내지 10, 10 내지 50, 10 내지 46, 10 내지 40, 10 내지 36, 10 내지 30, 10 내지 26, 10 내지 20, 10 내지 16, 10 내지 12, 10 내지 50, 10 내지 46, 12 내지 50, 12 내지 46, 12 내지 36, 12 내지 30, 12 내지 26, 12 내지 20, 또는 12 내지 16의 알킬일 수 있다. R1이 탄소수 13의 직쇄 알킬이고 R2가 이소프로필일 수 있다. 또한, R1이 에틸펜틸기이고 R2가 세틸일 수 있다.R 1 and R 2 each have 8 to 50 carbon atoms, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 20, 8 to 16, 8 to 12, 8 carbon atoms. To 10, 10 to 50, 10 to 46, 10 to 40, 10 to 36, 10 to 30, 10 to 26, 10 to 20, 10 to 16, 10 to 12, 10 to 50, 10 to 46, 12 to 50 , 12 to 46, 12 to 36, 12 to 30, 12 to 26, 12 to 20, or 12 to 16 alkyl. R 1 may be straight alkyl having 13 carbon atoms and R 2 may be isopropyl. In addition, R 1 may be an ethylpentyl group and R 2 may be cetyl.
화학식 2의 화합물에서, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 직쇄, 분지쇄 또는 고리형의 탄소수 8 내지 50의 알킬이다. In the compound of formula 2, R 3 , R 4 and R 5 are each independently straight, branched or cyclic alkyl having 8 to 50 carbon atoms.
R3, R4, 및 R5는 각각 탄소수 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 또는 50의 알킬일 수 있다. 상기 화합물은 예를 들면, R3, R4, 및 R5가 각각 탄소수 8 내지 50, 예를 들면, 탄소수 8 내지 46, 8 내지 40, 8 내지 36, 8 내지 30, 8 내지 26, 8 내지 20, 8 내지 16, 8 내지 12, 8 내지 10, 10 내지 50, 10 내지 46, 10 내지 40, 10 내지 36, 10 내지 30, 10 내지 26, 10 내지 20, 10 내지 16, 10 내지 12, 10 내지 50, 10 내지 46, 12 내지 50, 12 내지 46, 12 내지 36, 12 내지 30, 12 내지 26, 12 내지 20, 또는 12 내지 16의 알킬일 수 있다.R 3 , R 4 , and R 5 are each having 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, 48 or 50 alkyl. For example, the compound may have R 3 , R 4 , and R 5 , each having 8 to 50 carbon atoms, for example, 8 to 46, 8 to 40, 8 to 36, 8 to 30, 8 to 26, 8 to 8 carbon atoms. 20, 8 to 16, 8 to 12, 8 to 10, 10 to 50, 10 to 46, 10 to 40, 10 to 36, 10 to 30, 10 to 26, 10 to 20, 10 to 16, 10 to 12, 10 to 50, 10 to 46, 12 to 50, 12 to 46, 12 to 36, 12 to 30, 12 to 26, 12 to 20, or 12 to 16 alkyl.
친유성 물질은 옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 피토스쿠알란, 미네랄 오일, 이소프로필 미리스테이트, 세틸 에틸헥사노에이트, 디옥타노일 데카노일 글리세롤, 스쿠알란, 또는 이들의 조합일 수 있다.The lipophilic material may be octane, decane, dodecane, tetradecane, phytoscualan, mineral oil, isopropyl myristate, cetyl ethylhexanoate, dioctanoyl decanoyl glycerol, squalane, or a combination thereof.
친유성 물질은 생산되는 레티노이드를 안정화시키는 것뿐만 아니라, 미생물에 의한 레티노이드의 생산성을 증가시킬 수 있다. 친유성 물질은 미생물의 생장에 영향을 미치지 않거나 적게 영향을 미치는 것일 수 있다.In addition to stabilizing the retinoids produced, lipophilic substances can increase the productivity of retinoids by microorganisms. The lipophilic substance may be one that does not affect or grows little in the growth of microorganisms.
배양은 합성, 반합성, 또는 복합 배양 배지에서 이루어질 수 있다. 배양 배지로는 탄소원, 질소원, 비타민 및 미네랄로 구성된 배지를 사용할 수 있다. 예를 들어, MRS (Man-Rogosa-Sharp) 액체 배지 또는 우유가 첨가된 액체 배지를 사용할 수 있다.Cultivation may be in synthetic, semisynthetic, or complex culture media. As the culture medium, a medium consisting of a carbon source, a nitrogen source, vitamins and minerals can be used. For example, a Man-Rogosa-Sharp (MRS) liquid medium or a liquid medium added with milk can be used.
배지의 탄소원으로는 전분, 포도당, 자당, 갈락토스, 과당, 글리세롤, 글루코스 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들면, 글리세롤이 탄소원으로 사용될 수 있다. 질소원으로는 황산암모늄, 질산암모늄, 질산나트륨, 글루탐산, 카사미노산, 효모추출물, 펩톤, 트립톤, 대두박 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 미네랄은 염화나트륨, 인산제이칼륨, 황산마그네슘 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다.Starch, glucose, sucrose, galactose, fructose, glycerol, glucose or mixtures thereof may be used as the carbon source of the medium. For example, glycerol can be used as the carbon source. As the nitrogen source, ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, glutamic acid, casamino acid, yeast extract, peptone, tryptone, soybean meal or mixtures thereof may be used. The mineral may be sodium chloride, dipotassium phosphate, magnesium sulfate or mixtures thereof.
배양이 발효조에서 이루어지는 경우 글루코스를 배지의 탄소원으로 사용하는 것이 좋다. 시험관 배양의 경우에는 글리세롤을 배지의 탄소원으로 사용하는 것이 좋다.If the culture is in a fermentor, it is preferable to use glucose as the carbon source of the medium. In the case of in vitro culture, glycerol is preferably used as the carbon source of the medium.
미생물 배양 배지 내 상기 탄소원, 질소원 및 미네랄 각각은 예를 들면, 리터당 10 내지 100 g, 5 내지 40 g 및 0.5 내지 4 g 을 이용할 수 있다.Each of the carbon source, nitrogen source, and mineral in the microbial culture medium may use, for example, 10 to 100 g, 5 to 40 g, and 0.5 to 4 g per liter.
상기의 통상의 배양 배지에 첨가되는 비타민은 비타민 A, 비타민 B, 비타민 C, 비타민 D, 비타민 E 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 비타민은 통상의 배양 배지에 상기에서 언급된 탄소원, 질소원, 미네랄 등과 함께 첨가되거나, 멸균하여 준비된 배지에 별도로 첨가될 수 있다.The vitamin added to the conventional culture medium may be vitamin A, vitamin B, vitamin C, vitamin D, vitamin E or mixtures thereof. The vitamin may be added to the conventional culture medium with the above-mentioned carbon source, nitrogen source, minerals, etc., or separately added to the medium prepared by sterilization.
배양은 통상의 대장균 배양 조건으로 수행될 수 있다. 배양은 예를 들어 약 15-45℃, 예를 들면, 15-44℃, 15-43℃, 15-42℃, 15-41℃, 15-40℃, 15-39℃, 15-38℃, 15-37℃, 15-36℃, 15-35℃, 15-34℃, 15-33℃, 15-32℃, 15-31℃, 15-30℃, 20-45℃, 20-44℃, 20-43℃, 20-42℃, 20-41℃, 20-40℃, 20-39℃, 20-38℃, 20-37℃, 20-36℃, 20-35℃, 20-34℃, 20-33℃, 20-32℃, 20-31℃, 20-30℃, 25-45℃, 25-44℃, 25-43℃, 25-42℃, 25-41℃, 25-40℃, 25-39℃, 25-38℃, 25-37℃, 25-36℃, 25-35℃, 25-34℃, 25-33℃, 25-32℃, 25-31℃, 25-30℃, 27-45℃, 27-44℃, 27-43℃, 27-42℃, 27-41℃, 27-40℃, 27-39℃, 27-38℃, 27-37℃, 27-36℃, 27-35℃, 27-34℃, 27-33℃, 27-32℃, 27-31℃ 또는 27-30℃에서 수행될 수 있다.Cultivation may be carried out under conventional E. coli culture conditions. Incubation is for example about 15-45 ℃, for example 15-44 ℃, 15-43 ℃, 15-42 ℃, 15-41 ℃, 15-40 ℃, 15-39 ℃, 15-38 ℃, 15-37 ° C, 15-36 ° C, 15-35 ° C, 15-34 ° C, 15-33 ° C, 15-32 ° C, 15-31 ° C, 15-30 ° C, 20-45 ° C, 20-44 ° C, 20-43 ° C, 20-42 ° C, 20-41 ° C, 20-40 ° C, 20-39 ° C, 20-38 ° C, 20-37 ° C, 20-36 ° C, 20-35 ° C, 20-34 ° C, 20-33 ° C, 20-32 ° C, 20-31 ° C, 20-30 ° C, 25-45 ° C, 25-44 ° C, 25-43 ° C, 25-42 ° C, 25-41 ° C, 25-40 ° C, 25-39 ° C, 25-38 ° C, 25-37 ° C, 25-36 ° C, 25-35 ° C, 25-34 ° C, 25-33 ° C, 25-32 ° C, 25-31 ° C, 25-30 ° C, 27-45 ° C, 27-44 ° C, 27-43 ° C, 27-42 ° C, 27-41 ° C, 27-40 ° C, 27-39 ° C, 27-38 ° C, 27-37 ° C, 27-36 ° C, It may be carried out at 27-35 ℃, 27-34 ℃, 27-33 ℃, 27-32 ℃, 27-31 ℃ or 27-30 ℃.
배양액 중의 배양 배지를 제거하고 농축된 균체만을 회수하거나 제거하기 위해 원심분리 또는 여과과정을 거칠 수 있으며 이러한 단계는 당업자의 필요에 따라 수행할 수 있다. 농축된 균체는 통상적인 방법에 따라 냉동하거나 냉동건조하여 그 활성을 잃지 않도록 보존할 수 있다.Centrifugation or filtration may be performed to remove the culture medium in the culture and recover or remove only the concentrated cells, and this step may be performed according to the needs of those skilled in the art. The concentrated cells can be preserved so as not to lose their activity by freezing or lyophilizing according to a conventional method.
