• 생명과학회지
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• 제26권12호
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• pp.1376-1382
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• 2016

Xylitol은 식품 및 의료산업에서 이용가치가 높은 물질로, lignocellulosic biomass인 xylose의 환원으로부터 생산되며, 대부분 유전적으로 안전한 Saccharomyces cerevisiae 균주를 사용하여 생산되고 있다. 따라서 본 연구에서는 S. cerevisiae에서 xylitol을 효율적으로 생산하기 위해 xylose reductase를 code하는 GRE3 (YHT104W)유전자의 발현시스템을 구축하여, xylose reductase의 분비생산 및 xylitol 생산성을 조사하고자 하였다. 먼저 GRE3 유전자의 발현에 적합한 promoter의 선별을 위해 GAL10 promoter와 ADH1 promoter 하류에 각각 mating factor ${\alpha}$ ($MF{\alpha}$) signal sequence와 GRE3 유전자를 가진 pGMF-GRE3와 pAMF-GRE3 plasmid를 구축하였다. 각각의 plasmid는 S. cerevisiae $SEY2102{\Delta}trp1$균주에 형질전환되었고, $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3와 $SEY2102{\Delta}trp1$/pAMF-GRE3 형질전환주가 선별되었다. 그 중 $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3 균주에서 NADPH를 cofactor로 사용했을 때 0.34 unit/mg-protein의 xylose reductase 활성(total activity)을 보였고, ADH1 promoter를 가진 $SEY2102{\Delta}trp1$/pAMF-GRE3 균주에 비해 1.5배 높은 활성증가를 확인 할 수 있었다. 또한 두 균주에서 모두 91%의 분비효율을 보여 대부분의 재조합 xylose reductase가 세포 밖으로 효율적으로 발현 분비되었음을 알 수 있었다. $SEY2102{\Delta}trp1$/pGMF-GRE3 균주를 사용한 baffled flask 배양에서 xylitol 생산량을 조사해 본 결과, 20 g/l의 xylose로부터 12.1 g/l의 xylitol을 생산하였고, 소모된 xylose의 약 83%정도가 xylitol로 환원되었음을 알 수 있었다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제16권3호
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• pp.360-367
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• 2006

The endoinulinase gene (inu1) from Pseudomonas mucidolens was expressed on the cell surface of Saccharomyces cerevisiae by fusing with Aga2p linked to the membrane anchored protein, Aga1p. The inu1 gene of P. mucidolens was subcloned into the surface display vector, pCTcon (GAL1 promoter). The constructed plasmid, pCTENIU (8.5kb), was then introduced to S. cerevisiae EBY100 cells and the yeast transformants selected on synthetic defined media lacking uracil and inulin-containing media. The inu1 gene under the control of the GAL1 promoter was successfully expressed in the yeast transformants, and the surface display of endoinulinase confirmed by immunofluorescence microscopy, along with its enzymatic ability to form inulooligosaccharides (IOSs) from inulin. The total endoinulinase activity reached about 2.31 units/ml when the yeast transform ants were cultivated on a YPDG medium. To efficiently hydrolyze the inulin, various reaction conditions were examined, including the pH, temperature, and inulin source. The optimized conditions were then determined as follows: pH, 7.0; temperature, $50^{\circ}C$; inulin source, Jerusalem artichoke. Under the optimized condition and 46 units of endoinulinase per g of inulin, IOSs started to be produced after 10 min of enzymatic reaction. The highest yield, 71.2% of IOSs, was achieved after 30 h of reaction without any significant loss of the initial enzyme activity. As a result of the reaction with inulin, IOSs consisting of inulobiose (F2), inulotriose (F3), inulotetraose (F4), and inulopentaose (F5) were produced, and F4 was the major product.

• 생명과학회지
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• 제17권2호통권82호
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• pp.241-247
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• 2007

Paenibacillus macerans 유래의 cycloinulooligosaccharide fructanotransferase (CFTase) 유전자(cft, 2832 bp, 103.8 kDa)를 효모 표층발현 vector인 pCTcon (GAL1 promoter)에 subcloning 하였다. 구축된 pCTECFTN (9.0 kb)를 숙주세포인 s. cerevisiae EBY100에 형질전환한 후, uracil이 결핍된 배지와 inulin 함유배지에서 선별하였다. cft 유전자는 GAL1 promoter에 의해 효모 형질전환체에서 성공적으로 발현되었다. inulin으로부터 cyclofructans (CFs)로 생산하는 효소적 능력으로부터 표층발현 유무를 확인하였다. YPDG배지에서 48시간 배양 후 분획한 균체는 5.52 unit/ l 의 활성을 보였다. CF 생산을 위한 효소의 최적 반응 조건으로 pH 8.0, 반응온도 $50^{\circ}C$, 기질농도 5%, 기질은 Jerusalem artichoke 등의 inulin과 표층 발현 CFTase 효소반응 결과, cycloinulohexaose (CF6), cycloinuloheptaose (CF7), 그리고 cycloinulooctaose (CF8)이 생성되었고, 이 중에서 CF6가 주 생성물이었다.

