KR20240143214A - A microorganism having Threonine/homoserine exporter variant and a method for producing L-amino acid using the same - Google Patents
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Abstract
본 출원은 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 및 이를 이용한 L-아미노산 생산 방법에 관한 것이다.The present application relates to a mutant threonine/homoserine efflux protein and a method for producing L-amino acid using the same.
Description
본 출원은 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 및 이를 이용한 L-아미노산 생산 방법에 관한 것이다.The present application relates to a mutant threonine/homoserine efflux protein and a method for producing L-amino acid using the same.
L-호모세린은 메티오닌 생합성 경로 및 트레오닌 생합성 경로 상에 있는 중간체로(WO2008/013432) 메티오닌 및 트레오닌 생산의 전구체로 사용된다. L-호모세린은 호모세린 탈수소효소(homoserine dehydrogenase, hom)에 의해서 L-아스파테이트-4-세미알데하이드로부터 환원되어 합성된다. L-homoserine is an intermediate in the methionine biosynthetic pathway and the threonine biosynthetic pathway (WO2008/013432) and is used as a precursor for the production of methionine and threonine. L-homoserine is synthesized by reduction from L-aspartate-4-semialdehyde by homoserine dehydrogenase (hom).
L-호모세린과 같은 L-아미노산 및 기타 유용물질을 생산하기 위하여, 고효율 생산 미생물 및 발효공정기술 개발을 위한 다양한 연구들이 수행되고 있다. 예를 들어, L-호모세린 생합성에 관여하는 효소를 코딩하는 유전자의 발현을 증가시키거나 또는 생합성에 불필요한 유전자를 제거하는 것과 같은 목적 물질 특이적 접근 방법이 주로 이용되고 있다.In order to produce L-amino acids such as L-homoserine and other useful substances, various studies are being conducted to develop high-efficiency production microorganisms and fermentation process technologies. For example, target substance-specific approaches such as increasing the expression of genes encoding enzymes involved in L-homoserine biosynthesis or removing genes unnecessary for biosynthesis are mainly used.
그러나, 미생물에서 L-호모세린을 포함하는 L-아미노산 생산능을 효과적으로 증가시키기 위한 연구가 여전히 필요한 실정이다.However, research is still needed to effectively increase the production of L-amino acids, including L-homoserine, in microorganisms.
본 출원의 하나의 양태는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된, 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 제공한다.One embodiment of the present application provides a mutant threonine/homoserine exporter protein, wherein the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with another amino acid.
하나의 구체예에서, 상기 다른 아미노산은 트레오닌, 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 발린, 트립토판 및 티로신으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 아미노산인 것일 수 있다.In one specific example, the other amino acid may be an amino acid selected from the group consisting of threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan and tyrosine.
본 출원의 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 제공한다.Another aspect of the present application provides a polynucleotide encoding a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물을 제공한다.Another aspect of the present application provides a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same.
하나의 구체예에서, 상기 미생물은 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 미생물과 비교하여 L-아미노산 생산능이 증가된 것일 수 있다.In one specific example, the microorganism may have increased L-amino acid production ability compared to a microorganism comprising a wild-type threonine/homoserine efflux protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or a polynucleotide encoding the same.
다른 하나의 구체예에서, 상기 L-아미노산은 L-호모세린, O-아세틸-L-호모세린, O-석시닐-L-호모세린, L-메티오닌 및 L-트레오닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상인 것일 수 있다.In another specific example, the L-amino acid may be at least one selected from the group consisting of L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, L-methionine and L-threonine.
앞선 구체예 중 어느 하나에 따른 미생물로서, 상기 미생물은 코리네박테리움 속 미생물인 것일 수 있다.A microorganism according to any one of the preceding specific examples, wherein the microorganism may be a microorganism of the genus Corynebacterium.
앞선 구체예 중 어느 하나에 따른 미생물로서, 상기 코리네박테리움 속 미생물은 코리네박테리움 글루타미쿰인 것일 수 있다.As a microorganism according to any one of the preceding specific examples, the microorganism of the genus Corynebacterium may be Corynebacterium glutamicum.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, L-아미노산 생산 방법을 제공한다.Another aspect of the present application provides a method for producing L-amino acid, comprising the step of culturing a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same; in a medium.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물, 상기 미생물의 배양물, 상기 미생물의 발효물 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 L-아미노산 생산용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present application provides a composition for producing L-amino acid, comprising a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine efflux protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same; a culture of the microorganism, a fermentation product of the microorganism, or a combination of two or more thereof.
이를 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 한편, 본 출원에서 개시된 각각의 설명 및 실시형태는 각각의 다른 설명 및 실시 형태에도 적용될 수 있다. 즉, 본 출원에서 개시된 다양한 요소들의 모든 조합이 본 출원의 범주에 속한다. 또한, 하기 기술된 구체적인 서술에 의하여 본 출원의 범주가 제한된다고 볼 수 없다. 또한, 본 명세서 전체에 걸쳐 다수의 논문 및 특허문헌이 참조되고 그 인용이 표시되어 있다. 인용된 논문 및 특허문헌의 개시 내용은 그 전체로서 본 명세서에 참조로 삽입되어 본 출원이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 출원의 내용이 보다 명확하게 설명된다.Hereinafter, this will be described in detail. Meanwhile, each description and embodiment disclosed in this application can also be applied to each other description and embodiment. That is, all combinations of various elements disclosed in this application fall within the scope of this application. In addition, the scope of this application is not limited by the specific description described below. In addition, numerous papers and patent documents are referenced and cited throughout this specification. The disclosures of the cited papers and patent documents are incorporated into this specification as a reference in their entirety so that the level of the technical field to which this application belongs and the content of this application are more clearly explained.