배양의 일 예에 있어서, 배양은 탄소원으로서 글리세롤을 포함하는 배지에서 이루어지는 것일 수 있다. 글리세롤은 배지 중의 유일한 탄소원일 수 있다. 0.5-5.0%(w/v), 예를 들면, 0.5-4.5%(w/v), 0.5-4.0%(w/v), 0.5-3.5%(w/v), 0.5-3.0%(w/v), 0.5-2.5%(w/v), 0.5-2.0%(w/v), 1-5.0%(w/v), 1-4.5%(w/v), 1-4.0%(w/v), 1-3.5%(w/v), 1-3.0%(w/v) 또는 1-2.5%(w/v)의 글리세롤을 포함하는 배지에서 이루어지는 것일 수 있다. 상기 배지는 글리세롤 및 아라비노스가 첨가된 YT 배지일 수 있다. YT 배지는 1.6중량% 트립톤, 1중량% 효모 추출물 및 0.5 중량% NaCl을 포함할 수 있다.In one example of the culture, the culture may be in a medium containing glycerol as a carbon source. Glycerol may be the only carbon source in the medium. 0.5-5.0% (w / v), e.g. 0.5-4.5% (w / v), 0.5-4.0% (w / v), 0.5-3.5% (w / v), 0.5-3.0% (w / v), 0.5-2.5% (w / v), 0.5-2.0% (w / v), 1-5.0% (w / v), 1-4.5% (w / v), 1-4.0% (w / v), 1-3.5% (w / v), 1-3.0% (w / v) or 1-2.5% (w / v) may be made in a medium containing glycerol. The medium may be YT medium added with glycerol and arabinose. YT medium may comprise 1.6 wt% tryptone, 1 wt% yeast extract, and 0.5 wt% NaCl.
배양은 친유성 물질 존재 하의 배양 배지에서, 예를 들면 배지 표면에 친유성 물질인 도데칸 상(dodecane phase)을 위치시킨 상태로 수행될 수 있다. 배양은 교반되는 상태에서 수행될 수 있다.Cultivation may be performed in a culture medium in the presence of a lipophilic substance, for example, with a dodecane phase of a lipophilic substance placed on the surface of the medium. Cultivation can be carried out while being agitated.
교반되는 경우, 100 내지 300rpm, 예를 들면, 100 내지 280rpm, 100 내지 260rpm, 100 내지 240rpm, 100 내지 220rpm, 100 내지 200rpm, 100 내지 180rpm, 100 내지 160rpm, 100 내지 140rpm, 100 내지 120rpm, 120 내지 300rpm, 120 내지 280rpm, 120 내지 260rpm, 120 내지 240rpm, 120 내지 220rpm, 120 내지 200rpm, 120 내지 180rpm, 120 내지 160rpm, 120 내지 140rpm, 150 내지 300rpm, 150 내지 280rpm, 150 내지 260rpm, 150 내지 240rpm, 150 내지 220rpm, 150 내지 200rpm, 150 내지 180rpm, 140 내지 160rpm, 200 내지 300rpm, 200 내지 280rpm, 200 내지 260rpm, 200 내지 240rpm, 200 내지 220rpm, 또는 150 rpm으로 교반될 수 있다.When stirred, 100 to 300 rpm, for example, 100 to 280 rpm, 100 to 260 rpm, 100 to 240 rpm, 100 to 220 rpm, 100 to 200 rpm, 100 to 180 rpm, 100 to 160 rpm, 100 to 140 rpm, 100 to 120 rpm, 120 to 120 300 rpm, 120 to 280 rpm, 120 to 260 rpm, 120 to 240 rpm, 120 to 220 rpm, 120 to 200 rpm, 120 to 180 rpm, 120 to 160 rpm, 120 to 140 rpm, 150 to 300 rpm, 150 to 280 rpm, 150 to 260 rpm, 150 to 240 rpm, It may be stirred at 150 to 220 rpm, 150 to 200 rpm, 150 to 180 rpm, 140 to 160 rpm, 200 to 300 rpm, 200 to 280 rpm, 200 to 260 rpm, 200 to 240 rpm, 200 to 220 rpm, or 150 rpm.
교반되는 경우, 상기 친유성 물질, 예컨대 도데칸은 배지 중에서 분산되어 세포와 접촉된다. 친유성 물질은 배지 중에 분산됨으로써 미생물과 접촉하는 면적이 넓어져 배양 중 레티노이드를 효율적으로 세포로부터 분리되게 하여 안정화 및/또는 용해시킬 수 있다.When agitated, the lipophilic material, such as dodecane, is dispersed in medium and contacted with the cells. The lipophilic substance may be dispersed in a medium to increase the area in contact with the microorganisms, thereby allowing the retinoid to be efficiently separated from the cells during the cultivation, thereby stabilizing and / or lysing.
친유성 물질, 예컨대 도데칸 상 없이 상기 기술한 레티노이드를 생산하는 미생물을 배양시켰을 때, 레티노이드 생산은 일정 시점에서 최고치를 나타내고 그 이후에 감소할 수 있다. 이는 미생물 성장의 정체 상태 동안 추가적인 레티노이드 합성이 중단되는 반면, 세포 내에서 그의 산화적 분해가 일어나기 때문일 수 있다.When culturing microorganisms producing the retinoids described above without a lipophilic substance such as the dodecane phase, the retinoid production may peak at some point and then decrease. This may be because additional retinoid synthesis is stopped during the stagnant state of microbial growth, while its oxidative degradation occurs in the cell.
친유성 물질, 예컨대 도데칸 상의 존재 하에 배양 배지에서 상기 미생물을 배양시키게 되면 생산된 레티노이드가 세포 내에서 분해되기 전에 친유성 물질, 예컨대 도데칸 상에 흡수되게 되어 레티노이드 생산량을 향상시킬 수 있다.When the microorganism is cultured in the culture medium in the presence of a lipophilic substance such as dodecane, the produced retinoid may be absorbed onto the lipophilic substance such as dodecane before being degraded in the cell, thereby improving retinoid production.
상기 친유성 물질, 예컨대 도데칸 상은 에세리키아 속 미생물의 세포 성장에 영향을 미치지 않고, 소수성 레티노이드의 추출을 위해 소수성이고, 낮은 휘발성을 갖는 것일 수 있다. 도 2는 β-카로틴의 레티날, 레티놀, 레티노산, 및 레티닐 에스테르를 포함하는 레티노이드로의 변환을 나타낸다.The lipophilic material, such as the dodecane phase, may be one that is hydrophobic and has low volatility for extraction of hydrophobic retinoids without affecting the cell growth of Escherichia microorganisms. 2 shows the conversion of β-carotene to retinoids including retinal, retinol, retinoic acid, and retinyl esters.
배지 대 친유성 물질의 부피비는 특정 범위의 비로 한정되지 않고, 예컨대, 배지 대 친유성 물질의 부피비가 1:0.1-3.0, 1:0.2-3.0, 1:0.5-3.0, 1:1.0-3.0, 1:1.5-3.0, 1:2.0-3.0, 1:2.5-3.0, 1:0.2-2.5, 1:0.2-2.0, 1:0.2-1.5, 1:0.2-1.0, 1:0.2-0.5, 1:0.5-2.5, 1:0.5-2.0, 1:0.5-1.5, 1:0.5-1.0, 1:0.8-2.5, 1:0.8-2.0, 1:0.8-1.5, 1:0.8-1.2, 1:0.8-1.0 등이 가능하다.The volume ratio of the medium to the lipophilic material is not limited to a specific range of ratios, for example, the volume ratio of the medium to the lipophilic material is 1: 0.1-3.0, 1: 0.2-3.0, 1: 0.5-3.0, 1: 1.0-3.0, 1: 1.5-3.0, 1: 2.0-3.0, 1: 2.5-3.0, 1: 0.2-2.5, 1: 0.2-2.0, 1: 0.2-1.5, 1: 0.2-1.0, 1: 0.2-0.5, 1: 0.5-2.5, 1: 0.5-2.0, 1: 0.5-1.5, 1: 0.5-1.0, 1: 0.8-2.5, 1: 0.8-2.0, 1: 0.8-1.5, 1: 0.8-1.2, 1: 0.8- 1.0 and the like are possible.
일 구체예에 따르면 상기 배양하는 단계에서 상기 배지는 약 2.0% 농도의 글리세롤를 포함하고, 상기 에세리키아 속 미생물은 대장균 DH5α 또는 MG1655이고, 상기 배양하는 단계는 배양액 약 7 ml, 약 29℃에서 배양시키는 것일 수 있다.According to one embodiment the culturing step the medium comprises a concentration of about 2.0% glycerol, the genus Escherichia microorganism is E. coli DH5α or MG1655, the culturing step is a culture medium of about 7 ml, about 29 ℃ It may be to.
상기 방법은 또한, 친유성 물질 상으로부터 레티노이드를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 레티노이드, 예를 들면, 레티날, 레티놀, 레티닐 에스테르, 또는 이들의 조합을 분리하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들면, 이온교환 크로마토그래피, HPLC 등의 방법에 의하여 분리될 수 있다. 구체적으로, 균체를 회수한 후에 아세톤 등의 용매를 이용한 추출 후에 고순도의 제품을 얻기 위해서는 HPLC 또는 결정화 작업등을 통한 분리정제가 진행될 수 있다.The method also includes the step of separating the retinoid from the lipophilic phase. Methods of separating such retinoids such as retinal, retinol, retinyl esters, or combinations thereof are well known in the art. For example, it can be separated by ion exchange chromatography, HPLC, or the like. Specifically, in order to obtain a high-purity product after extraction with a solvent such as acetone after recovering the cells may be separated and purified through HPLC or crystallization operation.
레티노이드는 화장품, 식품 또는 의약품의 소재로 널리 활용된다.Retinoids are widely used as ingredients in cosmetics, food or medicine.
다른 양상으로, YbbO 단백질; 또는 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 코딩하는 단백질을 포함하는 효소 조성물을 첨가함으로써 레티날로부터 레티놀로의 전환을 촉진시킬 수 있다.In another aspect, YbbO protein; Alternatively, the conversion of retinal to retinol may be promoted by adding an enzyme composition including a protein encoded by a gene having a homology of 80% or more with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein.
상기 YbbO 단백질은 앞서 설명한 바와 마찬가지로 서열번호 23의 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있고, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 코딩하는 단백질은 서열번호 41 내지 48 중 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 것일 수 있다.As described above, the YbbO protein may have an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23, and a protein encoded by a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein may be any one of SEQ ID NOs: 41 to 48. It may have any one amino acid sequence.
YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자는 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상의 상동성을 가질 수 있다.A gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding YbbO protein is at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% homologous to the amino acid sequence of the gene encoding YbbO protein. Can have
서열번호 23의 아미노산 서열을 갖는 YbbO 단백질은 서열번호 24의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자에 의해 코딩될 수 있고, 서열번호 41 내지 48 중 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 단백질은 서열번호 49 내지 56 중 어느 하나의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자에 의해 코딩될 수 있다.The YbbO protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23 may be encoded by a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24, and the protein having the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41 to 48 may be any one of SEQ ID NOs: 49 to 56 It can be encoded by a gene having a nucleotide sequence of.
YbbO 단백질을 포함하는 효소 조성물은 용매, 안정제, 각종 첨가제 등 통상의 효소 조성물에 포함되는 성분들을 추가 포함할 수 있다. 또한, YbbO 단백질이외의 레티날로부터 레티놀로의 전환을 촉진시키는 성분을 추가 포함할 수 있다.The enzyme composition including the YbbO protein may further include components included in conventional enzyme compositions such as solvents, stabilizers, and various additives. In addition, a component that promotes the conversion of retinal to retinol other than the YbbO protein may be further included.
일 양상에 따른 에세리키아 속 미생물은 증가된 레티노이드 생산능을 갖는다. 또한, 레티노이드 중 특정 산물을 증가된 비율로 생산할 수 있다.According to one aspect, the genus Escherichia microorganism has increased retinoid production capacity. In addition, certain products of the retinoids can be produced in increased proportions.
다른 양상에 따른 레티노이드를 생산하는 방법에 의하면, 레티노이드를 효율적으로 생산할 수 있다. 또한, 레티노이드 중 특정 산물을 증가된 비율로 생산할 수 있다.According to the method for producing a retinoid according to another aspect, it is possible to efficiently produce a retinoid. In addition, certain products of the retinoids can be produced in increased proportions.
본 발명의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실, 또는 증폭되거나, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 도입되어 증폭된 에세리키아 속 미생물을 친유성 물질을 포함하는 배지 중에서 배양시켜 친유성 물질 상으로부터 레티노이드를 분리시키면 보다 효율적으로 레티노이드를 생산할 수 있다.The gene encoding the YbbO protein of the present invention is attenuated or deleted, or amplified, or a lipophilic microorganism of the genus Escherichia amplified by introducing a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein. The retinoid can be produced more efficiently by culturing in a medium containing the substance to separate the retinoid from the lipophilic substance.
본 발명의 미생물을 이용한 레티노이드 생산 방법을 통해 얻어진 레티노이드는 화장품, 식품, 의약품 등의 소재로 널리 활용될 수 있고, 화장품, 식품, 의약품 등의 제조를 위해 특정 레티노이드의 효과적인 생산이 필요할 경우 본 발명의 레티노이드 생산 방법을 활용하기 적합하다.Retinoids obtained through the retinoid production method using the microorganism of the present invention can be widely used as a material for cosmetics, food, medicines, etc., if the effective production of specific retinoids for the manufacture of cosmetics, foods, medicines, etc. It is suitable to utilize the retinoid production method.
도 1은 레티날 생합성의 MEP 경로 및 외래의 MVA 경로를 도식적으로 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram schematically showing the MEP pathway of retinal biosynthesis and the foreign MVA pathway.
도 2는 β-카로틴의 레티날, 레티놀, 레티노산, 및 레티닐 에스테르를 포함하는 레티노이드로의 변환을 나타낸 도면이다.FIG. 2 shows the conversion of β-carotene to retinoids including retinal, retinol, retinoic acid, and retinyl esters.
도 3은 YbbO 유전자 도입이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다. 3 is a diagram showing the effect of YbbO gene introduction on retinoid production.
도 4는 YbbO 유전자 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.4 shows the effect of YbbO gene deletion on retinoid production.
도 5는 eutE 유전자 또는 puuC 유전자 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다.5 is a diagram showing the effect of eutE gene or puuC gene deletion on retinoid production.
도 6은 도데칸이 포함된 배지를 사용한 배양에서의 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 도데칸 부피에 따른 레티노이드 생산 및 세포 성장을 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram showing retinoid production and cell growth according to dodecane volume of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in culture using a medium containing dodecane.
도 7은 도데칸이 포함된 배지를 사용한 배양에서의 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 배양 시간 및 도데칸 부피에 따른 레티노이드의 분포가 총 레티노이드에 대한 각 구성성분의 백분율로 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing the distribution of retinoids according to incubation time and dodecane volume of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in culture using a medium containing dodecane as a percentage of each component relative to total retinoids. .
도 8 및 도 9는 다양한 알칸 존재하에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산 및 세포성장 결과를 나타낸 도면이다.8 and 9 show the results of retinoid production and cell growth of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of various alkanes.
도 10, 도 11 및 도 12는 다양한 부피의 경량 미네랄 오일 존재 하에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산, 세포성장, 균체당 레티노이드 생산량(cell specific retinoids productivity) 결과를 나타낸 도면이다.10, 11 and 12 are diagrams showing the results of retinoid production, cell growth, and cell specific retinoids productivity of E. coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of various volumes of lightweight mineral oil.
도 13 및 도 14는 중량 미네랄 오일 존재 하에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산 및 세포성장 결과를 나타낸 도면이다.13 and 14 show the retinoid production and cell growth results of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of heavy mineral oil.
도 15 및 도 16은 중량 미네랄 오일 존재 하에서 시험관을 기울여 배양한 경우 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산 및 세포성장 결과를 나타낸 도면이다.FIG. 15 and FIG. 16 show the retinoid production and cell growth results of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) when cultured by tilting the test tube in the presence of heavy mineral oil.
도 17은 피부 친화적 친유성 물질 존재 하에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 세포 성장 및 pH를 나타낸 도면이다.17 shows cell growth and pH of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in the presence of a skin-friendly lipophilic substance.
도 18 및 도 19는 피부 친화적 친유성 물질의 다양한 종류와 양에 따른 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산결과를 나타낸 도면이다.18 and 19 are diagrams showing the results of retinoid production of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) according to various kinds and amounts of skin-friendly lipophilic substances.
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. 이하의 실시예에서 다음의 실험 재료 및 방법을 사용하였다.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. The following experimental materials and methods were used in the examples below.
실시예 1: YbbO 유전자가 증폭 또는 결실된 대장균 및 그를 이용한 레티노이드의 생산Example 1 Production of Escherichia Coli Amplified or Deleted with the YbbO Gene and Retinoids Using the Same
레티노이드 생산능을 갖는 에세리키아 속 미생물인 대장균 DH5α(pTDHBSR/pSNA) (기탁번호 KCTC 11255BP)에서 YbbO 유전자를 증폭 또는 결실시키고, 그 증폭 또는 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 확인하였다.The YbbO gene was amplified or deleted in Escherichia coli DH5α (pTDHBSR / pSNA) (Accession No. KCTC 11255BP), which has a retinoid producing ability, and the effect of the amplification or deletion on retinoid production was confirmed.
(1)(One) YbbO 유전자의 증폭된 대장균의 제조 및 레티노이드 생산Preparation and Retinoid Production of Amplified Escherichia Coli of YbbO Gene
대장균 YbbO 유전자 (서열번호 24)를 pBBR1MCS2 플라스미드의 KpnI과 XhoI 제한효소 부위에 삽입하여 pBBR1MCS2(YbbO) 플라스미드를 제조하였다. 다음으로, pBBR1MCS2(YbbO) 플라스미드를 대장균 DH5α(pTDHBSR/pSNA)에 형질전환에 의하여 도입하여 대장균 DH5α(pTDHBSR/pSNA/pBBR1MCS2-YbbO)를 얻었다. 이 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.The pBBR1MCS2 (YbbO) plasmid was prepared by inserting the E. coli YbbO gene (SEQ ID NO: 24) into the KpnI and XhoI restriction sites of the pBBR1MCS2 plasmid. Next, pBBR1MCS2 (YbbO) plasmid was introduced into E. coli DH5α (pTDHBSR / pSNA) by transformation to obtain E. coli DH5α (pTDHBSR / pSNA / pBBR1MCS2-YbbO). This process is described in detail as follows.
표 1
효소명 유전자 유전자 서열 (Genbank 허가번호)
야생형 대장균(Escherichia coli MG1655; taxid 511145) 유래의 예상 산화환원효소 ybbO 서열번호 24(1786701)
Table 1
Enzyme Name gene Gene sequence (Genbank authorization number)
Expected oxidoreductase from wild type Escherichia coli (Escherichia coli MG1655; taxid 511145) ybbO SEQ ID NO: 24 (1786701)
표 2
Figure PCTKR2012006074-appb-T000001
TABLE 2
Figure PCTKR2012006074-appb-T000001
게놈 DNA 제조, 제한효소 절단, 형질 전환 및 표준 분자 생물학 기술은 문헌에 기재된 대로 수행하였다(Sambrook and Russell 2001). PCR은 그의 표준 프로토콜에 의해 pfu DNA 폴리머라제(Solgent Co., Korea)를 사용하여 수행하였다.Genomic DNA preparation, restriction enzyme cleavage, transformation and standard molecular biology techniques were performed as described in the literature (Sambrook and Russell 2001). PCR was performed using pfu DNA polymerase (Solgent Co., Korea) by its standard protocol.
표 1의 유전자 클로닝에 사용된 프라이머 서열과 제한효소는 표 2에 나타내었다. 표 1의 유전자는 해당 유전자를 포함하고 있는 균주의 염색체 DNA를 주형으로 PCR을 통해 증폭되었다. 증폭된 산물을 표 2에 열거된 제한 효소를 이용하여 벡터 pBBR1MCS2 (GenBank 허가번호 U02374)(서열번호 27)에 도입하여, 벡터 pBBR2-ybbO(서열번호 40)를 제조하였다. 그 후, pBBR2-ybbO 플라스미드를 대장균 DH5α(pTDHBSR/pSNA)에 형질전환에 의하여 도입하여 대장균 DH5α(pTDHBSR/pSNA/pBBR2-YbbO)를 얻었다.Primer sequences and restriction enzymes used for cloning the genes of Table 1 are shown in Table 2. The gene of Table 1 was amplified by PCR using the chromosomal DNA of the strain containing the gene as a template. The amplified product was introduced into vector pBBR1MCS2 (GenBank Accession No. U02374) (SEQ ID NO: 27) using the restriction enzymes listed in Table 2 to prepare vector pBBR2-ybbO (SEQ ID NO: 40). Then, pBBR2-ybbO plasmid was introduced into E. coli DH5α (pTDHBSR / pSNA) by transformation to obtain E. coli DH5α (pTDHBSR / pSNA / pBBR2-YbbO).
