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쉬파리 유래 항균텝티드 Defensin의 생산 증진을 위한 재조합 Saccharomyces cerevisiae의 배양학적 특성
Cultural Characteristics of a Recombinant Saccharomyces cerevisiae for the Improved Production of a Antibacterial Peptide Defensin of Fleshfly 원문보기

Korean journal of microbiology = 미생물학회지, v.36 no.3, 2000년, pp.236 - 241  

안종석 (생명공학 연구소) ,  강대욱 (생명공학 연구소) ,  이준원 (생명공학 연구소) ,  김민수 (생명공학 연구소) ,  김보연 (생명공학 연구소) ,  오원근 (생명공학 연구소) ,  민태익 (생명공학 연구소)

초록
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효모 Saccharomyces cerevisiae를 숙주 세포로 이용하여 활성형의 항균펩티드를 생산하기 위한 model system으로서 쉬파리 유래 defensin의 합성 유전자를 GAP promoter, mating factor $\alpha$1 (MF$\alpha$1)의 preprosequence 및 GAL7 transcription terminator의 조절하에 있는 재조합 plasmid pGMD18을 제작한 후 Saccharomyces cerevisiae에 형질전환하여 growth inhibtion zone assay를 통해 항균활성을 보유한 재조합 효모를 선별하였다. 재조합 효모의 성장 속도와 defensin의 분비능을 증가시키기 위하여 최적의 배지 조성과 배양조건을 결정하였다. 재조합 효모의 defensin 생산을 위한 최적 배양조건을 조사한 결과 0.4% yeast extract, 유기질소원 2% corn steep liquor, 탄소원 2.5% glucose, 0.05% $C_2CO_3$를 포함한 배지에서 초기 pH3 그리고 배양온도 $28^{\circ}C$의 경우가 세포성장과 defensin 의 항균활성이 가장 우수하였다. 이 조건으로 배양을 수행한 결과 YPD 배지에서 배양한 조건보다 약 2배의 세포 성장과 약 4배의 defenzin 생산을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A defensin is an inducible antibacterial peptide from a fleshfly and contains 40 residues basic peptide with six cysteines. For the consiruction of recombinant S cerevisiae expressing defensin, the structural gene coding for active defensin was chemically synthesized and fused in fiam to GAP promote...