정의definition
본 출원의 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용되는 바와 같이, 단수형 관사("a", "an", 및 "the")에는 문맥상 명백하게 다르게 언급되지 않는 한 복수의 참조대상이 포함된다. 문맥상 달리 언급되지 않는 한, 단수형 용어는 복수형을 포함하고 복수형 용어는 단수형을 포함한다. 본 출원의 명세서 및 첨부된 청구범위에서, 달리 언급되지 않는 한, "또는"의 사용은 "및/또는"을 포함하는 의미로 사용될 수 있다.As used in the specification and the appended claims of this application, the singular articles "a," "an," and "the" include plural references unless the context clearly dictates otherwise. Unless the context clearly dictates otherwise, the singular terms include the plural and the plural terms include the singular. In the specification and the appended claims of this application, unless the context clearly dictates otherwise, the use of "or" is intended to include "and/or."
본 출원에서, 용어 "약(about)"은 특정 숫자 값 앞에 제시될 수 있다. 본 출원에서 사용되는 용어 "약"은 용어 뒤에 기재되는 정확한 숫자뿐만 아니라, 거의 그 숫자이거나 그 숫자에 가까운 범위까지 포함한다. 그 숫자가 제시된 문맥을 고려하여, 언급된 구체적인 숫자와 가깝거나 거의 그 숫자인지 여부를 결정할 수 있다. 일 예로, 용어 "약"은 숫자 값의 -10% 내지 +10% 범위를 지칭할 수 있다. 다른 예로, 용어 "약"은 주어진 숫자 값의 -5% 내지 +5% 범위를 지칭할 수 있다. 그러나 이에 제한되지 않는다.In this application, the term "about" may be presented before a specific numerical value. The term "about" as used in this application includes not only the exact number described after the term, but also a range that is or is nearly that number. Whether the number is or is nearly the specific number referred to may be determined based on the context in which it is presented. As an example, the term "about" may refer to a range of -10% to +10% of a numerical value. As another example, the term "about" may refer to a range of -5% to +5% of a given numerical value. However, the present invention is not limited thereto.
본 출원에서, 용어 "제1, 제2, 제3," "i), ii), iii)···" 또는 "(a), (b), (c), (d)···"와 같은 기재는 유사한 구성을 구별하기 위해 사용되었으며, 이들 용어는 연속적이거나 순서대로 수행되는 것을 의미하는 것이 아니다. 예를 들어, 상기 용어가 방법, 용도 또는 분석의 단계(step)와 관련하여 사용되었을 경우, 이들 단계 사이에는 시간적인 간격이 없거나, 동시에 수행되거나, 수 초, 수 분, 수 시간, 수 일, 또는 수 개월 간격을 두고 수행될 수 있다.In this application, the terms "first, second, third," "i), ii), iii)..." or "(a), (b), (c), (d)..." are used to distinguish similar configurations, and these terms do not imply that they are performed consecutively or in order. For example, when the terms are used in connection with steps of a method, use, or analysis, these steps may be performed simultaneously, or may be performed at intervals of seconds, minutes, hours, days, or months.
본 출원에서, 용어 "본질적으로 이루어지는(consisting essentially of)"은 본 출원에서 청구하는 대상의 특징이 불특정 성분의 존재에 실질적으로 영향을 받지 않는 경우, 상기 불특정 성분이 존재할 수 있음을 의미한다.In this application, the term "consisting essentially of" means that a non-specified component may be present, provided that the characteristics of the subject matter claimed in this application are not substantially affected by the presence of the non-specified component.
본 출원에서, 용어 "이루어지는(consisting of)"은 특정 성분(들)의 비율이 총 100%인 것을 의미한다. 용어 "이루어지는" 이하에 오는 성분 또는 특징은 필수적이거나 의무적인 것일 수 있다. 일부 구체예에서, "이루어지는" 이하에 오는 성분 또는 특징 외에, 다른 임의의 성분 또는 필수적이지 않은 성분은 배제될 수 있다.In this application, the term "consisting of" means that the proportion of a specific component(s) totals 100%. The components or features listed below the term "consisting of" may be essential or mandatory. In some embodiments, other than the components or features listed below "consisting of," other optional or non-essential components may be excluded.
본 출원에서, 용어 "포함하는(comprising)"은 상기 용어 이하에 기재되는 특징, 단계 또는 구성 요소의 존재를 의미하며, 하나 이상의 특징, 단계 또는 구성 요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 본 출원에서 "포함하는" 이하에 기재되는 성분 또는 특징은 필수적이거나 의무적인 것일 수 있으나, 일부 구체예에서는 다른 임의의 혹은 필수적이지 않은 성분 또는 특징을 더 포함할 수 있다.In this application, the term "comprising" means the presence of the features, steps or components described below the term, and does not exclude the presence or addition of one or more features, steps or components. The components or features described below "comprising" in this application may be essential or mandatory, but in some embodiments, other optional or non-essential components or features may be further included.
폴리펩티드Polypeptide
본 출원에서, 용어 "단백질" 또는 "폴리펩티드"는 연속적인 아미노산 잔기의 폴리머 또는 올리고머를 의미한다. 본 출원에서, "폴리펩티드", "단백질", 및 "펩티드"는 "아미노산 서열"과 상호 교환적으로 사용될 수 있다.In this application, the term "protein" or "polypeptide" means a polymer or oligomer of consecutive amino acid residues. In this application, "polypeptide," "protein," and "peptide" may be used interchangeably with "amino acid sequence."