얻은 균주를 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5mL와 도데칸 5mL의 혼합 배지 중에서 72 시간 동안 배양하였다.The resulting strain was mixed with 5 mL of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and 5 mL of dodecane Incubated for 72 hours.
배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다. 대조군으로는 YbbO 유전자가 도입되지 않은 벡터가 도입된 DH5α(pTDHBSR/pSNA/pBBR1MCS2)를 사용하였다.The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm. As a control, DH5α (pTDHBSR / pSNA / pBBR1MCS2) into which a vector without the YbbO gene was introduced was used.
도 3은 YbbO 유전자 도입이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 대조군 균주(pBBR1MCS-2)에 비하여, YbbO 유전자 도입 균주(pBBR2-ybbO)에서 전체 레티노이드 중 레티놀과 레티닐 아세테이트의 비율이 증가하였다. 전체 레티노이드 생산량은 큰 차이가 없었다. 대조군에서 레티날: 레티놀: 레티닐 아세테이트는 70mg/L: 45 mg/L: 20 mg/L이었으나, YbbO 유전자 균주에서는 21mg/L: 67 mg/L: 39 mg/L이었다.3 is a diagram showing the effect of YbbO gene introduction on retinoid production. As shown in FIG. 3, the ratio of retinol and retinyl acetate in the total retinoids was increased in the YbbO transgenic strain (pBBR2-ybbO) compared to the control strain (pBBR1MCS-2). Total retinoid production was not significantly different. The retinal: retinol: retinyl acetate was 70 mg / L: 45 mg / L: 20 mg / L in the control group, but 21 mg / L: 67 mg / L: 39 mg / L in the YbbO gene strain.
YbbO 유전자 도입 균주에 의한 레티노이드 생산시 레티닐 아세테이트 비율 증가는 레티놀 비율의 증가에 의해 야기된 것으로 여겨진다. 반면, YbbO 유전자 도입 균주에 의한 레티노이드 생산시 레티날은 소량 생산되었다.Increasing the retinyl acetate ratio in retinoid production by the YbbO transgenic strain is believed to be caused by an increase in the retinol ratio. On the other hand, a small amount of retinal was produced during retinoid production by the YbbO transgenic strain.
(2)(2) YbbO 유전자의 결실된 대장균의 제조 및 레티노이드 생산Preparation and Retinoid Production of E. Coli Deleted of the YbbO Gene
대장균 DH5α △ybbO 균주는 Datsenko와 Wanner의 방법(Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)에 따라서 다음과 같이 제조되었다.E. coli DH5α ΔybbO strain was prepared according to the method of Datsenko and Wanner (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645).
ybbO 유전자를 상동성 재조합에 의하여 선발 마커 유전자인 카나마이신 유전자로 대체하기 위하여, pKD13 플라이스미드(Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)의 카나마이신 유전자에 결합하면서 ybbO 유전자의 상류 말단과 하류 말단의 염기 서열을 갖는 PCR 프라이머를 제조하였다.To replace the ybbO gene with the kanamycin gene, a selection marker gene by homologous recombination, the kanamycin gene of pKD13 plasmid (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci USA, 97 (12): 6640-6645) PCR primers having nucleotide sequences of the upstream and downstream ends of the ybbO gene were prepared while binding.
정방향 프라이머는 ybbO 유전자의 상류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 카나마이신 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있으며, 역방향 프라이머는 ybbO 유전자의 하류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 카나마이신 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있다. 사용한 프라이머는 표 3에 표시하였다. 서열번호 28과 29의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 하고, pKD13을 주형으로 PCR 반응을 수행하였다.The forward primer consists of 50bp nucleotide sequence upstream of the ybbO gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp, and the reverse primer consists of 50bp nucleotide sequence downstream of the ybbO gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp. have. The primers used are shown in Table 3. PCR reactions were carried out using oligonucleotides of SEQ ID NOs: 28 and 29 as primers and pKD13 as a template.
상기의 정제된 PCR 반응산물은 pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)을 포함한 DH5α콤페턴트 세포 (competent cell)로 형질전환하였다. 카나마이신 저항성을 가진 평판 배지의 콜로니를 콜로니 PCR을 통하여 카나마이신 유전자가 상동성 재조합에 의해서 ybbO 유전자를 대체했는지를 확인하였다. 콜로니 PCR에 사용된 프라이머는 대장균 DH5α염색체 상에서 ybbO 유전자 바로 인접한 영역에 결합하도록 제조하였다.The purified PCR reaction product was transformed into DH5α competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colony PCR of colonies of kanamycin-resistant plate medium confirmed that the kanamycin gene replaced the ybbO gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the ybbO gene on the E. coli DH5α chromosome.
그 결과, ybbO 유전자가 결실된 것을 콜로니 PCR 방법에 의하여 표 3의 서열번호 30과 서열번호 31의 프라이머를 이용해 확인하였다.As a result, it was confirmed that the ybbO gene was deleted using the primers of SEQ ID NO: 30 and SEQ ID NO: 31 in Table 3 by colony PCR method.
표 3
명칭 서열번호
KO YbbO-F 28
KO YbbO-R 29
KO YbbOCF-F 30
KO YbbOCF-R 31
TABLE 3
designation SEQ ID NO:
KO YbbO-F 28
KO YbbO-R 29
KO YbbOCF-F 30
KO YbbOCF-R 31
얻은 균주를 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5mL와 도데칸 5mL의 혼합 배지 중에서 60 시간 동안 배양하였다. 배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다. 대조군으로는 YbbO 유전자가 결실되지 않은 DH5α(pTDHBSR/pSNA)를 사용하였다.The resulting strain was mixed with 5 mL of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and 5 mL of dodecane Incubated for 60 hours. The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm. As a control, DH5α (pTDHBSR / pSNA) without the YbbO gene was used.
도 4는 YbbO 유전자 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 대조군 균주(DH5α)에 비하여, YbbO 유전자 결실 균주(DH5α△ybbO)에서 전체 레티노이드 생산량이 높았다.4 shows the effect of YbbO gene deletion on retinoid production. As shown in FIG. 4, the total retinoid production was higher in the YbbO gene deletion strain (DH5αΔybbO) compared to the control strain (DH5α).
또한, 전체 레티노이드 중 레티날이 레티놀보다 더 많이 생산되었다. 즉, 60시간 대조군에서, 레티날: 레티놀: 레티닐 아세테이트는 43mg/L: 22 mg/L: 9.7 mg/L이었으나, YbbO 유전자 결실 균주에서, 65mg/L: 25 mg/L: 9.5 mg/L이었다. 따라서, 얻어진 균주를 사용하여 레티날 비율이 높은 레티노이드를 생산할 수 있다.In addition, more retinal was produced in the total retinoids than retinol. That is, in the 60 hour control group, the retinal: retinol: retinyl acetate was 43 mg / L: 22 mg / L: 9.7 mg / L, but in the YbbO gene deletion strain, 65 mg / L: 25 mg / L: 9.5 mg / L It was. Thus, the strains obtained can be used to produce retinoids with high retinal ratios.
또한, 실시예 2에서 확인된 바와 같이, EutE, PuuC, 또는 그 조합을 결실시킴으로써, 레티날 비율이 높은 레티노이드를 생산할 수 있다.In addition, as confirmed in Example 2, retinoids having a high retinal ratio can be produced by deleting EutE, PuuC, or a combination thereof.
실시예 2: EutE 유전자와 PuuC 유전자가 결실된 대장균 및 그를 이용한 레티노이드 생산Example 2: Escherichia coli deleted from EutE gene and PuuC gene and retinoid production using the same
레티노이드 생산능을 갖는 에세리키아 (Escherichia) 속 미생물인 DH5α(pTDHBSR/pSNA) (기탁번호 KCTC 11255BP)에서 EutE 유전자 및 PuuC 유전자를 결실시키고, 그 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 확인하였다.The EutE gene and PuuC gene were deleted from DH5α (pTDHBSR / pSNA) (Accession No. KCTC 11255BP), a microorganism of the genus Escherichia, having a retinoid producing ability, and the effect of the deletion on retinoid production was confirmed.
(1) DH5α(pTDHBSR/pSNA)의 eutE 유전자 또는 puuC 유전자 결실(1) eutE gene or puuC gene deletion of DH5α (pTDHBSR / pSNA)
결실은 Datsenko와 Wanner의 방법 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)에 따라서 다음과 같이 제조하였다.Fruits were prepared according to Datsenko and Wanner's method (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645).
EutE 유전자를 상동성 재조합에 의하여 선발 마커 유전자인 카나마이신 유전자로 대체하기 위하여, pKD13 플라이스미드(Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)의 카나마이신 유전자에 결합하면서 EutE 유전자의 상류 말단과 하류 말단의 염기 서열을 갖는 PCR 프라이머를 제조하였다.To replace the EutE gene with the kanamycin gene, a selection marker gene by homologous recombination, the kanamycin gene of pKD13 plasmid (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci USA, 97 (12): 6640-6645) PCR primers were prepared having the nucleotide sequences of the upstream and downstream ends of the EutE gene while binding.
정방향 프라이머는 EutE 유전자의 상류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 카나마이신 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있으며, 역방향 프라이머는 EutE 유전자의 하류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 카나마이신 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있다. 사용한 프라이머는 하기 표 4에 표시하였다. 서열번호 32와 서열번호 33의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 하고, pKD13을 주형으로 PCR 반응을 수행하였다.The forward primer consists of 50bp nucleotide sequence upstream of the EutE gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp, and the reverse primer consists of 50bp nucleotide sequence downstream of the EutE gene followed by kanamycin gene binding nucleotide sequence 20bp. have. The primers used are shown in Table 4 below. PCR reaction was performed using oligonucleotides of SEQ ID NO: 32 and SEQ ID NO: 33 as primers and pKD13 as a template.
상기의 정제된 PCR 반응산물은 pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)을 포함한 DH5α콤페턴트 세포 (competent cell)로 형질전환하였다. 카나마이신 저항성을 가진 평판 배지의 콜로니를 콜로니 PCR을 통하여 카나마이신 유전자가 상동성 재조합에 의해서 EutE 유전자를 대체했는지를 확인하였다. 콜로니 PCR에 사용된 프라이머는 대장균 DH5α염색체 상에서 EutE 유전자 바로 인접한 영역에 결합하도록 제조하였다.The purified PCR reaction product was transformed into DH5α competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colonies of kanamycin resistant plate medium were confirmed by colony PCR to determine whether the kanamycin gene replaced the EutE gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the EutE gene on the E. coli DH5α chromosome.