• 한국미생물·생명공학회지
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• 제36권1호
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• pp.49-54
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• 2008

인간 췌장 유래 pro-carboxypeptidase B(CPB) 유전자를 클로닝한 후 GAL10 promoter 하류에 Saccharomyces cerevisiae mating factor alpha-1 secretion signal $(MF{\alpha}-1)$과 연결하여 $MF{\alpha}1$-pro-CPB를 구축하였다. 구축된 plasmid $pY{\alpha}$-hproCPB(7.72 kb)를 S. cerevisiae 2805에 형질 전환시켰다. 재조합 인간 proCPB(hproCPB)는 galactose 유도로 S. cerevisiae에서 성공적으로 발현되었고, 배양상등액으로 분비되었다. SDS-PAGE와 western blot 분석에 의해, 정제된 hproCPB 단백질이 약 45.9kDa임을 확인하였다 S. cerevisiae $2805/pY{\alpha}$-hproCPB의 발효조 회분배양 시 trypsin 처리에 의해 pro영역을 제거한 후 hCPB의 세포외 활성은 60시간째에 10.16 unit/mL이었다. 또한 재조합 hCPB의 Km 값은 약 0.43 mM 이었다.

• 한국동물번식학회:학술대회논문집
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• 한국동물번식학회 2001년도 춘계학술발표대회
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• pp.16-16
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• 2001

Apoptosis로 일컬어지는 예정된 세포사멸(programmed cell death)은 개별 세포의 입장에서는 곧바로 사멸을 의미하지만, 정상적인 고등 생물의 입장에서는 개체의 발생과 분화하는데 프로그램된 과정이다. 자발적 세포사멸은 다른 조직에 비해 생식 조직인 난소나 정소에서 복잡한 apoptosis 기작들을 가지리라 사료된다. 본 연구는 Bcl-2 family중 apoptotic protein인 Bax에 대해 suppression하는 유전자를 yeast system을 활용하여 돼지 정소와 난소로부터 각각 cDNA library를 구축한 후 탐색하였다. 탐색에 활용된 cDNA library는 돼지의 정소와 난소로부터 mRNA를 분리하여 yeast vector인 pAD-GAL4-2.1에 구축하였고, 마우스 bax 유전자는 gal 1 promoter의 조절 하에 glucose 배지에서는 유도되지 않고, galactose 배지에서만 선택적으로 Bax를 발현할 수 있는 효모 vector(pL19-bax)를 구축하였다. Bax에 의한 apoptosis suppressor를 탐색하기 위해 우선 효모 W303에 pL19-bax를 transform하여 glucose 배지에서 Bax의 발현을 억제하였다. pL19-bax를 가진 효모에 정소와 난소로부터 구축된 cDNA library를 transform 시키고, transform된 효모는 각각 Bax에 의한 toxicity를 저해하는 유전자를 찾기 위해 스크린되었다. 이러한 방법으로 정소 cDNA library 탐색에서는 5 $\times$ $10^{6}$ transformant중 39개, 난소cDNA library 탐색에서는 2 $\times$ $10^{6}$ transformant중 26개의 콜로니가 생존하였다. 이들 콜로니로부터 유전자를 분리하여 분석해 본 결과 여러 그룹으로 분류할 수 있었다. 각 그룹의 관련 유전자는 protein synthesis/degradation 12종, oxidation/reductation 5종, detoxin/ cell cycle promoter 3종, signal transduction/growth factor 5종, 그리고 알려지지 않은 유전자 9종이었다. 그 중, bax-toxicity inhibition에 강력한 survival phenotype을 가지는 유전자(pSEDL)를 동정하였다. 이것은 T3-4-1 콜로니로부터 분리하였는데 140개 아미노산으로 이루어진 인간 SEDL(GenBank, XM_013096) 유전자와 매우 유사한 homology를 가지며, bax와 관련된 기능은 밝혀져 있지 않다. 이외에도 분리된 유전자에는 NADH, thioreduction, 그리고 cytochrome oxidase와 같은 positive 유전자 군이 크로닝되어, Bax를 이용한 효모에서 apoptosis suppressor에 관련된 유전자를 손쉽게 스크린하는 것이 가능하고, 분리된 유전자의 기능을 예측할 수 있어 지금까지 보고된 유전자 크로닝법 보다는 강력한 수단으로 활용될 수 있다는 사실을 시사하였다. 그러나, ORF에 관계없이 Bax 발현에 저항하는 유전자군이 선발된다든지 하는 문제점은 금후 검토가 필요하리라 사료된다.