경우에 따라, 활성을 나타내는 아미노산 서열은 "효소"로 지칭할 수 있다. 본 출원에서, 아미노산 서열은 달리 표시되지 않는 한, N-말단 → C-말단 배향으로 기재된다.In some cases, an amino acid sequence that exhibits activity may be referred to as an "enzyme." In this application, amino acid sequences are described in N-terminal → C-terminal orientation unless otherwise indicated.
본 츨원에서, 용어 "성숙 폴리펩티드(mature polypeptide)"는 신호 서열(signal sequence) 또는 프로펩티드 서열(propeptide sequence)이 없는 형태의 폴리펩티드를 의미한다. 성숙 단백질/폴리펩티드/펩티드는, 단백질/폴리펩티드/펩티드의 기능적 형태일 수 있다. 성숙 폴리펩티드는 번역 이후, 또는 번역 후 변형을 거친 최종(final form) 형태일 수 있다. 번역 후 변형의 예시로는 N-또는 C-말단 변형, 글리코실화, 인산화, 리더 서열(leader sequence) 제거 등이 있으나, 이에 제한되지는 않는다. In this application, the term "mature polypeptide" means a polypeptide in a form without a signal sequence or a propeptide sequence. The mature protein/polypeptide/peptide can be a functional form of the protein/polypeptide/peptide. The mature polypeptide can be a final form that has undergone translational or post-translational modifications. Examples of post-translational modifications include, but are not limited to, N- or C-terminal modifications, glycosylation, phosphorylation, and leader sequence removal.
본 출원에서 아미노산 서열과 관련하여, 특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열을 "포함하는" 폴리펩티드, 특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열로 "이루어진" 폴리펩티드, 또는 특정 서열번호로 기재된 아미노산 서열을 "갖는" 폴리펩티드 또는 단백질이라고 기재되어 있더라도, 해당 서열번호의 아미노산 서열로 이루어진 단백질과 동일 혹은 상응하는 활성을 가지는 경우라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환, 보존적 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 단백질도 본 출원의 범위 내에 포함됨은 자명하다. 예를 들어, 상기 변이형 단백질과 동일 혹은 상응하는 활성을 가지는 경우라면 상기 아미노산 서열 앞뒤에 단백질의 기능을 변경하지 않는 서열 추가, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 이의 잠재성 돌연변이 (silent mutation) 또는 보존적 치환을 제외하는 것이 아니며, 이러한 서열 추가 혹은 돌연변이를 가지는 경우에도 본원의 범위 내에 속하는 것이 자명하다.In the present application, with respect to an amino acid sequence, even if it is described as a polypeptide "comprising" an amino acid sequence set forth in a specific sequence number, a polypeptide "consisting of" an amino acid sequence set forth in a specific sequence number, or a polypeptide or protein "having" an amino acid sequence set forth in a specific sequence number, it is obvious that a protein having an amino acid sequence in which a part of the sequence is deleted, modified, substituted, conservatively substituted or added is also included within the scope of the present application if it has the same or corresponding activity as a protein consisting of the amino acid sequence of the corresponding sequence number. For example, if it has the same or corresponding activity as the above-mentioned mutant protein, it does not exclude addition of a sequence that does not change the function of the protein before or after the above-mentioned amino acid sequence, a mutation that may occur naturally, a silent mutation or conservative substitution thereof, and it is obvious that even if it has such sequence addition or mutation, it falls within the scope of the present application.
예를 들어, 상기 아미노산 서열 N-말단, C-말단 그리고/또는 내부에 본 출원의 폴리펩티드의 기능을 변경하지 않는 서열 추가, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 잠재성 돌연변이 (silent mutation) 또는 보존적 치환을 가지는 경우이다. 예를 들어, 폴리펩티드는 번역-동시에(co-translationally) 또는 번역-후에(post-translationally) 단백질의 이전(transfer)에 관여하는 단백질 N-말단의 시그널 (또는 리더)서열과 컨쥬게이트 할 수 있다. 또한 상기 폴리펩티드는 폴리펩티드를 확인, 정제, 또는 합성할 수 있도록 다른 서열 또는 링커와 컨쥬게이트 될 수 있다.For example, the polypeptide of the present invention may have sequence additions, naturally occurring mutations, silent mutations or conservative substitutions at the N-terminus, C-terminus and/or internally of the amino acid sequence that do not alter the function of the polypeptide. For example, the polypeptide may be conjugated to a signal (or leader) sequence at the N-terminus of the protein that is involved in the transfer of the protein co-translationally or post-translationally. The polypeptide may also be conjugated to other sequences or linkers so that the polypeptide can be identified, purified or synthesized.