PuuC 유전자를 상동성 재조합에 의하여 선발마커 유전자인 클로람페니콜 유전자로 대체하기 위하여, pKD3 플라이스미드 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)의 클로람페니콜 유전자에 결합하면서 PuuC 유전자의 상류 말단과 하류 말단의 염기 서열을 갖는 PCR 프라이머를 제조하였다. To replace the PuuC gene with the chloramphenicol gene, which is a selection marker gene by homologous recombination, to the chloramphenicol gene of pKD3 plasmid (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci USA, 97 (12): 6640-6645) PCR primers were prepared having the sequence of the upstream and downstream ends of the PuuC gene while binding.
정방향 프라이머는 PuuC 유전자의 상류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 클로람페니콜 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있으며, 역방향 프라이머는 PuuC 유전자의 하류 말단의 50bp 염기서열 다음에, 클로람페니콜 유전자 결합 염기 서열 20bp로 구성되어 있다. 사용한 프라이머는 하기 표 4에 표시하였다. 서열번호 36과 서열번호 37의 올리고뉴클레오티드를 프라이머로 하고, pKD3을 주형으로 PCR 반응을 수행하였다.The forward primer consists of 20bp of the upstream end of the PuuC gene followed by 20bp of chloramphenicol gene binding nucleotide sequence, and the reverse primer consists of 20bp of the chloramphenicol gene binding base sequence of the downstream end of the PuuC gene. have. The primers used are shown in Table 4 below. PCR reaction was carried out using oligonucleotides of SEQ ID NO: 36 and SEQ ID NO: 37 as primers and pKD3 as a template.
상기의 정제된 PCR 반응산물은 pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97(12):6640-6645)을 포함한 DH5α콤페턴트 세포 (competent cell)로 형질전환하였다. 클로람페니콜 저항성을 가진 평판 배지의 콜로니를 콜로니 PCR을 통하여 클로람페니콜 유전자가 상동성 재조합에 의해서 PuuC 유전자를 대체했는지를 확인하였다. 콜로니 PCR에 사용된 프라이머는 대장균 DH5α염색체 상에서 PuuC 유전자 바로 인접한 영역에 결합하도록 제조하였다.The purified PCR reaction product was transformed into DH5α competent cells including pKD46 (Datsenko KA and Wanner BL., 2000 Proc Natl Acad Sci U.S.A., 97 (12): 6640-6645). Colonies of chloramphenicol resistant plate media were confirmed by colony PCR to determine whether the chloramphenicol gene replaced the PuuC gene by homologous recombination. Primers used for colony PCR were prepared to bind to the region immediately adjacent to the PuuC gene on the E. coli DH5α chromosome.
그 결과, EutE 유전자 및 PuuC 유전자가 결실된 것을 콜로니 PCR 방법에 의하여 EutE는 하기 표 4의 서열번호 34와 서열번호 35의 프라이머로, PuuC는 하기 표 4의 서열번호 38과 서열번호 39의 프라이머로 확인하였다.As a result, the EutE gene and the PuuC gene were deleted by the colony PCR method. EutE was the primers of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 35 in Table 4 below, and PuuC was the primers of SEQ ID NO: 38 and SEQ ID NO: 39 of Table 4 below. Confirmed.
표 4
명칭 서열번호
KO eutE-F 32
KO eutE-R 33
KO eutECF-F 34
KO eutECF-R 35
KO puuC-F 36
KO puuC-R 37
KO puuCCF-F 38
KO puuCCF-R 39
Table 4
designation SEQ ID NO:
KO eutE-F 32
KO eutE-R 33
KO eutECF-F 34
KO eutECF-R 35
EN puuC-F 36
EN puuC-R 37
EN puuCCF-F 38
EN puuCCF-R 39
(2) 레티노이드 생산의 비교(2) Comparison of Retinoid Production
(1)에서 얻은 균주를 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5mL와 도데칸 5mL의 혼합 배지 중에서 60 시간 동안 배양하였다.The strain obtained in (1) was treated with 5 mL of 2YT medium (16 g tryptone, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) and dodecane containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose. Incubated for 60 hours in 5 mL of mixed medium.
배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다. 대조군으로는 상기 유전자가 결실되지 않은 DH5α(pTDHBSR/pSNA)를 사용하였다.The culture was inoculated with each strain into a 15 cm long, 25 mm diameter test tube, and inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with a shaking incubator at about 250 rpm. As a control, DH5α (pTDHBSR / pSNA) without the gene was used.
도 5는 EutE 유전자, 또는 PuuC 유전자 결실이 레티노이드 생산에 미치는 영향을 나타낸 도면이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 대조군 균주에 비하여, 결실 균주에서 전체 레티노이드의 양 (레티날, 레티놀 및 레티닐 아세테이트의 총량) 및 레티날의 비율이 배양 60시간에서 크게 증가하였다. 대조군 균주의 경우 배양 60시간 총 레티노이드 생산량이 75 mg/L, EutE 유전자가 결실된 경우 110.3 mg/L, PuuC 유전자가 결실된 경우 102.2 mg/L를 나타내었다.5 is a diagram showing the effect of EutE gene, or PuuC gene deletion on retinoid production. As shown in FIG. 5, compared to the control strain, the amount of total retinoid (total amount of retinal, retinol and retinyl acetate) and the ratio of retinal in the deletion strain increased significantly at 60 hours of culture. In the control strain, the total 60-hour total retinoid production was 75 mg / L, 110.3 mg / L when the EutE gene was deleted, and 102.2 mg / L when the PuuC gene was deleted.
이는 EutE 유전자 및 PuuC 유전자가 레티날을 레티노산으로 산화시키는 옥시다제 활성을 코딩하기 때문인 것으로 여겨진다. 그러나, 특정한 기작에 한정되는 것은 아니다.This is believed to be because the EutE gene and the PuuC gene encode oxidase activity that oxidizes retinal to retinoic acid. However, it is not limited to a specific mechanism.
실시예 3: 도데칸 존재하 대장균 배양과 레티노이드 생산Example 3: E. coli culture and retinoid production in the presence of dodecane
도데칸 함유 배지 중에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)를 배양하여, 도데칸이 레티노이드 생산 및 세포 성장에 미치는 영향을 확인하였다.Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) was cultured in a dodecane-containing medium to confirm the effect of dodecane on retinoid production and cell growth.
2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5mL와 도데칸 (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6mL)의 혼합 배지 중에서 72 시간 동안 배양하였다. 배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다.5 mL of 2YT medium (16 g tryptone, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) with 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and dodecane (0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 mL) in a mixed medium for 72 hours. The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
도 6은 도데칸 함유 배지에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)의 레티노이드 생산 및 세포 성장을 나타낸 도면이다. 레티노이드 생산에서 레티날, 레티놀 및 레티닐 아세테이트를 각각 밝은 회색, 어두운 회색 및 검은색으로 나타내었다. 세포 배양시에 오버레이한 도데칸 부피 0 mL, 1 mL, 2 mL, 3 mL, 4 mL, 5 mL 및 6 mL를 각각 ■, ●, ▲, □, ○, △ 및 ☆로 나타내었다.FIG. 6 shows retinoid production and cell growth of Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) in a dodecane-containing medium. Retinal, retinol and retinyl acetate are shown in light gray, dark gray and black in retinoid production, respectively. Dodecane volumes 0 mL, 1 mL, 2 mL, 3 mL, 4 mL, 5 mL, and 6 mL overlayed during cell culture are indicated by ■, ●, ▲, □, ○, Δ, and ☆, respectively.
도 7은 배양 시간 및 도데칸 부피에 따른 레티노이드의 분포가 총 레티노이드에 대한 각 구성성분의 백분율로 나타낸 도면이다. 레티날, 레티놀 및 레티닐 아세테이트를 각각 밝은 회색, 어두운 회색 및 검은색으로 나타내었다. FIG. 7 shows the distribution of retinoids according to incubation time and dodecane volume as a percentage of each component relative to total retinoids. Retinal, retinol and retinyl acetate are shown in light gray, dark gray and black, respectively.
도면의 레티노이드 함량은 배양액중의 도데칸층만을 원심분리로 분리, 회수하여 HPLC를 통해 측정된 값이다.Retinoid content in the figure is a value measured by HPLC separating and recovering only the dodecane layer in the culture medium by centrifugation.
측정 결과, 레티노이드는 세포 또는 세포 파쇄물 중에는 존재하지 않거나 무시할 수 있는 정도로만 존재하였으며, 세포가 제거된 배양액 즉, 도데칸 층에 존재하였다.As a result of the measurement, the retinoid was present in the cell or cell lysate only in a negligible or negligible amount, and was present in the culture medium in which the cells were removed, ie, the dodecane layer.
도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 도데칸이 첨가되지 않은 것에 비하여, 도데칸 첨가에 의하여 레티노이드 생산이 증가하였다.6 and 7, retinoid production increased by the addition of dodecane as compared to the absence of dodecane.
도 6에 나타낸 바와 같이, 레티노이드 생산은 도데칸 부피에 비례하였다. 5 mL 도데칸을 갖는 배양의 72 시간에서 136 mg/L의 가장 높은 레티노이드 생산을 얻었고 이는 1 mL 도데칸으로 할 경우(65 mg/L)보다 약 2 배 높은 수치이다. 5 mL 도데칸으로 72 시간 이상 연장된 배양을 시켰을 때 추가적인 레티노이드 생산의 증가는 없었고 그의 최고치를 분해 없이 유지하였다(데이터는 나타내지 않음). 0, 24, 및 48 시간에서 2 mL의 도데칸을 배양에 추가하는 것에 의해 도데칸 첨가 부피를 6 mL까지 증가시켰다. 6 mL 도데칸 첨가 배양에서 5 mL 도데칸을 갖는 배양에 비교하였을 때 전체 레티노이드 생산의 증가는 없었다. 6 mL 도데칸을 초기에 첨가 배양에서도 레티노이드 생산의 증가는 없었다(데이터는 나타내지 않음). 도데칸을 갖는 모든 배양액에서의 세포 성장은 도데칸이 없을 때보다 약간 높았다(도 6).As shown in FIG. 6, retinoid production was proportional to dodecane volume. The highest retinoid production of 136 mg / L was obtained at 72 hours of incubation with 5 mL dodecane, which was about 2 times higher than with 1 mL dodecane (65 mg / L). Extended cultures for more than 72 hours with 5 mL dodecane resulted in no further increase in retinoid production and maintained its peak without degradation (data not shown). Dodecane addition volume was increased to 6 mL by adding 2 mL of dodecane to the culture at 0, 24, and 48 hours. There was no increase in total retinoid production compared to the culture with 5 mL dodecane in the 6 mL dodecane addition culture. There was no increase in retinoid production even in the initial addition of 6 mL dodecane (data not shown). Cell growth in all cultures with dodecane was slightly higher than without dodecane (FIG. 6).