주제어

AI 본문요약
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제안 방법

  • 5. 2.0, 2, 5, 3 0% 첨가하여 각 탄소원의 효괴를 조사하몄다. 일반적 £로 亙모 배양시 탄소원으쿠써 glucose가 많-이 사용되는데 본 실험에 사용한 제조합 효모도 Fig.
  • Defensin을 발현하거나 세포 외로 분비히는데 관련된 효소들, 그리고 host의 최적 배양온도에 띠라 활성이 달라질 수 있으므로 위에 결정한 최적 배지조성과 초기 pH에서 최적 배양온도를 결 정하였다. Fig 8의 그림에서 로듯이 대략 24~3俨C, 사이에서 세 포성장콰 힝균활성이 좋았고 28旳의 배양온도에서 세포성장과 항균활성이 가장 좋았으며 30℃ 이후로는 급격하게 감소되었다.
  • 0% agar )를 시용하였다. De炀sin 생신을 높이기 위한 최직 배 양조건 중 베지에서는 YTD를 기본으로 하고 여기에 유기 질소 원, 탄소원, 무기염류 등의 영양소 성분을 농도별로 첨가하여 효과를 조사하였다. 재조합 효모세포는 150 ipm, 에서 4$시간 진탕배양한 후 항균활성을 측정하였다.
  • 8. cerevisiae MFM 유전지를 힘유 한 재조합 plasmid Yep70aT>(9) 以庆a厶의 preproscquence 원으 로, 대징균과 효모의 shuttle vector이고 S cerevzs旭e의 G, 丑‘7(14) 유전자를 함유한 plasmid pAA7을 defcnsm 분비 vector 제조의 기본 골격으로 시옹■하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 효모 5. cerevisiaee, 분비계를 이용하어 쉬파리에서 유 래된 defensine 항균활성이 있는 활성 혐의 재조합 defensin 생산 계를 구축하고 재조합 효모로부터 defensin의 생산성을 높이기 위한배지 및 비양조건의 최적화를 시도하였다.
  • 대징균의 배양을 위해서는 LB 배지 (1% Bacto-tryptone. 0 5% Bacto-yeast extract, 1% NaCl) 를 사용히였으며 효모의 배양을 위한 복합배지로는 YPD 배지 (]% Bacto-yeast extract, 2% Bacto-peptone. 2% glucose)를 사욤하였다. 효모 형질전환체의 I 차 선별을 위한 최소배지로 YMBD 배지 (0 67% Bacto-yeast nitrogen base without amino acids, 2.
  • 세루이 제작한 플리스미드의 증폭을 위해 E coii DH5a {supE44 ^/lacUl69 (^8Q!acZeM15) hsdRI7 s-ecAl endAl g)>rA96 thi-1 relAl)를 사용하였다 pBIueScript KS (+) 벡터는 합성한 defensin 유전자의 임기서열을 확인하는데 현시키는 깃이 불가능할 것으로 생직-되어, 段政의 prcpro- sequence를 이용하여 발현된 항균펩티드가 단백질 뿐해효소 YscF (KEX2 gene product)메 (13) 의해 기-수분해되어 활성적인 형태의 힝균펩티드가 세포외로 분비되게 시도하였다 羽의 preprosequence는 PCR로 증폭한후 5, 고'卜 3' primer에 힘유된 제한 효소 인식부위에 헤당하는 ReRJ과 Xb试을 처리한 후 agarose 幽에서 분리하고. 분리한 DNA 단편을 pUCI9에 subdoning하여 염기서열을 분석하였다. 이미 보고된 유전지-의 염기서열 (1)을 토대로 defensin의 유전자를 세 부위로 니누어 효모의 preferable cod®으로 대체하여 oligom러를 합성하였다.
  • cerevisuie 2805 (a, i<ra3-52 pep牛:HIS3 eprbl / his3 c曲/)을 사용하였다. 세루이 제작한 플리스미드의 증폭을 위해 E coii DH5a {supE44 ^/lacUl69 (^8Q!acZeM15) hsdRI7 s-ecAl endAl g)>rA96 thi-1 relAl)를 사용하였다 pBIueScript KS (+) 벡터는 합성한 defensin 유전자의 임기서열을 확인하는데 현시키는 깃이 불가능할 것으로 생직-되어, 段政의 prcpro- sequence를 이용하여 발현된 항균펩티드가 단백질 뿐해효소 YscF (KEX2 gene product)메 (13) 의해 기-수분해되어 활성적인 형태의 힝균펩티드가 세포외로 분비되게 시도하였다 羽의 preprosequence는 PCR로 증폭한후 5, 고'卜 3' primer에 힘유된 제한 효소 인식부위에 헤당하는 ReRJ과 Xb试을 처리한 후 agarose 幽에서 분리하고. 분리한 DNA 단편을 pUCI9에 subdoning하여 염기서열을 분석하였다.
  • 여러;升지 유기질소원이 세포성장과 defensin 생신에 미치는 영향을 조사하기 위하여 최소한 효모가 자랄 수 있는 0.2% yeast extract, 2% glucose의 조성을 가진 배지에 corn steep liquoi:, soytone, casitone, peptone, trypione 등의 유기질소원을 0.5, L0, 1.5, 2 0, 2.5%의 농도로 침가하여 각 영양원의 互과를 조사하몄 다. Fig.
  • 이 합성 유전자를 인산화시키고 Euuiealing 한 후 以이 십-입되어 있는 pUC19 백터에 ligation 시켰고 염기서열을 확인하였다. 이 plasmid를 EcoRl과 SaA으로 처리하여 MFal preprosequence와 defensin 유 전자를 함유한 약 360 bp DNA 단편을 분리하고, pBG18에서 GAP p的moler를 분리한 후, 모두를 pAA7 vector에 동시에 hgation헤서 최종적으로 선별한 plasmid를 p* GMD 이라 명멍하였다. 이 plasmid에는 GAP promoter, MFal 분비신호인 preprosequence, defensin 구조 유전자, GAL7 temiinator 등의 유 전자가 치례로 연결되어 있다(Fix 1)-시용되었다.
  • 이 합성 유전자를 인산화시키고 Euuiealing 한 후 以이 십-입되어 있는 pUC19 백터에 ligation 시켰고 염기서열을 확인하였다. 이 plasmid를 EcoRl과 SaA으로 처리하여 MFal preprosequence와 defensin 유 전자를 함유한 약 360 bp DNA 단편을 분리하고, pBG18에서 GAP p的moler를 분리한 후, 모두를 pAA7 vector에 동시에 hgation헤서 최종적으로 선별한 plasmid를 pGMD * 이라 명멍하 였다. 이 plasmid에는 GAP promoter, MFal 분비신호인 preprosequence, defensin 구조 유전자, GAL7 temiinator 등의 유 전자가 치례로 연결되어 있다(Fix 1)-
  • 이미 보고된 유전지-의 염기서열 (1)을 토대로 defensin의 유전자를 세 부위로 니누어 효모의 preferable cod®으로 대체하여 oligom러를 합성하였다. 이 합성 유전자를 인산화시키고 Euuiealing 한 후 以이 십-입되어 있는 pUC19 백터에 ligation 시켰고 염기서열을 확인하였다. 이 plasmid를 EcoRl과 SaA으로 처리하여 MFal preprosequence와 defensin 유 전자를 함유한 약 360 bp DNA 단편을 분리하고, pBG18에서 GAP p的moler를 분리한 후, 모두를 pAA7 vector에 동시에 hgation헤서 최종적으로 선별한 plasmid를 p* GMD 이라 명멍하였다.
  • 분리한 DNA 단편을 pUCI9에 subdoning하여 염기서열을 분석하였다. 이미 보고된 유전지-의 염기서열 (1)을 토대로 defensin의 유전자를 세 부위로 니누어 효모의 preferable cod®으로 대체하여 oligom러를 합성하였다. 이 합성 유전자를 인산화시키고 Euuiealing 한 후 以이 십-입되어 있는 pUC19 백터에 ligation 시켰고 염기서열을 확인하였다.
  • 5% glucose, 0 05% CaCO3, 배양초기 pH 3, 그리고 배양온도 28"C의 결과를 얻었다. 일반적으로 효모세포 배양에서 사용되는 YPD 배지와 본 연구에서 결정한 최적 배양조건에 디하여 시간 별로 세포성장과 defensin 생산을 비교하여 Fig. 9에 나타내었다. 그 결과 YPD에 비해 약 2배의 세포성장과 약 4베의 defensin 분비를 확인할 수 있었다.
  • De炀sin 생신을 높이기 위한 최직 배 양조건 중 베지에서는 YTD를 기본으로 하고 여기에 유기 질소 원, 탄소원, 무기염류 등의 영양소 성분을 농도별로 첨가하여 효과를 조사하였다. 재조합 효모세포는 150 ipm, 에서 4$시간 진탕배양한 후 항균활성을 측정하였다. M.
  • 세포성장은 12시간미다 채취한 배양액을 적당한 배율로 희석 하여 600 nm에서의 흡광도를 측정하였다. 정량적으로 항균활성을 측정하기 위해 0.8% top ag히와』星 加/做y가 깔린 플레이트에 well을 만들고 1/2 배씩 연속희석한 배양액 50 니을 loading하고 37Q케서 24시간 배양한 후 well 주위에 투명환이 생기는지 관 찰하여 arbitrary unit (AU)로 환산하였다 (1).
  • 최적의 배지조성에서 yeast extract 영힝을 조사하였다. 2% corn sleep liquor, 2.
  • 탄소원이 미치는 영향을 조사하기 위히-여 0그% yeast extract, 2% com steep hquor의 조성을 가진 배지에 glycerol, siiciose, fructose, glucose, maltose, ethanol 등의 탄소원을 0.5, 1.0, 1.5. 2.
  • 2% glucose)를 사욤하였다. 효모 형질전환체의 I 차 선별을 위한 최소배지로 YMBD 배지 (0 67% Bacto-yeast nitrogen base without amino acids, 2.0? o dextrose, 0.002% L-His, 2.0% agar )를 시용하였다. De炀sin 생신을 높이기 위한 최직 배 양조건 중 베지에서는 YTD를 기본으로 하고 여기에 유기 질소 원, 탄소원, 무기염류 등의 영양소 성분을 농도별로 첨가하여 효과를 조사하였다.