본 출원에서, 용어 "보존적 치환(conservative substitution)"은 한 아미노산을 유사한 구조적 및/또는 화학적 성질을 갖는 또 다른 아미노산으로 치환시키는 것을 의미한다. 이러한 아미노산 치환은 일반적으로 잔기의 극성, 전하, 용해도, 소수성, 친수성 및/또는 양친매성(amphipathic nature)에서의 유사성에 근거하여 발생할 수 있다. 예를 들어, 양으로 하전된(염기성) 아미노산은 아르기닌, 리신, 및 히스티딘; 음으로 하전된(산성) 아미노산은 글루탐산 및 아스파르트산; 비극성 곁사슬(nonpolar side chain)을 갖는 아미노산(비극성 아미노산)은 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트립토판 및 프롤린; 극성(polar) 또는 친수성(hydrophilic) 곁사슬을 갖는 아미노산(극성 아미노산)은 세린, 쓰레오닌, 시스테인, 타이로신, 아스파라긴 및 글루타민이 속하는 것으로 분류할 수 있다. 다른 일 예로, 전하를 띠는 곁사슬을 가지는 아미노산인(electrically charged amino acid) 아르기닌, 리신, 히스티딘, 글루탐산, 아스파르트산과, 전하를 띠지 않는 곁사슬을 갖는 아미노산(uncharged amino acid; neutral amino acid로도 지칭)인 글리신, 알라닌, 발린, 류신, 이소류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 프롤린, 세린, 쓰레오닌, 시스테인, 타이로신, 아스파라긴 및 글루타민으로 분류할 수 있다. 다른 일 예로, 페닐알라닌, 트립토판 및 타이로신은 방향족 아미노산(aromatic amino acid)으로 분류할 수 있다. 다른 일 예로, 발린, 류신, 이소류신은 분지쇄 아미노산(branched amino acid)으로 분류할 수 있다. 다른 일 예로, 20종 아미노산을 크기에 따라 분류하여 상대적으로 부피(volume)가 작은 아미노산 그룹부터 글리신, 알라닌, 세린; 시스테인, 프롤린, 쓰레오닌, 아스파르트산, 아스파라긴; 발린, 히스티딘, 글루탐산, 글루타민; 이소류신, 류신, 메치오닌, 리신, 아르기닌; 및 페닐알라닌, 트립토판, 타이로신의 5군으로 분류할 수 있다. 그러나 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. 통상적으로, 보존적 치환은 폴리펩티드의 활성에 거의 영향을 미치지 않거나 또는 영향을 미치지 않을 수 있다.In this application, the term "conservative substitution" means replacing one amino acid with another amino acid having similar structural and/or chemical properties. Such amino acid substitutions may generally occur based on similarities in the polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and/or amphipathic nature of the residues. For example, positively charged (basic) amino acids include arginine, lysine, and histidine; negatively charged (acidic) amino acids include glutamic acid and aspartic acid; amino acids having nonpolar side chains (nonpolar amino acids) include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, and proline; Amino acids with polar or hydrophilic side chains (polar amino acids) include serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, and glutamine. As another example, amino acids with charged side chains include arginine, lysine, histidine, glutamic acid, and aspartic acid, and amino acids with uncharged side chains include glycine, alanine, valine, leucine, isoleucine, methionine, phenylalanine, tryptophan, proline, serine, threonine, cysteine, tyrosine, asparagine, and glutamine. As another example, phenylalanine, tryptophan, and tyrosine can be classified as aromatic amino acids. As another example, valine, leucine, and isoleucine can be classified as branched amino acids. As another example, the 20 amino acids can be classified into five groups based on size, starting from a group of amino acids with relatively small volume: glycine, alanine, and serine; cysteine, proline, threonine, aspartic acid, asparagine; valine, histidine, glutamic acid, and glutamine; isoleucine, leucine, methionine, lysine, arginine; and phenylalanine, tryptophan, and tyrosine. However, this is not necessarily limited to these. Typically, conservative substitutions may have little or no effect on the activity of the polypeptide.
폴리뉴클레오티드polynucleotide
본 출원에서 용어, "유전자(gene)"는 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드와 상기 코딩 영역의 앞뒤의 영역을 포함하는 폴리뉴클레오티드를 의미한다. 일부 구체예에서, 유전자는 각각의 코딩 영역(엑손; exon) 사이에 삽입되는 서열(인트론; intron)을 가질 수 있다.In this application, the term "gene" means a polynucleotide that encodes a polypeptide and a polynucleotide comprising regions preceding and following the coding region. In some embodiments, a gene may have a sequence (intron) inserted between each coding region (exon).
본 출원에서 용어, "폴리뉴클레오티드, 핵산 또는 핵산분자"는 뉴클레오티드 단위체(monomer)가 공유결합에 의해 길게 사슬모양으로 이어진 뉴클레오티드의 중합체(polymer)로 일정한 길이 이상의 DNA(예를 들어, cDNA 또는 게놈 DNA) 또는 RNA(예를 들어, mRNA) 가닥을 의미한다.The term "polynucleotide, nucleic acid or nucleic acid molecule" in this application means a polymer of nucleotides in which nucleotide units (monomers) are covalently bonded to form a long chain, and a strand of DNA (e.g., cDNA or genomic DNA) or RNA (e.g., mRNA) of a certain length or longer.
상동성, 동일성Homology, identity
본 출원에서 용어, "상동성 (homology)" 또는 "동일성 (identity)"은 두 개의 주어진 아미노산 서열 또는 염기 서열과 관련된 정도를 의미하며 백분율로 표시될 수 있다. 용어 상동성 및 동일성은 종종 상호교환적으로 이용될 수 있다.As used herein, the terms "homology" or "identity" refer to the degree to which two given amino acid sequences or base sequences are related, which may be expressed as a percentage. The terms homology and identity are often used interchangeably.
보존된(conserved) 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드의 서열 상동성 또는 동일성은 표준 배열 알고리즘에 의해 결정되며, 사용되는 프로그램에 의해 확립된 디폴트 갭 페널티가 함께 이용될 수 있다. 실질적으로, 상동성을 갖거나(homologous) 또는 동일한(identical) 서열은 일반적으로 서열 전체 또는 전체-길이의 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80% 또는 90%를 따라 중간 또는 높은 엄격한 조건(stringent conditions)에서 하이브리드할 수 있다. 하이브리드화는 폴리뉴클레오티드에서 일반 코돈 또는 코돈 축퇴성을 고려한 코돈을 함유하는 폴리뉴클레오티드 역시 포함됨이 자명하다.Sequence homology or identity of conserved polynucleotides or polypeptides is determined by standard alignment algorithms, and may be utilized together with a default gap penalty established by the program being used. In practice, homologous or identical sequences are generally capable of hybridizing under moderate or high stringency conditions along at least about 50%, 60%, 70%, 80% or 90% of the entire or full-length sequence. It will be appreciated that hybridization also includes polynucleotides containing common codons or codons that are considered codon degeneracy in the polynucleotide.