도 7은 도데칸 첨가 부피에 따라 얻은 레티노이드들의 분포를 나타낸 도면이다. 도데칸 첨가가 있는 경우와 없는 경우 얻은 레티날 및 레티놀 비율에서 현저한 레티노이드 분포 차이가 나타난다. 48 시간에서 레티노이드 중 레티날의 비율은 도데칸 첨가 배양에서 약 51% (w/w)이고 도데칸 첨가가 없는 배양에서 23%인 반면, 레티놀 비율은 도데칸 첨가 배양에서 30% 내지 39%이고 도데칸 첨가 없는 배양에서 59%이다. 따라서, 도데칸 첨가는 레티날의 비율을 높이지만 레티놀의 비율을 감소시킨다. 세포에서 레티날로부터의 레티놀 형성의 반응 순서를 고려하였을 때, 레티날은 도데칸에 의해 그의 레티놀로의 전환 전에 세포로부터 추출되는 것으로 생각된다. 48 시간에서의 레티닐 아세테이트 비율은 도데칸 첨가 있는 배양 및 없는 배양 모두에서 20% 미만이고, 이는 레티날 및 레티놀에 비해 상대적으로 낮은 수치이다. 도데칸 첨가 배양에서 레티닐 아세테이트 비율은 배양 시간이 길어짐에 따라 감소하는데 이는 레티닐 아세테이트 형성을 위한 세포 활동이 배양 동안 감소함을 나타낸다. 결론적으로, 도데칸 첨가는 세포 성장의 정체 상태에서 레티노이드 생산의 감소를 방지하고 레티노이드 생산을 증가시켰다.7 is a view showing the distribution of retinoids obtained according to the dodecane addition volume. There is a significant difference in retinoid distribution in the retinal and retinol ratios obtained with and without dodecane addition. At 48 hours, the ratio of retinal in retinoids is about 51% (w / w) in dodecane addition cultures and 23% in cultures without dodecane addition, while the retinol ratio is 30% to 39% in dodecane addition cultures. 59% in culture without dodecane addition. Thus, dodecane addition increases the ratio of retinal but decreases the ratio of retinol. Given the reaction sequence of retinol formation from the retinal in the cell, the retinal is thought to be extracted from the cell before its conversion to retinol by dodecane. The retinyl acetate ratio at 48 hours is less than 20% in both with and without dodecane addition, which is relatively low compared to retinal and retinol. In dodecane-added cultures, the retinyl acetate ratio decreases with longer incubation time, indicating that cell activity for retinyl acetate formation decreases during the culture. In conclusion, dodecane addition prevented the reduction of retinoid production and increased retinoid production in the stagnant state of cell growth.
본 발명의 레티노이드의 인-시추 추출에는 세포벽 분해를 위한 리소자임이 필요하지 않다. 레티노이드(C20, 이소프레노이드 분자)는 세포벽의 손실 없이 세포로부터 효과적으로 방출될 수 있다. 레티노이드 생산의 2-상 배양에서, β-카로틴은 레티노이드의 직접적인 전구체이기 때문에 세포 내에 계속 유지되어야 한다. β-카로틴이 도데칸 상에서 추출되는 경우, 이는 시토졸에 위치한 BCD(M)O에 의해 절단될 수 있다.In-drill extraction of the retinoids of the present invention does not require lysozyme for cell wall degradation. Retinoids (C20, isoprenoid molecules) can be effectively released from cells without loss of cell walls. In a two-phase culture of retinoid production, β-carotene must be maintained in cells because it is a direct precursor of retinoids. When β-carotene is extracted on dodecane, it can be cleaved by BCD (M) O located in the cytosol.
β-카로틴은 분자 크기 때문에 세포로부터 방출될 수 없어 도데칸에 의해 추출되지 않으므로, β-카로틴의 2-상 배양에서 세포 내에서 계속 유지될 수 있다.Because β-carotene cannot be released from cells because of its molecular size and is not extracted by dodecane, it can be maintained in cells in a two-phase culture of β-carotene.
실시예 4: 친유성 물질을 포함하는 배지에서 레티노이드의 생산Example 4 Production of Retinoids in Medium Containing Lipophilic Materials
본 실시예에서는 다양한 친유성 물질 함유 배지 중에서 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)을 배양하여, 친유성 물질이 레티노이드 생산 및 세포 생장에 미치는 영향을 확인하였다.In this example, Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) was cultured in various lipophilic medium-containing media, and the effect of the lipophilic substance on retinoid production and cell growth was confirmed.
(1) 알칸을 포함하는 배지에서 레티노이드의 생산(1) Production of Retinoids in Medium Containing Alkanes
위 대장균(pT-DHBSR/pS-NA)을 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5mL와 옥탄, 데칸, 도데칸 또는 테르라데칸 5mL의 혼합 배지 중에서 72 시간 동안 배양하였다. 배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다.Gastric Escherichia coli (pT-DHBSR / pS-NA) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose in 2YT medium (16 g tryptone per liter, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl ) Was incubated for 72 hours in a mixed medium of 5 mL and 5 mL of octane, decane, dodecane or teradecane. The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
도 8은 알칸 존재하에서 레티노이드 생산 결과를 나타낸 도면이다. 도 9는 알칸 존재하에서 레티노이드 생산 균주의 생장 결과를 나타낸 도면이다.8 shows the results of retinoid production in the presence of alkanes. 9 shows the results of growth of retinoid producing strains in the presence of alkanes.
도 8에 나타낸 바와 같이, 데칸을 사용한 경우에 총 108 mg/L의 레티노이드가 생산되었다. 그 외 균체 증식, pH 및 균체 내 β-카로틴의 양은 알칸에 따라 큰 차이를 보이지 않았다. 그 결과 도데칸에 비해 데칸이 레티노이드 생산에 더 유리한 것으로 여겨진다. 옥탄을 사용한 경우, 레티날 및 레티놀의 생산은 다른 알칸과 유사하였으나, 레티닐 아세테이트는 거의 생산하지 않았다. 테트라데칸은 전체 레티노이드 생산량이 다른 알칸에 비하여 낮았다.As shown in FIG. 8, a total of 108 mg / L retinoids were produced when using decane. In addition, cell growth, pH, and the amount of β-carotene in cells did not show a big difference according to alkanes. As a result, decane seems to be more advantageous for retinoid production than dodecane. When octane was used, the retinal and retinol production was similar to other alkanes, but little retinyl acetate was produced. Tetradecane had lower total retinoid production than other alkanes.
(2) 미네랄 오일을 포함 배지에서 레티노이드의 생산(2) the production of retinoids in the medium containing mineral oil
(2.1) 경량 미네랄 오일(2.1) lightweight mineral oil
경량 미네랄 오일은 알칸에 비하여 가격이 싸다는 장점이 있다. 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5ml와 다른 부피의 경량 미네랑 오일(Sigma, Catalog No.M8410)의 혼합 배지 중에서 72 시간 동안 배양하였다.Lightweight mineral oils have the advantage of being cheaper than alkanes. 5 ml of 2YT medium (16 g trypton per liter, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and a different volume of light mineral oil (Sigma) , Catalog No. M8410) was incubated for 72 hours in a mixed medium.
배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다.The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
도 10은 경량 미네랄 오일 존재하에서 레티노이드 생산 결과를 나타낸 도면이다. 도 11은 경량 미네랄 오일 존재하에서 균주의 생장 결과를 나타낸 도면이다.10 is a view showing the results of retinoid production in the presence of light mineral oil. 11 is a view showing the results of growth of strains in the presence of light mineral oil.
도 10에 나타낸 바와 같이, 도데칸 5ml에서 136.1mg/L이 생산될 때, 2ml 경량 미네랄 오일에서 158mg/L이 생산되었다. 도 11에 나타낸 바와 같이, pH는 도데칸 이외의 경우 큰 차이를 보이지 않았다. 반면, 균체 성장은 경량 미네랄 오일의 양이 증가할수록 감소하였다. 이는 경량 미네랄 오일의 높은 점도와 비중으로 인하여 배지와 미네랄 오일이 충분히 혼합되지 않았기 때문인 것으로 예상된다. 균체 성장의 감소로 인해 레티노이드 생산도 감소하였다. As shown in FIG. 10, when 136.1 mg / L was produced in 5 ml of dodecane, 158 mg / L was produced in 2 ml light mineral oil. As shown in FIG. 11, the pH did not show a big difference except for dodecane. Cell growth, on the other hand, decreased as the amount of light mineral oil increased. This is expected to be due to insufficient mixing of the medium and mineral oil due to the high viscosity and specific gravity of the lightweight mineral oil. Retinoid production also decreased due to reduced cell growth.
도 12는 균체당 레티노이드 생산량 (cell specific retinoids productivity)을 나타낸 도면이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 미네랄 오일의 양에 상관없이 약 5mg/L/OD600nm의 비생산성을 보였다. 12 is a diagram showing cell specific retinoids productivity per cell. As shown in FIG. 12, irrespective of the amount of mineral oil, it showed a specific productivity of about 5 mg / L / OD 600 nm.
(2.2) 중량 미네랄 오일(2.2) weight mineral oil
중량 미네랄 오일은 경량 미네랄 오일에 비하여 싸다. 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5ml와 중량 미네랄 오일(Daejung, Catalog No.5658-4400) 2ml의 혼합 배지 중에서 96 시간 동안 배양하였다. 배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다.Heavy mineral oils are cheaper than lightweight mineral oils. 5 ml of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) containing 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) arabinose and heavy mineral oil (Daejung, Catalog No. 5658-4400) were incubated for 96 hours in 2 ml of mixed medium. The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
도 13은 중량 미네랄 오일 존재하에서 레티노이드 생산 결과를 나타낸 도면이다. 도 14는 중량 미네랄 오일 존재하에서 균주의 생장 결과를 나타낸 도면이다. 도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 경량 미네랄 오일, 및 도데칸에 비하여 중량 미네랄 오일의 경우 세포 성장이 적었다. 또한, 레티노이드 96.5mg/L을 생산하였다. 이는 중량 미네랄 오일의 점도에 의하여 배지와 미네랄 오일이 잘 혼합되지 않았기 때문인 것으로 예측된다. FIG. 13 shows the results of retinoid production in the presence of heavy mineral oil. 14 is a diagram showing the results of growth of strains in the presence of heavy mineral oil. As shown in FIGS. 13 and 14, the light mineral oil and the heavy mineral oil had less cell growth than dodecane. In addition, 96.5 mg / L of retinoids were produced. This is expected to be due to the poor mixing of the medium and the mineral oil due to the viscosity of the heavy mineral oil.