대상 데이터

  • 이 plasmid에는 GAP promoter, MFal 분비신호인 preprosequence, defensin 구조 유전자, GAL7 temiinator 등의 유 전자가 치례로 연결되어 있다(Fix 1)-시용되었다. Micrococcus luteus I AM 1056은 재조합 효모가 분 비히는 dMensm의 힝균력을 측정하기 위한 시험균으로 생몀공학 연구소 유전자은행 (Korean collection for type cultures, KCTC) 에서 분양 받아 사용하였다. 8.
  • 본 연구에서는 defensin 유천자의 발현 및 분비를 위한 숙주세 포로서 S. cerevisuie 2805 (a, i<ra3-52 pep牛:HIS3 eprbl / his3 c曲/)을 사용하였다. 세루이 제작한 플리스미드의 증폭을 위해 E coii DH5a {supE44 ^/lacUl69 (^8Q!acZeM15) hsdRI7 s-ecAl endAl g)>rA96 thi-1 relAl)를 사용하였다 pBIueScript KS (+) 벡터는 합성한 defensin 유전자의 임기서열을 확인하는데 현시키는 깃이 불가능할 것으로 생직-되어, 段政의 prcpro- sequence를 이용하여 발현된 항균펩티드가 단백질 뿐해효소 YscF (KEX2 gene product)메 (13) 의해 기-수분해되어 활성적인 형태의 힝균펩티드가 세포외로 분비되게 시도하였다 羽의 preprosequence는 PCR로 증폭한후 5, 고'卜 3' primer에 힘유된 제한 효소 인식부위에 헤당하는 ReRJ과 Xb试을 처리한 후 agarose 幽에서 분리하고.

이론/모형

  • 효모에서 defensin의 발현. 분비를 위한 재조합 플라스미드를 숙주인 효모에 도입하기 위해 Dohmen 등 (6)의 방법으로 효모 의 형 질전횐을 수행히-였다. 형질전환체들 중 defcnsin를 세포 외 로 분비하는 균주들을 신별하기 위헤 모든 형질전환체들을 YNBD 한천배지에 looth-pickLLig한 후 30。<2에서 24시간 배양하였다.
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