임의의 두 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드 서열이 상동성, 유사성 또는 동일성을 갖는지 여부는, 예를 들어, Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: 2444에서와 같은 디폴트 파라미터를 이용하여 "FASTA" 프로그램과 같은 공지의 컴퓨터 알고리즘을 이용하여 결정될 수 있다. 또는, EMBOSS 패키지의 니들만 프로그램(EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277)(버전 5.0.0 또는 이후 버전)에서 수행되는 바와 같은, 니들만-운치(Needleman-Wunsch) 알고리즘(Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453)이 사용되어 결정될 수 있다(GCG 프로그램 패키지 (Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387 (1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop, [ED.,] Academic Press, San Diego,1994, 및 [CARILLO et al.](1988) SIAM J Applied Math 48: 1073을 포함한다). 예를 들어, 국립 생물공학 정보 데이터베이스 센터의 BLAST, 또는 ClustalW를 이용하여 상동성, 유사성 또는 동일성을 결정할 수 있다.Whether any two polynucleotide or polypeptide sequences are homologous, similar or identical can be determined using well-known computer algorithms such as the "FASTA" program using default parameters as in, for example, Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: 2444. Alternatively, the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453) as implemented in the Needleman program of the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277) (version 5.0.0 or later) can be determined using the GCG program package (Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387 (1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop, [Ed.,] Academic Press, San Diego,1994, and [CARILLO et al .](1988) SIAM J Applied Math 48: 1073). For example, homology, similarity, or identity can be determined using BLAST, or ClustalW from the National Center for Biotechnology Information Database.
폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드의 상동성, 유사성 또는 동일성은, 예를 들어, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math (1981) 2:482에 공지된 대로, 예를 들면, Needleman et al. (1970), J Mol Biol. 48:443과 같은 GAP 컴퓨터 프로그램을 이용하여 서열 정보를 비교함으로써 결정될 수 있다. 요약하면, GAP 프로그램은 두 서열 중 더 짧은 것에서의 기호의 전체 수로, 유사한 배열된 기호(즉, 뉴클레오티드 또는 아미노산)의 수를 나눈 값으로 정의할 수 있다. GAP 프로그램을 위한 디폴트 파라미터는 (1) 유니터리 매트릭스(unitary matrices)(동일성을 위해 1 그리고 비-동일성을 위해 0의 값을 함유함), PAM Matrix (Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation (1978)에 의해 개시된 내용 참조), Gribskov et al(1986) Nucl. Acids Res. 14: 6745의 가중된 비교 매트릭스 (또는 EDNAFULL (NCBI NUC4.4의 EMBOSS 버전) 치환 매트릭스); (2) 각 갭을 위한 3.0의 페널티 및 각 갭에서 각 기호를 위한 추가의 0.10 페널티 (또는 갭 개방 패널티 10, 갭 연장 패널티 0.5); 및 (3) 말단 갭을 위한 무 페널티를 포함할 수 있다.Homology, similarity or identity of polynucleotides or polypeptides can be determined by comparing sequence information, for example, as disclosed in Smith and Waterman, Adv. Appl. Math (1981) 2:482, or using, for example, the GAP computer program, such as Needleman et al. (1970), J Mol Biol. 48:443. In brief, the GAP program can be defined as the total number of symbols in the shorter of the two sequences divided by the number of similarly arranged symbols (i.e., nucleotides or amino acids). The default parameters for the GAP program are (1) unitary matrices (containing values of 1 for identity and 0 for non-identity), the PAM Matrix (as disclosed by Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation (1978)), Gribskov et al(1986) Nucl. Acids Res. 14: 6745 weighted comparison matrix (or EDNAFULL (EMBOSS version of NCBI NUC4.4) substitution matrix); (2) a penalty of 3.0 for each gap and an additional penalty of 0.10 for each symbol in each gap (or gap opening penalty 10, gap extension penalty 0.5); and (3) no penalty for terminal gaps.
또한, 임의의 두 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드 서열이 상동성, 유사성 또는 동일성을 갖는지 여부는 정의된 엄격한 조건하에서 써던 혼성화 실험에 의해 서열을 비교함으로써 확인할 수 있으며, 정의되는 적절한 혼성화 조건은 해당 기술 범위 내이고, 당업자에게 잘 알려진 방법(예컨대, J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual; F.M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York)으로 결정될 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.Additionally, whether any two polynucleotide or polypeptide sequences have homology, similarity or identity can be determined by comparing the sequences by Southern hybridization experiments under defined stringent conditions, and the defined appropriate hybridization conditions are within the scope of the art and can be determined by methods well known to those skilled in the art (e.g., J. Sambrook et al., Molecular Cloning, A Laboratory Manual; F.M. Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, Inc., New York), but are not limited thereto.