• 미생물학회지
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• 제36권3호
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• pp.236-241
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• 2000

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.

• 한국잠사곤충학회지
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• 제37권1호
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• pp.46-51
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• 1995

국내 분리주의 BmNPV를 이용하여 유용 단백질을 생산할 수 있는 새로운 전이벡터의 제작과 외내 유전자의 발현에 대한 연구결과는 다음과 같다. 1. PCR 기법에 의하여 다각체 단백질 유전자의 ＋1 - －194에 해당하는 promoter 부위를 증폭하고 클로닝 하였다. 2. 다각체 단백질 유전子의 5' 및 3'의 leader 부위를 promoter 부위와 함께 단계적으로 클로닝하여 전이벡터를 완성하였다. 3. 완성된 전이벡터는 pBmKSK1으로 명명하였으며, 염기서열 결정을 통하여 다각체 단백질 유전자의 ＋2 부터 ＋597까지 제거되고 외내 유전자의 클로닝 sites로 EcoRI, KpnI과 SacI을 가짐을 확인하였다. 4. 외래 유전자로서 E. coli의 $\beta$-galactosidase 유전자를 pBmKSKl에 클로닝하고 누에 세포주에 전이시킨 후, X-gal 염색 및 SDS-PAGE에 의하여 pB- mKSKl이 제 기능을 수행함을 확인하였다.

• 한국가축번식학회지
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• 제21권2호
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• pp.167-176
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• 1997

본 연구는 수정란을 수란우에 이식하기 이전에 형질전환가능 수정란을 선발할 수 있다면 형질전환동물의 생산에 크게 도움이 되므로 3.2 kb $\beta$-actin promoter (lacZ/n대) DNA를 미세주입하여 배반포기배에서의 발현을 확인하여 이들을 선발할 수 있는가를 규명하고자 하엿다. 채란된 난포란은 10%FBS, 5$\mu\textrm{g}$/ml LH, 0.5$\mu\textrm{g}$/ml FSH, 100 unit/ml penicillin 및 100 $\mu\textrm{g}$/ml streptomycin이 함유된 TCM199에 22~24 시간동안 체외성숙을 유도후 5$\mu\textrm{g}$/ml heparin으로 수정능획득을 유도한 1$\times$106 sperm/ml의 정자로 체외수정을 시켰다. 체외수정후 18~20시간째에 vortexing에 의해 과립막세포를 제거하고 원심분리시켜 자/웅전핵이 확인되는 수정란의 핵에 3~4 ng/${\mu}\ell$ lacZ/neo DNA를 미세주입하였다. 모든 수정란의 배양은 3 mg/ml BSA, 20${\mu}\ell$/ml NEM AMINO acids 및 40${\mu}\ell$/ml BME amino acids가 함유되어 있는 CR1aa 배양액에 neo/DNA로 transfected 된 BRL 단층에서 실시하였다. G418에 대한 적정농도를 찾기 위하여 정상적인 수정란에 0, 50, 100 및 200 $\mu\textrm{g}$/ml G418를 첨가하여 배양한 결과 8일째에 30.3%(44/145), 8.7%(13/150), 0.7%(1/151) 및 0% (0/134)의 수정란이 배반포기까지 발달하였다. 그래서 본 실험에서는 일정하게 100$\mu\textrm{g}$/ml G418을 첨가하여 배양하였다. 총 1,127개의 수정란을 미세주입후 G418 없는 배양액에서 710개 (63.0%)가 분할하였다. 미세주입후 48시간째에 2-세포기이상 분할된 수정란을 대조구 및 100$\mu\textrm{g}$/ml G418처리구를 무작위로 할당하여 배양하였으며, 또한 740개의 정상수정란도 같은 반복수로 배양을 실시하였다. 미세주입한 수정란은 8일 후 11.6%(26/255) 및 5.2% (14/267)가 대조구 및 G418 처리구에서 배반포기까지 발달하였으며 정상수정란은 27.2% (151/740)가 배반포기 배까지 발달하였다. 미세주입후 대조구에서는 23.1$\pm$2.6/70.7$\pm$4.7 (32.7%)의 할구가 $\beta$-Gal 활력을 보였고, 반면에 100$\mu\textrm{g}$/ml G418 처리구에서는 40.3$\pm$4.1/48.8$\pm$7.5 (82.6%)가 $\beta$-Gal 활력을 보였다. 비록 mosaic 형태로 외래유전자가 발현되었지만 대조구에서 87.0% (26/30개) 배반포기가 $\beta$-Gal 활력을 보인 반면, G418 처리구에서는 모든 배반포기가 $\beta$-Gal 활력을 보였다 (P<0.05). 그러나 대조구 및 G418 처리구의 ICM colony에서는 영양배엽과 내배엽을 제외한 epiblast에서는 확인되지 않았다. 그러나 이 결과로부터 $\beta$-actin promoter/lacZ gene이 integration되지 않는 것인지 또는 다만 염색 확인이 되지 않는 것인지를 판단할 수는 없다. 이상의 결과는 미세주입후 G418에서 배양한 배반포기배에서는 대부분의 할구에서 주입된 gene을 발현하고 있었으나 ICM colony에서는 특히 epiblast에서는 발현되지 않거나 침묵하고 있었다. 비록 G418 처리구에서 훨씬 더 높은 비율로 주입된 gene이 발현되고 있으나 총세포수는 유의적으로 감소하여 이후 형질전환동물의 생산과 ES like-cell의 설립에는 감소될 것으로 사려된다. 그러나 형질전환 수정란의 선발 및 형질전환동물의 생산능력에 관해서는 더 많은 연구가 필요하다고 사려된다.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제11권6호
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• pp.915-921
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• 2001