사용된 시험관 (test tube)를 기울여서 배양기에 배치시키는 것을 제외하고는 위와 동일하게 세포를 배양하였다. 시험관을 기울임으로써 교반의 효과가 더 증대되어 배지와 미네랄 오일이 더 잘 혼합될 수 있었다.The cells were cultured in the same manner as above except that the test tubes used were tilted and placed in the incubator. By tilting the test tube, the effect of agitation was increased, allowing the medium and mineral oil to mix better.
도 15는 시험관을 기울여 배양한 경우 레티노이드 생산 결과를 나타낸 도면이다. 도 16은 시험관을 기울여 배양한 경우 균주 생장 결과를 나타낸 도면이다. 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 기울여 배양한 경우 세포 성장 및 레티노이드 생산이 증가하였다. 구체적으로, 시험관을 수직으로 한 경우, 96시간에서 88.2mg/L의 레티노이드가 생산되었으나, 시험관을 기울인 경우, 173.9mg/L이 생산되었다.Figure 15 is a view showing the results of retinoid production when incubated with test tubes. 16 is a view showing the results of strain growth when cultured by tilting the test tube. As shown in FIG. 15 and FIG. 16, the cell growth and the retinoid production increased when the culture was inclined. Specifically, when the test tube was upright, 88.2 mg / L retinoids were produced at 96 hours, but when the test tube was tilted, 173.9 mg / L was produced.
이는 경량 및 중량 미네랄 오일은 높은 점도로 인하여 배지와의 혼합이 레티노이드 생산에 중요한 인자라는 것을 나타낸다. 따라서, 배양 중 적절한 교반을 제공함으로써 레티노이드에 사용될 수 있다. This indicates that lightweight and heavy mineral oils are important factors for retinoid production due to their high viscosity. Thus, it can be used for retinoids by providing adequate agitation during incubation.
(3) 피부 친화적 친유성 물질을 포함 배지에서 레티노이드의 생산(3) production of retinoids in media containing skin-friendly lipophilic substances
피부 친화적 친유성 물질을 포함하는 배지에서 레티노이드를 생산하였다. 피부 친화적 친유성 물질은 이소프로필 미리스테이트 (IPM), 디옥타노일-데카노일 글리세롤(ODO), 세틸 에틸헥사노에이트 (CEH) 및 피토스쿠알란을 사용하였다.Retinoids were produced in media containing skin friendly lipophilic substances. Skin-friendly lipophilic materials used isopropyl myristate (IPM), dioctanoyl-decanoyl glycerol (ODO), cetyl ethylhexanoate (CEH) and phytosqualane.
DH5α에 pT-DHBSR/pSNA가 형질전환된 균주 DH5α(pT-DHBSR/pSNA)를 사용하고, 5ml 배지에 2ml의 중량 미네랄 오일을 각각 첨가하고, 2% (w/v) 글리세롤 및 0.2% (w/v) 아라비노오스를 함유한 2YT 배지(리터 당 16g 트립톤, 10g 이스트 추출물, 및 5g NaCl) 5ml와 이소프로필 미리스테이트 (IPM, Sigma, Catalog No.172472), 디옥타노일-데카노일 글리세롤(ODO), 세틸 에틸헥사노에이트 (CEH), 또는 피토스쿠알란((PHYTOSQUALAN®, Sophim; 분자식 C30H62; hydrogenated form of squalane; extracted from Olive) 2mL 또는 5mL의 혼합 배지 중에서 72 시간 동안 배양하였다.Using strain DH5α (pT-DHBSR / pSNA) transformed with pT-DHBSR / pSNA to DH5α, 2 ml of heavy mineral oil were added to 5 ml medium, respectively, 2% (w / v) glycerol and 0.2% (w / v) 5 ml of 2YT medium (16 g trypton, 10 g yeast extract, and 5 g NaCl) with arabinose and isopropyl myristate (IPM, Sigma, Catalog No.172472), dioctanoyl-decanoyl glycerol (ODO), cetyl ethylhexanoate (CEH), or phytosqualane (PHYTOSQUALAN®, Sophim; molecular formula C 30 H 62 ; hydrogenated form of squalane; extracted from Olive) incubated for 72 hours in 2 mL or 5 mL of mixed medium. .
배양은 길이 15 cm, 지름 25 mm의 시험관에 상기 혼합 배지를 넣고 각 균주를 접종한 후, 진탕 배양기 (shaking incubator)에 약 250 rpm으로 교반하면서 약 29℃에서 배양하였다.The culture was inoculated with each strain into a test tube of 15 cm in length and 25 mm in diameter, and then inoculated with each strain, followed by incubation at about 250 ° C. with shaking at a shaking incubator at about 250 rpm.
도 17은 피부 친화적 친유성 물질 존재하에서 세포 성장 및 pH를 나타낸 도면이다. 도 18 및 도 19는 피부 친화적 친유성 물질의 양에 따른 레티노이드 생산결과를 나타낸 도면이다.17 shows cell growth and pH in the presence of skin friendly lipophilic substances. 18 and 19 show the results of retinoid production according to the amount of skin-friendly lipophilic substances.
도 18 및 도 19에 나타낸 바와 같이, 도데칸을 제외한 친유성 물질에서 5mL에 비하여 2mL에서 레티노이드 생산량이 많았다. 즉, 경량 미네랄 오일, IPM, ODO, CEH, 및 피토스쿠알란의 배지 5mL에 대하여 약 2mL을 사용한 경우, 레티노이드 생산량이 많았다. IPM, ODO, CEH 및 피토스쿠알란 중 IPM에서 가장 많은 레티노이드가 생산되었다. 특히, IPM 2mL를 첨가한 경우, 180mg/L의 레티노이드가 생산되었다. IPM의 경우, 균체 성장이 비슷한 것을 고려하면, 균체당 비생산성이 높은 것으로 예측된다.As shown in FIG. 18 and FIG. 19, the amount of retinoid production was higher at 2 mL compared to 5 mL in the lipophilic substance except dodecane. That is, when about 2 mL was used with respect to 5 mL of the medium of light mineral oil, IPM, ODO, CEH, and phytoscualan, the retinoid production amount was large. Among the IPM, ODO, CEH and phytosqualane, the most retinoids were produced in IPM. In particular, when 2 mL of IPM was added, 180 mg / L retinoids were produced. In the case of IPM, considering the similar cell growth, the specific productivity per cell is expected to be high.
[수탁번호][Accession number]
기탁기관명 : 한국생명공학연구원Depositary: Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology
수탁번호 : KCTC11254BPAccession number: KCTC11254BP
수탁일자 : 20080107Deposit Date: 20080107
기탁기관명 : 한국생명공학연구원Depositary: Korea Research Institute of Bioscience and Biotechnology
수탁번호 : KCTC11255BPAccession number: KCTC11255BP
수탁일자 : 20080107Deposit Date: 20080107
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Claims (33)

  1. 레티노이드 생산능을 갖는 에세리키아(Escherichia) 속 모균주의 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자가 감쇄 또는 결실, 또는 증폭되거나, 상기 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자가 도입되어 증폭된 에세리키아 속 미생물.A gene encoding the YbbO protein of a parent strain of Escherichia sp., Which has a retinoid-producing ability, has been attenuated or deleted, or amplified, or a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene has been introduced and amplified. Microorganisms of the genus Escherichia.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자는 서열번호 24의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the gene encoding the YbbO protein has a nucleotide sequence of SEQ ID NO.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 외래 유전자는 서열번호 49 내지 56 중 어느 하나의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the foreign gene has a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 49 to 56. 4.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 YbbO 단백질은 서열번호 23의 아미노산 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the YbbO protein has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 23. 3.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 외래 유전자는 서열번호 41 내지 48 중 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 단백질을 코딩하는 것인, 미생물.The microorganism of claim 3, wherein the foreign gene encodes a protein having an amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41 to 48.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 미생물은 대장균인 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the microorganism is Escherichia coli.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 대장균은 DH5α, MG1655, BL21(DE), S17-1, XL1-Blue, BW25113 또는 이들의 조합인, 미생물.The microorganism of claim 6, wherein the E. coli is DH5α, MG1655, BL21 (DE), S17-1, XL1-Blue, BW25113, or a combination thereof.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 감쇄 또는 결실에 의해 상기 모균주에 비해 레티날의 생산능이 향상된, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the production ability of the retinal is improved compared to the parent strain by attenuation or deletion of the gene encoding the YbbO protein.
  9. 청구항 1에 있어서, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자 또는 상기 유전자의 뉴클레오티드 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 외래 유전자의 증폭에 의해 상기 모균주에 비해 레티놀의 생산능이 향상된, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the production capacity of retinol is improved compared to the parent strain by amplification of the gene encoding the YbbO protein or a foreign gene having at least 80% homology with the nucleotide sequence of the gene.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 모균주의 에탄올아민 이용 단백질 E (Ethanolamine utilization protein E: EutE)를 코딩하는 유전자; 푸트레신 이용 경로 단백질 C (Putrescine utilization pathway protein C: PuuC)를 코딩하는 유전자; 또는 이들의 조합이 추가로 감쇄 또는 결실된, 미생물.The gene according to claim 1, wherein the gene encoding ethanolamine utilization protein E (EutE) of the parent strain; A gene encoding Putrescine utilization pathway protein C (PuuC); Or a combination thereof further attenuated or deleted.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 에탄올아민 이용 단백질 E (EutE)는 서열번호 19의 아미노산 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 10, wherein the ethanolamine-using protein E (EutE) has an amino acid sequence of SEQ ID NO: 19.
  12. 청구항 10에 있어서, 상기 푸트레신 이용 경로 단백질 C (PuuC)는 서열번호 20의 아미노산 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 10, wherein the putrescine pathway protein C (PuuC) has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 20. 12.
  13. 청구항 10에 있어서, 상기 에탄올아민 이용 단백질 E (EutE)를 코딩하는 유전자는 서열번호 21의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 10, wherein the gene encoding ethanolamine-using protein E (EutE) has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 21.