본 출원에서, 용어 "엄격한 조건(stringent condition)"이란 폴리뉴클레오티드 간의 특이적 혼성화를 가능하게 하는 조건을 의미한다. 이러한 조건은 문헌(Sambrook et al., supra, 9.50-9.51, 11.7-11.8 참조)에 구체적으로 기재되어 있다. 예를 들어, 상동성 또는 동일성이 높은 폴리뉴클레오티드끼리, 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 또는 99% 이상의 상동성 또는 동일성을 갖는 폴리뉴클레오티드끼리 하이브리드화하고, 그보다 상동성 또는 동일성이 낮은 폴리뉴클레오티드끼리 하이브리드화하지 않는 조건, 또는 통상의 써던 하이브리드화(southern hybridization)의 세척 조건인 60℃, 1ХSSC, 0.1% SDS, 구체적으로 60℃, 0.1ХSSC, 0.1% SDS, 보다 구체적으로 68℃, 0.1ХSSC, 0.1% SDS에 상당하는 염 농도 및 온도에서, 1회, 구체적으로 2회 내지 3회 세정하는 조건을 열거할 수 있다.In this application, the term "stringent conditions" means conditions that allow specific hybridization between polynucleotides. Such conditions are specifically described in the literature (see Sambrook et al., supra, 9.50-9.51, 11.7-11.8). For example, the conditions under which polynucleotides having high homology or identity hybridize with each other, or polynucleotides having 60% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more homology or identity hybridize, and polynucleotides having lower homology or identity do not hybridize, or the conditions of washing once, specifically twice to three times, at a salt concentration and temperature corresponding to 60°C, 1ХSSC, 0.1% SDS, specifically 60°C, 0.1ХSSC, 0.1% SDS, and more specifically 68°C, 0.1ХSSC, 0.1% SDS, which are washing conditions of conventional southern hybridization, can be listed.
상기 혼성화는 비록 혼성화의 엄격도에 따라 염기 간의 미스매치(mismatch)가 가능할지라도, 두 개의 뉴클레오티드가 상보적 서열을 가질 것을 요구한다. 용어, "상보적"은 서로 혼성화가 가능한 뉴클레오티드 염기 간의 관계를 기술하는데 사용된다. 예를 들면, DNA에 관하여, 아데노신은 티민에 상보적이며 시토신은 구아닌에 상보적이다. 따라서, 본 출원의 폴리뉴클레오티드는 또한 실질적으로 유사한 염기 서열뿐만 아니라 전체 서열에 상보적인 단리된 핵산 단편을 포함할 수 있다.The above hybridization requires that the two nucleotides have complementary sequences, although mismatches between bases are possible depending on the stringency of the hybridization. The term "complementary" is used to describe the relationship between nucleotide bases that can hybridize with each other. For example, with respect to DNA, adenosine is complementary to thymine and cytosine is complementary to guanine. Accordingly, the polynucleotides of the present application may also include isolated nucleic acid fragments that are complementary in their entirety, as well as substantially similar base sequences.
예를 들어, 본 출원의 폴리뉴클레오티드와 상동성 또는 동일성을 가지는 폴리뉴클레오티드는 55℃의 Tm 값에서 혼성화 단계를 포함하는 혼성화 조건을 사용하고 상술한 조건을 사용하여 탐지할 수 있다. 또한, 상기 Tm 값은 60℃, 63℃ 또는 65℃일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니고 그 목적에 따라 당업자에 의해 적절히 조절될 수 있다.For example, a polynucleotide having homology or identity with the polynucleotide of the present application can be detected using hybridization conditions including a hybridization step at a Tm value of 55°C and using the conditions described above. In addition, the Tm value may be, but is not limited to, 60°C, 63°C, or 65°C and can be appropriately adjusted by a person skilled in the art depending on the purpose.
상기 폴리뉴클레오티드를 혼성화하는 적절한 엄격도는 폴리뉴클레오티드의 길이 및 상보성 정도에 의존하고 변수는 해당기술분야에 잘 알려져 있다(예컨대, J. Sambrook et al., 상동).The appropriate stringency to hybridize the above polynucleotides depends on the length and degree of complementarity of the polynucleotides, variables which are well known in the art (e.g., J. Sambrook et al., supra).
핵산 구조체, 벡터, 형질전환Nucleic acid structures, vectors, transformation
본 출원에서 용어, "핵산 구조체(nucleic acid construct)"는, 하나 이상의 조절 서열(regulatory sequence)을 포함하고, 인위적으로 합성되거나, 자연계에 존재하지 않는 방법으로 특정 서열을 포함하도록 조작되거나, 자연으로부터 분리된 단일 혹은 이중가닥 핵산 분자를 의미한다.The term "nucleic acid construct" in this application means a single or double-stranded nucleic acid molecule that contains one or more regulatory sequences and is artificially synthesized, engineered to contain a specific sequence in a way that does not exist in nature, or isolated from nature.
본 출원에서 사용된 용어 "벡터"는 적합한 숙주 내에서 목적 폴리펩티드를 발현시킬 수 있도록 적합한 발현조절영역(또는 발현조절서열)에 작동 가능하게 연결된 상기 목적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 염기 서열을 포함하는 DNA 제조물을 의미한다. 상기 발현조절영역은 전사를 개시할 수 있는 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합부위를 코딩하는 서열, 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 벡터는 적당한 숙주세포 내로 형질전환된 후, 숙주 게놈과 무관하게 복제되거나 기능할 수 있으며, 게놈 그 자체에 통합될 수 있다.The term "vector" as used in this application means a DNA construct comprising a base sequence of a polynucleotide encoding a target polypeptide operably linked to a suitable expression control region (or expression control sequence) so as to enable expression of the target polypeptide in a suitable host. The expression control region may include a promoter capable of initiating transcription, an optional operator sequence for regulating such transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and sequences regulating the termination of transcription and translation. The vector, after being transformed into a suitable host cell, may replicate or function independently of the host genome, and may be integrated into the genome itself.
