Study on the construction of a starvation promoter vector system derived from Pseudomonas putida

Pseudomonas putida 에서 분리된 starvation promoter를 이용한 vector의 개발 및 응용에 관한 연구

Starvation promoters can be utilized for in situ bioremediation and for the efficient bioprocessing. Previously we have cloned and characterized strong starvation promoters from envrionmentally relevant bacteria, Pseudomonas putida strains (Y. Kim, and A. Matin, J. Bacteriol. 177:1850-1859, 1995). Here we report the construction of the plasmid pYKS101 using one of the starvation promoters from P. putida MK1. The pYKS101 was found to be useful for a novel starvation promoter-driven gene expression system. Under this system, the target reporter gene, lacZ, was stably integrated into the chromosomal DNA of P. putida MK1. ${\beta}$-galactosidase activity was found to be four-fold higher upon carbon starvation than during exponential growth. The resultant recombinant strain is indigenous to the environment contaminated with various toxic materials, hence can be a good candidate for in situ bioremediation.

본 연구의 목적은 토양미생물의 일종인 Pseudomonas putida 에서 추출한 탄소고갈 유전자로부터 starvation promoter를 분리한 후 starvation vector를 개발하여 이를 미생물로부터 유용물질의 생산 및 오염물질의 정화등에 활용하기 위한 것이다. Starvation 유전자란 영양분의 결핍시에만 특수하게 발현되는 유전자의 일종으로 본 유전자로부터 promoter를 분리한 후 특정 물질을 분해 또는 생성하는 유전자를 분리된 promoter에 유전자 재조합 방법에 의하여 연결시키면 영양분의 공급을 최소화하고 세균의 생장을 억제 시키는 동시에 promoter에 연결된 유전자의 발현 기능은 최대화 시킴으로써 그 목적을 달성할 수 있다 하겠다. 본 연구에서는 기 분리된 starvation gene으로부터 promoter를 분리한 후 이를 적절한 벡터에 연결시켜 starvation vector인 pYKS101을 완성하였다. 본 벡터의 성능을 시험하기 위하여 reporter gene으로 lacZ유전자를 벡터내에 클로닝하여 세균의 염색체에 삽입시킨후 그 성능을 조사하였다. 삽입된 유전자는 예상한 바와같이 세균이 영양분이 결핍되었을 때 충분한 영양분이 공급되었을 때보다 약 4배의 활성도를 나타냄으로써 본 벡터의 유용성을 입증할 수 있었다.