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논문 상세정보

대장균의 xylA 프로모터 영역의 조절 특성

Regulatory Characterization of xylA Promoter Region in Escherichia coli

초록

xylA 유전자의 프로모터상에서 조절양상을 조사하기 위하여 xylA 유전자의 프로모터(Pxyl)와 lacZ 유전자를 연결한 Pxyl-lacZ 융합 유전자를 제작하여 xylose에 의한 ${\beta}-galactosidase$ 생산의 조절양식을 조사하였다. xylA 프로모터 부위를 분리하여 lac 프로모터가 없는 고복제수의 lac 오페론 백터인 pMC1403에 클로닝시켜 pMCX191을 제작하여 reading frame에 변화가 없는 Pxyl-lacZ 융합 유전자를 만들었으며 이 벡터에서 Pxyl-lacZ 단편을 분리한 후 저복제수 벡터인 pLG339에 클로닝시켜 pLGX191을 제작하였다. 상기 플라스미드들을 xylA 변이주인 DH77에 형질전환시켜 Pxyl-lacZ 융합 유전자에서 ${\beta}-galactosidase$의 발현조절을 조사한 결과 xylose 농도에 따른 유도, glucose에 의한 발현억제 및 cAMP에 의한 억제해제 양상 등이 염색체상의xylA 유전자의 발현조절과 같은 경향을 나타내었다. pMCX191과 pLGX191을 이용하여 유전자 투여 량 효과를 본 결과도 복제수에 따른 차이가 크지 않았다. xylA 프로모터 부위내 조절영역를 추정하기 위해 구조유전자 상류 -209 bp를 포함한 xylA 유전자를 pUC19에 클로닝시킨 pUX30에서 프로모터 부위가 부분결손된 벡터들을 제작하여 결손부위의 염기서열을 확인하였다. 이들 부분결손 xylA 프로모터를 가진 xylA 유전자에서 xylose isomerase의 발현을 조사한 결과, 번역 개시점에서 -166 bp 이상의 영역을 결손시킨 pUX31과 pUX32의 경우pUX30과 비슷한 발현 양상을 보인 반면 -120 bp 이상의 영역을 결손시킨 pUX33과 pUX34에서는 모벡터에 비해 약 30% 수준의 발현을 보였다. 또한 pUX33과 pUX34에서는 xylose 유도시 cAMP에 의한 발현 촉진효과도 볼 수 없었다. -59 bp 이상의 부위가 결손된 pUX35의 경우에는 전혀 xylA 유전자의 발현이 일어나지 않았다. 이러한 결과로 볼때 xylA 프로모터내의 조절부위는 -165 bp에서 -59 bp 사이에 존재하는 것으로 추정되었다.

Abstract

In order to investigate the function of xylA promoter(Pxyl) as regulatory region Pxyl-lacZ fusion gene was constructed by the insertion of xylA promoter to the multiple cloning site of upstream of lacZ gene in a multicopy numbered plasmid pMC1403 containing promoterless lac operon, which was designated pMCX191, and Pxyl-lacZ fragment from pMCX191 was inserted to low copy numbered plasmid pLG339, designated pLGX191. The expressions of ${\beta}-galactosidase$ in these recombinant plasmids containing Pxyl-lacZ fusion gene were induced strongly by the addition of xylose, repressed by the addition of 0.2% glucose in the presence of xylose. The catabolite repressions were derepressed by the addition of 1 mM cAMP as same as native xylA gene. The fragment of xylA promoter was partially deleted from the upstream of xylA promoter by exonuclease III to investigate the regulation site of xylA promoter and the degrees of deletion derivatives of xylA promoter were analyzed by the DNA base sequencing. By the investigations of the induction by xylose, repression by glucose and derepression by cAMP on xylose isomerase production, the regulation site of xylA promoter may be located in segment between -165 and -59 bp upstream from the initiation site of xylA translation.

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