본 출원에서 사용되는 벡터는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 벡터를 이용할 수 있다. 통상 사용되는 벡터의 예로는 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스 및 박테리오파지를 들 수 있다. 예를 들어, 파지 벡터 또는 코스미드 벡터로서 pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, 및 Charon21A 등을 사용할 수 있으며, 플라스미드 벡터로서 pDZ계, pDC계, pBR계, pUC계, pBluescriptII계, pGEM계, pTZ계, pCL계 및 pET계 등을 사용할 수 있다. 일 예로, pDZ, pDC, pACYC177, pACYC184, pCL, pCL1920, pSHK130, pDCM2, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC 벡터 등을 사용할 수 있다.The vector used in the present application is not particularly limited, and any vector known in the art can be used. Examples of commonly used vectors include plasmids, cosmids, viruses, and bacteriophages in a natural or recombinant state. For example, pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, and Charon21A can be used as phage vectors or cosmid vectors, and pDZ series, pDC series, pBR series, pUC series, pBluescriptII series, pGEM series, pTZ series, pCL series, and pET series can be used as plasmid vectors. For example, pDZ, pDC, pACYC177, pACYC184, pCL, pCL1920, pSHK130, pDCM2, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC vectors, etc. can be used.
일례로 세포 내 염색체 삽입용 벡터를 통해 염색체 내에 목적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 염색체 내로 삽입할 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드의 염색체 내로의 삽입은 당업계에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 상동재조합(homologous recombination)에 의하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커(selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별, 즉 목적 핵산 분자의 삽입 여부를 확인하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 폴리펩티드의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하거나 다른 표현 형질을 나타내므로, 형질전환된 세포를 선별할 수 있다.For example, a polynucleotide encoding a target polypeptide can be inserted into a chromosome through a vector for intracellular chromosome insertion. The insertion of the polynucleotide into the chromosome can be accomplished by any method known in the art, for example, homologous recombination, but is not limited thereto. A selection marker for confirming whether the chromosome has been inserted can be additionally included. The selection marker is for selecting cells transformed with the vector, that is, confirming whether the target nucleic acid molecule has been inserted, and markers that confer a selectable phenotype, such as drug resistance, nutrient requirement, resistance to cytotoxic agents, or expression of a surface polypeptide, can be used. In an environment treated with a selective agent, only cells expressing the selection marker survive or exhibit other phenotypic traits, so that the transformed cells can be selected.
본 출원에서 용어 "형질전환"은 표적 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 숙주세포 혹은 미생물 내에 도입하여 숙주세포 내에서 상기 폴리뉴클레오티드가 코딩하는 폴리펩티드가 발현할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 형질전환된 폴리뉴클레오티드는 숙주세포 내에서 발현될 수 있기만 한다면, 숙주세포의 염색체 내에 삽입되어 위치하거나 염색체 외에 위치하거나 상관없이 이들 모두를 포함할 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 목적 폴리펩티드를 코딩하는 DNA 및 RNA를 포함한다. 상기 폴리뉴클레오티드는 숙주세포 내로 도입되어 발현될 수 있는 것이면, 어떠한 형태로도 도입될 수 있다. 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오티드는 자체적으로 발현되는데 필요한 모든 요소를 포함하는 유전자 구조체인 발현 카세트(expression cassette)의 형태로 숙주세포에 도입될 수 있다. 상기 발현 카세트는 통상 상기 폴리뉴클레오티드에 작동 가능하게 연결되어 있는 프로모터(promoter), 전사 종결신호, 리보좀 결합부위 및 번역 종결신호를 포함할 수 있다. 상기 발현 카세트는 자체 복제가 가능한 발현 벡터 형태일 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오티드는 그 자체의 형태로 숙주세포에 도입되어 숙주세포에서 발현에 필요한 서열과 작동 가능하게 연결되어 있는 것일 수도 있으며, 이에 제한되지 않는다.In this application, the term "transformation" means introducing a vector containing a polynucleotide encoding a target polypeptide into a host cell or microorganism so that the polypeptide encoded by the polynucleotide can be expressed in the host cell. The transformed polynucleotide can include both the position of being inserted into the chromosome of the host cell or being located outside the chromosome, as long as it can be expressed in the host cell. In addition, the polynucleotide includes DNA and RNA encoding the target polypeptide. The polynucleotide can be introduced in any form as long as it can be introduced into the host cell and expressed. For example, the polynucleotide can be introduced into the host cell in the form of an expression cassette, which is a genetic construct containing all elements necessary for self-expression. The expression cassette can typically include a promoter, a transcription termination signal, a ribosome binding site, and a translation termination signal that are operably linked to the polynucleotide. The expression cassette can be in the form of an expression vector capable of self-replication. Additionally, the polynucleotide may be introduced into a host cell in its own form and operably linked to a sequence necessary for expression in the host cell, but is not limited thereto.
본 출원에서 용어, "작동가능하게 연결된"은 조절 서열이 코딩 서열의 발현을 지시하도록 조절 서열이 적절한 위치에 배치되는 구성을 의미한다. 따라서 "작동가능하게 연결된"은, 프로모터, 종결자, 신호 서열 또는 인핸서 영역과 같이 알려진 혹은 원하는 활성을 가진 기능적 도메인의 조절 영역이 타겟(유전자 또는 폴리펩티드)의 발현, 분비 또는 기능을 상기의 알려진 혹은 원하는 활성에 따라 조절할 수 있도록 그 타겟에 부착되거나 연결된 것을 포함한다. 예를 들어, 본 출원의 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 전사를 개시 및 매개하도록 하는 프로모터 서열과 상기 폴리뉴클레오티드 서열이 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미한다.As used herein, the term "operably linked" means a configuration in which a regulatory sequence is positioned at an appropriate location such that the regulatory sequence directs the expression of a coding sequence. Accordingly, "operably linked" includes a regulatory region of a functional domain having a known or desired activity, such as a promoter, a terminator, a signal sequence, or an enhancer region, attached or linked to a target (gene or polypeptide) so that the expression, secretion, or function of the target can be controlled according to said known or desired activity. For example, it means that a promoter sequence that initiates and mediates transcription of a polynucleotide encoding a polypeptide of the present application is functionally linked to said polynucleotide sequence.
