Expression in Eschepichia coli of a Cloned Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki HDI In-secticidal Protein Gene.

클로닝된 Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki HDI 살충성 단백질 유전자의 대장균에서의 발현

The expression in Escherichia coli of a cloned insecticidal protein (ICP) gene from Bacillus thuringiensis var. kurstaki HD1 in pHLN1-80 (+) and pHLN2-80(-) plasmids was investigated through deletions in promoters, transcription start point, and termination region. Six recombinant plasmids were constructed in an attempt to analyze the overexpression of the ICP in relations to its gene structure. The amounts of ICP produced from the recombinants were measured by SDS-PAGE and confirmed by Western blot analysis. One clone was not overexpressed which having only -80 bp (contained BtI promoter) part of the ICP gene promoter (without Plac promoter), the right-oriented ICP gene and the termination region. Removal of 350 bp from upstream region of the Plac of the clone pHLN2-80 (-) resulted in overexpression of the ICP. One clone was not overexpressed in which the clone consisted of -72 bp part of the ICP promoter without the transcription start point and the transcriptional termination region, and having the right-oriented ICP gene sequence. One clone consisting of the inverted ICP gene sequence, the -72 bp ICP gene promoter, and without the termination region caused overexpression. One clone which consisted of the inverted ICP gene, the -72 bp ICP gene promoter and the termination sequence was overexpressed. These results indicated that the Plac promoter, transcription termination region, the inverted ICP gene insertion, and the -80 bp or -72 bp part of the ICP gene promoters were concerned in the overexpression of the ICP gene in the recombinant plasmid, and also the overexpression mechanism might result from the disruption of the transcription-suppressing regions in the promoter regions.

Bacillus thurintensis subsp. kurstaki HD1 살충성 단백질 ICP 유전자가 있는 NdeI 단편 3.856 kb를 클로닝하여 제조한 pHLN2-80(-) 클론이 pHLN1-80(-)에 비해서 대장균에서 ICP발현량이 과다발현되는 현상을 규명하고자 하였다. 본 연구에서는 상기의 pHLN2-80(+) 클론의 발현량을 조절하는 원인을 규명하기 위하여 ICP의 아미노산 서열은 변화되지 않는 범위 내에서 pHLN1-80(+) 클론에 있는 Plac프로모터와 ICP유전자 프로모터의 일부인 -80 bp프로모터의 염기서열, 전사 개시점과 종결부위의 변이가 ICP유전자발현에 미치는 영향을 조사하였다. pHLN1-80(+)에 5'-말단에 존재하는 -80 bp 프로모터만을 보유한 pHLNK-80 클론은 ICP 생산은 매우 저조하였다. Plac프로모터와 -80 bp 프로모터의 구조 골격을 일부 변이 시킨 pHLNF1-80클론의 ICP생산량은 pHLN2-80(-)가 생산한 양보다는 낮아서 과다발현이 안되었다. Plac프로모터 상류를 약 350bp을 제거하여 만든 클론 pHLND2-80의 ICP 생산량은 모클론인 pHLN2-80(-) 보다 매우 높게 과다발현 되었다. ICP 유전자의 과다발현 현상에 대한 전사 개시점과 전사종결 부위의 역할을 알아보기 위해서 -72bp ICP유전자프로모터를 갖는 클론 pHLD1-72는 재조합 클론 pHLN2-80(-)가 생산한 양보다 적은 양의 ICP을 생성하였고, 클론 pHLD2-72는 재조합 클론 pHLN2-80(-)보다 적은 ICP을 발현하여 과다 발현되었으며, 클론 pHLN2-72는 모클론인 pHLN2-80(-)보다 약간 높은 ICP 생산량을 보여 과다발현되었다. 클론 pHLN2-72를증식하여 파쇄액을 만든 후에 Bombyx mori유충에 대한 살충력 검사에서 클론 pHLN2-72이 생산한 ICP는 pHLN1-80(+)이 생산한 ICP보다 약 90배의 살충력을 보였다. SDS-PAGE와 Western blot 분석에서도 클론 pHLN2-72는 재조합 클론 pHLN2-80(-)보다 약간 높게 ICP가 생성이 되었었다. 이상의 결과는 과다발현에 Plac프로모터와 종결부위가 반드시 필요하며, -72 bp ICP 프로모터가 -80 bp 프로모터보다 과다발현률이 높았으며, ICP 유전자는 반드시 Plac프로모터의 전사 방향에 역방향으로 삽입이 되어야 하는 것으로 나타났다.