  14. 청구항 10에 있어서, 상기 푸트레신 이용 경로 단백질 C (PuuC)를 코딩하는 유전자는 서열번호 22의 뉴클레오티드 서열을 갖는 것인, 미생물.The microorganism of claim 10, wherein the gene encoding putrescine pathway protein C (PuuC) has a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 22. 12.
  15. 청구항 1에 있어서, 상기 레티노이드는 레티날, 레티놀, 레티닐에스테르 및 레티노산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the retinoid is at least one selected from the group consisting of retinal, retinol, retinyl ester, and retinoic acid.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 모균주는 서열번호 1의 엔테로코커스 패칼리스 (Enterococcus faecalis) 유래의 아세틸-CoA 아세틸트란스퍼라제/하이드록시메틸글루타릴 (HMG)-CoA 리덕타제를 코딩하는 유전자; 서열번호 2의 엔테로코커스 패칼리스 유래의 HMG-CoA 신타제를 코딩하는 유전자; 서열번호 3의 스트렙토코커스 뉴모니애 (Streptococcus pneumoniae) 유래의 메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자; 서열번호 4의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 포스포메발로네이트 키나제를 코딩하는 유전자; 서열번호 5의 스트렙토코커스 뉴모니애 유래의 메발로네이트 디포스페이트 데카르복실라제를 코딩하는 유전자; 서열번호 6의 대장균 유래의 이소펜테닐 디포스페이트 (IPP) 이소머라제를 코딩하는 유전자; 서열번호 7의 판토에아 아글루메란스 (Pantoea agglomerans) 유래의 제라닐제라닐 피로포스페이트 (GGPP) 신타제를 코딩하는 유전자; 서열번호 8의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 신타제를 코딩하는 유전자; 서열번호 9의 판토에아 아글루메란스 유래의 피토엔 데히드로게나제를 코딩하는 유전자; 및 서열번호 10의 판토에아 아나나티스 (Pantoea ananatis) 유래의 라이코펜-β-시클라제를 코딩하는 유전자로 형질전환된 것인, 미생물.The gene of claim 1, wherein the parent strain comprises a gene encoding acetyl-CoA acetyltransferase / hydroxymethylglutaryl (HMG) -CoA reductase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 1; A gene encoding HMG-CoA synthase from Enterococcus faecalis of SEQ ID NO: 2; A gene encoding a mevalonate kinase from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 3; A gene encoding a phosphomevalonate kinase from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 4; A gene encoding mevalonate diphosphate decarboxylase from Streptococcus pneumoniae of SEQ ID NO: 5; A gene encoding isopentenyl diphosphate (IPP) isomerase from E. coli of SEQ ID NO: 6; A gene encoding geranylgeranyl pyrophosphate (GGPP) synthase from Pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 7; A gene encoding a phytoene synthase derived from Pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 8; A gene encoding a phytoene dehydrogenase from Pantoea agglomerans of SEQ ID NO: 9; And a microorganism transformed with a gene encoding lycopene-β-cyclase from Pantoea ananatis of SEQ ID NO: 10.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 모균주는 서열번호 13의 배양되지 않은 해양 박테리아 (uncultured marine bacterium) 66A03 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자; 서열번호 14의 생쥐 (Mus musculus) 유래의 β-카로틴 15,15'-모노옥시게나제를 코딩하는 유전자; 서열번호 15의 나트로노모나스 파라오니스 (Natronomonas pharaonis) ATCC35678 유래의 brp 유사 단백질 2 (brp-like protein 2)를 코딩하는 유전자; 및 서열번호 16 또는 17의 할로박테리움 살리나룸 (Halobacterium salinarum) ATCC700922 유래의 β-카로틴 모노옥시게나제를 코딩하는 유전자로 이루어진 군으로 선택되는 하나 이상의 유전자로 더 형질전환된 것인, 미생물.The method of claim 16, wherein the parent strain is a gene encoding β-carotene monooxygenase from the uncultured marine bacterium 66A03 of SEQ ID NO: 13; A gene encoding β-carotene 15,15'-monooxygenase from a mouse of SEQ ID NO: 14 (Mus musculus); A gene encoding brp-like protein 2 derived from Natronomonas pharaonis ATCC35678 of SEQ ID NO: 15; And one or more genes selected from the group consisting of a gene encoding β-carotene monooxygenase from Halobacterium salinarum ATCC700922 of SEQ ID NO: 16 or 17.
  18. 청구항 16에 있어서, 상기 모균주는 대장균에서 코돈 사용 최적화된 서열번호 18의 염기서열을 갖는 유전자로 더 형질전환된 것인, 미생물.The microorganism of claim 16, wherein the parent strain is further transformed with a gene having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 optimized for codon use in E. coli.
  19. 청구항 1에 있어서, 상기 모균주는 서열번호 11의 대장균 유래 1-데옥시자일룰로즈-5-포스페이트 (DXP) 신타제를 코딩하는 유전자로 형질전환된 것인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the parent strain is transformed with a gene encoding E. coli derived 1-deoxyxylulose-5-phosphate (DXP) synthase.
  20. 청구항 1에 있어서, 상기 모균주는 서열번호 12의 헤마토코커스 플루비알리스 (Haematococcus pluvialis) 유래의 IPP 이소머라제를 코딩하는 유전자로 형질전환된 것인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the parent strain is transformed with a gene encoding IPP isomerase from Haematococcus pluvialis of SEQ ID NO. 12.
  21. 청구항 1에 있어서, 상기 모균주는 기탁번호 KCTC 11254BP의 대장균 DH5α/pTDHB/pSNA 또는 기탁번호 KCTC 11255BP의 대장균 DH5α/pTDHBSR/pSNA인, 미생물.The microorganism of claim 1, wherein the parent strain is Escherichia coli DH5α / pTDHB / pSNA of Accession No. KCTC 11254BP or E. coli DH5α / pTDHBSR / pSNA of Accession No. KCTC 11255BP.
  22. 청구항 1 내지 21 중 어느 항의 미생물을 배양하는 단계; 및Culturing the microorganism of any one of claims 1-21; And
    배양물로부터 레티노이드를 분리하는 단계;를 포함하는,Comprising; separating the retinoids from the culture;
    미생물로부터 레티노이드를 생산하는 방법.Method of producing retinoids from microorganisms.
  23. 청구항 22에 있어서, 상기 배양은 친유성 물질을 포함하는 배지 중에서 수행되는 것인, 방법.The method of claim 22, wherein the culturing is performed in a medium containing a lipophilic substance.
  24. 청구항 22에 있어서, 상기 분리는 친유성 물질 상으로부터 되는 것인, 방법.The method of claim 22, wherein the separation is from a lipophilic phase.
  25. 청구항 23 또는 24에 있어서, 상기 친유성 물질은 탄소수 8 내지 50의 알칸 화합물; 하기 화학식 1의 화합물; 하기 화학식 2의 화합물; 또는 이들의 조합인, 방법:The method according to claim 23 or 24, wherein the lipophilic material is an alkane compound having 8 to 50 carbon atoms; A compound of Formula 1; A compound of Formula 2; Or a combination thereof:
    [화학식 1][Formula 1]
    R1(CO)OR2 R 1 (CO) OR 2
    (식 중, R1 R2는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 50의 알킬을 나타내고, CO는 카르보닐기를 나타냄),(WhereinOneAnd R2Each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group),
    [화학식 2][Formula 2]
    Figure PCTKR2012006074-appb-I000004
    Figure PCTKR2012006074-appb-I000004
    (식 중, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 탄소수 8 내지 50의 알킬을 나타내고, CO는 카르보닐기를 나타냄).(Wherein R 3 , R 4 and R 5 each independently represent alkyl having 8 to 50 carbon atoms, and CO represents a carbonyl group).
  26. 청구항 23 또는 24에 있어서, 상기 친유성 물질은 옥탄, 데칸, 도데칸, 테트라데칸, 피토스쿠알란, 미네랄 오일, 이소프로필 미리스테이트, 세틸 에틸헥사노에이트, 디옥타노일 데카노일 글리세롤, 스쿠알란, 또는 이들의 조합인, 방법.The method according to claim 23 or 24, wherein the lipophilic material is octane, decane, dodecane, tetradecane, phytoscualan, mineral oil, isopropyl myristate, cetyl ethylhexanoate, dioctanoyl decanoyl glycerol, squalane, or these Method, which is a combination of.
  27. 청구항 22에 있어서, 상기 레티노이드는 레티날, 레티놀, 레티닐에스테르 및 레티노산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나인, 방법.The method of claim 22, wherein the retinoid is at least one selected from the group consisting of retinal, retinol, retinyl ester and retinoic acid.
  28. 청구항 22에 있어서, 상기 레티노이드는 화장품, 식품 또는 의약품의 소재인, 방법.The method of claim 22, wherein the retinoid is the material of a cosmetic, food or pharmaceutical.
  29. YbbO 단백질; 또는 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 코딩하는 단백질을 포함하는 효소 조성물을 첨가함으로써 레티날로부터 레티놀로의 전환을 촉진시키는 방법.YbbO protein; Or a method for promoting the conversion from retinal to retinol by adding an enzyme composition comprising a protein encoded by a gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein.
  30. 청구항 29에 있어서, 상기 YbbO 단백질은 서열번호 23의 아미노산 서열을 갖는 것인, 방법.The method of claim 29, wherein the YbbO protein has the amino acid sequence of SEQ ID NO: 23.
  31. 청구항 29에 있어서, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 코딩하는 단백질은 서열번호 41 내지 48 중 어느 하나의 아미노산 서열을 갖는 것인, 방법.The method of claim 29, wherein the protein encoded by the gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein has the amino acid sequence of any one of SEQ ID NOs: 41 to 48.
  32. 청구항 29에 있어서, 상기 YbbO 단백질은 서열번호 24의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자로 코딩되는 것인, 방법.The method of claim 29, wherein the YbbO protein is encoded by a gene having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 24.
  33. 청구항 29에 있어서, 상기 YbbO 단백질을 코딩하는 유전자의 아미노산 서열과 80% 이상의 상동성을 갖는 유전자가 코딩하는 단백질은 서열번호 49 내지 56 중 어느 하나의 뉴클레오티드 서열을 갖는 유전자로 코딩되는 것인, 방법.The method of claim 29, wherein the protein encoded by the gene having at least 80% homology with the amino acid sequence of the gene encoding the YbbO protein is encoded by a gene having a nucleotide sequence of any one of SEQ ID NOs: 49-56. .
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