[논문]저온 유도 시스템을 가진 재조합 대장균을 이용한 남극 세균 Flavobacterium frigoris PS1 유래 결빙방지단백질의 Pilot-scale 생산

김은재; 이준혁; 이성구; 한세종

doi:10.7841/ksbbj.2015.30.6.345

저온 유도 시스템을 가진 재조합 대장균을 이용한 남극 세균 Flavobacterium frigoris PS1 유래 결빙방지단백질의 Pilot-scale 생산
Pilot-scale Production of the Antifreeze Protein from Antarctic Bacterium Flavobacterium frigoris PS1 by Recombinant Escherichia coli with a Cold Shock Induction System 원문보기

KSBB Journal, v.30 no.6, 2015년, pp.345 - 349

김은재 (한국해양과학기술원 부설 극지연구소 극지생명과학연구부 융합 생명과학연구실) , 이준혁 (한국해양과학기술원 부설 극지연구소 극지생명과학연구부 융합 생명과학연구실) , 이성구 (한국해양과학기술원 부설 극지연구소 극지생명과학연구부 융합 생명과학연구실) , 한세종 (한국해양과학기술원 부설 극지연구소 극지생명과학연구부 융합 생명과학연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Antifreeze proteins (AFP) inhibit growth and recrystallization of ice, and permit organisms to survive in cold environments. The AFP from an Antarctic bacterium, Flavobacterium frigoris PS1, FfIBP (Flavobacterium frigoris icebinding protein), was produced in E. coli using a cold shock induction system. The culture temperature was shifted from $37^{\circ}C$ to $15^{\circ}C$ and a 20 L culture scale was used. The final weights of dried cell and FfIBP were estimated to be 126 g and 8.4 g, respectively. The thermal hysteresis (TH) activity ($1.53^{\circ}C$) of the produced FfIBP was 3.6-fold higher than that of the LeIBP (Leucosporidium ice-binding protein) produced in Picha. The current study demonstrates that large-scale production of FfIBP was successful and the result could be extended to further application studies using recombinant AFPs.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 연구에서는 재조합 FfIBP를 저온 유도 발현 시스템을 가진 대장균을 통해 대량으로 생산 가능성을 알아보기 위하여 20L 규모의 발효조를 사용하여 배양하였다. 발현 생산된 재조합 FfIBP는 정제하여 정량하고 TH 활성을 측정하였다.

제안 방법

Pilot 규모에서 재조합 결빙방지 단백질을 생산하기 위하여 30-L 발효조에 변형된 R배지 20 L를 투입하여 37°C에서 재조합 대장균을 배양하였다. 배양 9시간 후 세포농도가 2.
본 연구에서는 재조합 FfIBP를 저온 유도 발현 시스템을 가진 대장균을 통해 대량으로 생산 가능성을 알아보기 위하여 20L 규모의 발효조를 사용하여 배양하였다. 발현 생산된 재조합 FfIBP는 정제하여 정량하고 TH 활성을 측정하였다.

대상 데이터

FfIBP의 이종발현은 플라스미드 벡터 pCold I (Takara Bio Inc., Japan)와 호스트 균주 E. coli BL21 (DE3) (Promega, USA)를 이용하여 수행하였다. 플라스미드 벡터 pCold I를 제한효소 NdeI과 Xho I로 절단한 후에 FfIBP 유전자 (Fig.

성능/효과

남극 세균 Flavobacterium frigoris PS1 유래 결빙방지 단백질 FfIBP를 발현하는 재조합 대장균을 20-L pilot 규모에서 배양하여 15°C 저온 유도하여 생산한 결과 TH활성은 1.53°C로 P. pastoris에서 생산된 FfIBP보다 약 2배 높았다. 본 연구를 통해 저온 유도 방법을 통한 재조합 결빙방지단백질의 대량 생산이 가능함을 알 수 있었다.
pastoris에서 생산된 FfIBP보다 약 2배 높았다. 본 연구를 통해 저온 유도 방법을 통한 재조합 결빙방지단백질의 대량 생산이 가능함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	영하의 극한 환경에 서식하는 생물은 어떠한 단백질을 생산하여 생존하는가?	영하의 극한 환경에 서식하는 생물은 결빙방지단백질 (AFP; Antifreeze protein) 또는 얼음결합단백질 (IBP; Ice-binding protein)을 생산하여 생존하다 [1,2]. 얼음결정의 성장을 억제하는 특성은 냉동보관, 음식물 보존, 유전자변형 기술, 냉동 수술 분야 등에 이용될 수 있어 결빙방지단백질은 학계와 산업계의 관심을 끌고 있다 [3-7].
	결빙방지단백질이 학계와 산업계의 관심을 끄는 이유는 무엇인가?	영하의 극한 환경에 서식하는 생물은 결빙방지단백질 (AFP; Antifreeze protein) 또는 얼음결합단백질 (IBP; Ice-binding protein)을 생산하여 생존하다 [1,2]. 얼음결정의 성장을 억제하는 특성은 냉동보관, 음식물 보존, 유전자변형 기술, 냉동 수술 분야 등에 이용될 수 있어 결빙방지단백질은 학계와 산업계의 관심을 끌고 있다 [3-7]. 자연계로부터 결빙방지단백질을 획득하는 것은 자원이 제한되고 경제성도 낮아 실현하기 어려워 이종발현을 이용하여 생산하는 연구가 진행되고 있다.
	정제된 FfIBP의 농도 별 TH활성을 측정한 결과는 어떠한가?	정제된 FfIBP의 농도 별 TH활성을 측정하였다. TH활성은 FfIBP의 농도에 따라 증가하는 경향을 보였고 10 μM에서 1.53°C였다 (Fig. 3(A)). 재조합 P. pastoris에서 생산된 FfIBP 의 최대 TH활성이 0.85 인 것에 비해 1.8배 높은 값이다 [13]. 결정화된 FfIBP를 이용하여 측정한 TH 활성의 최대값인 2.5에는 미치지 못하였는데, 이는 완벽하게 정제되지 않은 시료를 사용하여 상대적으로 낮은 농도에서 측정한 때문으로 풀이된다 [12]. 온도를 낮추어 얼음결정을 유도할 때 FfIBP가 첨가된 경우 결정이 제대로 형성되지 않았다 (Fig.

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