Phytase improves the bioavailability of phytate phosphorus in plant foods to humans and animals, and reduces the phosphorus pollution of animal waste. In order to express a high level of fungal phytase in Saccharomyces cerevisiae, various expression vectors were constructed with different combinations of promoters, translation enhancers, signal peptides, and terminator. Three different promoters fused to the phytase gene (phyA) from Aspergillus niger were tested: a galactokinase (GAL1) promoter, glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GPD) promoter, and yeast hybrid ADH2-GPD promoter consisting of alcohol dehydrogenase II (ADH2) and a GPD promoter. The signal peptides of phytase, glucose oxidase (GO), and rice amylase 1A(RAmy1A) were included. Plus, the translation enhancers of the ${\Omega}$ sequence and UTR70 from the tobacco mosaic virus (TMV) and spinach, respectively, were also tested. Among the recombinant vectors, pGphyA06 containing the GPD promoter, the ${\Omega}$ sequence, RAmy1A, and GAL7 terminator expressed the highest phytase activity in a culture filtrate, which was estimated at 20 IU/ml. An intracellular localization of the expressed phytase activity in a culture filtrate, which was estimated at 20 IU/ml. An intracellular localization of the expressed phytase was also performed by inserting an endoplasmic reticulum (ER) retention signal, KDEL sequence, into the C-terminus of the phytase within the vector pHphyA-6. It appeared that the KDEL sequence directed most of the early expression of phytase into the intracellular compartment yet more than $60\%$ of the total phytase activity was still retained within the cell even after the prolonged (>3 days) incubation of the transformant. However, the intracellular enzyme activity of the transformant without a KDEL sequence was as high as that of the extracellular one, thereby strongly suggesting that the secretion of phytase in S. cerevisiae appeared to be the rate-limiting step for the expression of a large amount of extracellular recombinant phytase, when compared with other yeasts.

• Journal of Microbiology and Biotechnology
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• 제18권2호
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• pp.219-227
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• 2008

The free-living photoheterotrophic Gram-negative bacterium Rhodobacter sphaeroides possesses a quorum-sensing (QS) regulatory system mediated by CerR-CerI, a member of the LuxR-LuxI family. To identify the genes affected by the regulatory system, random lacZ fusions were generated in the genome of R. sphaeroides strain 2.4.1 using a promoter-trapping vector, pSG2. About 20,000 clones were screened and 23 showed a significantly different level of ${\beta}$-gal activities upon the addition of synthetic 7,8-cis-N-tetradecenoyl-homoserine lactone (RAI). Among these 23 clones, the clone showing the highest level of induction was selected for further study, where about a ten-fold increase of ${\beta}$-gal activity was exhibited in the presence of RAI and induction was shown to be required for cerR. In this clone, the lacZ reporter was inserted in a putative gene that exhibited a low homology with catD. A genetic analysis showed that the expression of the catD homolog was initiated from a promoter of another gene present upstream of the catD. This upstream gene showed a strong homology with luxR and hence was named qsrR (quorum-sensing regulation regulator). A comparison of the total protein expression profiles for the wild-type cells and qsrR-null mutant cells using two-dimensional gel electrophoresis and a MALDI-TOF analysis allowed the identification of sets of genes modulated by the luxR homolog.