본 출원에서 용어, "발현"은 폴리펩티드의 생성에 관여하는 임의의 단계, 예를 들어 전사, 전사 후 변형, 번역, 번역후 변형, 및 분비 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.The term "expression" as used herein includes any step involved in the production of a polypeptide, such as, but not limited to, transcription, post-transcriptional modification, translation, post-translational modification, and secretion.
본 출원에서 용어, "발현 벡터"는 코딩 서열 및 이의 발현을 위해 작동가능하게 연결된 조절 서열을 포함하는 선형 혹은 환형 핵산 분자를 의미한다.As used herein, the term “expression vector” means a linear or circular nucleic acid molecule comprising a coding sequence and regulatory sequences operably linked to it for expression.
본 출원에서 용어, "조절 서열(regulatory sequence)"은 코딩 서열의 발현에 필요한 폴리뉴클레오티드 서열을 의미한다. 각각의 조절 서열은 코딩 서열에 대해 천연형이거나(기원이 동일함) 또는 외래(foreign; 다른 유전자에서 유래함) 서열일 수 있다. 상기 조절 서열의 예시는 리더 서열(leader sequence), 폴리아데닐레이션 서열(polyadenylation sequence), 프로펩티드 서열, 프로모터, 신호 펩티드 서열, 오퍼레이터 서열, 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열, 전사 및 번역 종결을 조절하는 서열을 포함한다. 상기 조절 서열의 최소 단위는 프로모터, 전사 및 번역 종결 서열을 포함할 수 있다.In the present application, the term "regulatory sequence" refers to a polynucleotide sequence necessary for the expression of a coding sequence. Each regulatory sequence may be a native sequence (having the same origin) or a foreign sequence (derived from another gene) to the coding sequence. Examples of the regulatory sequence include a leader sequence, a polyadenylation sequence, a propeptide sequence, a promoter, a signal peptide sequence, an operator sequence, a sequence encoding a ribosome binding site, and a sequence regulating transcription and translation termination. The minimum unit of the regulatory sequence may include a promoter, a transcription and translation termination sequence.
세포, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드, 또는 벡터와 관련하여, 본 출원에서 용어 "재조합"은 세포, 폴리뉴클레오티드, 폴리펩티드 또는 벡터가 이종(heterologous) 핵산 또는 폴리펩티드의 도입 또는 천연 폴리뉴클레오티드 또는 폴리펩티드의 변경에 의해 변형된 것, 또는 세포가 그렇게 변형된 세포로부터 유도되는 것을 의미한다. 따라서, 예를 들어, 재조합 세포는 세포의 천연(비-재조합) 형태 내에서 발견되지 않는 유전자를 발현하거나, 또는 발현되거나 전혀 발현되지 않는, 다르게는 비정상적으로 발현되는 천연 유전자를 발현할 수 있다.The term "recombinant" in relation to a cell, polynucleotide, polypeptide, or vector, as used herein, means that the cell, polynucleotide, polypeptide or vector has been modified by the introduction of a heterologous nucleic acid or polypeptide or by alteration of a native polynucleotide or polypeptide, or that the cell is derived from a cell so modified. Thus, for example, a recombinant cell may express a gene that is not found in the native (non-recombinant) form of the cell, or may express a native gene that is expressed or not expressed at all, or otherwise abnormally expressed.
미생물microorganism
본 출원에서 용어, "미생물(또는, 균주)"는 야생형 미생물이나 자연적 또는 인위적으로 유전적 변형이 일어난 미생물을 모두 포함하며, 외부 유전자가 삽입되거나 내재적 유전자의 활성이 증가되거나 불활성화되는 등의 원인으로 인해서 특정 기작이 약화되거나 증가된 미생물로서, 목적하는 폴리펩티드, 단백질 또는 산물의 생산을 위하여 유전적 변형(modification)을 포함하는 미생물일 수 있다. 본 출원에서 "미생물", "균주"는 동일한 의미로서 제한 없이 혼용되어 사용될 수 있다.In this application, the term "microorganism (or strain)" includes both wild-type microorganisms and microorganisms that have undergone genetic modification naturally or artificially, and may be microorganisms that have a specific mechanism weakened or increased due to causes such as insertion of an external gene or increased or inactivated activity of an endogenous gene, and may be microorganisms that include genetic modification for the production of a desired polypeptide, protein or product. In this application, "microorganism" and "strain" may be used interchangeably without limitation with the same meaning.
예를 들어, 본 출원의 미생물은 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 미생물; 또는 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 포함되도록 유전적으로 변형된 미생물(예컨대, 재조합 균주)일 수 있다. For example, the microorganism of the present application may be a microorganism comprising a variant threonine/homoserine export protein or a polynucleotide encoding the same; or a microorganism genetically modified to include a variant threonine/homoserine export protein or a polynucleotide encoding the same (e.g., a recombinant strain).
본 출원의 균주는 자연적으로 L-아미노산 생산능을 가지고 있는 균주 또는 L-아미노산 생산능이 없는 균주에 L-아미노산 생산능이 부여된 미생물일 수 있다. 일 예로, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 도입되어 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The strain of the present application may be a strain that naturally has L-amino acid production ability, or a microorganism in which L-amino acid production ability is imparted to a strain that does not have L-amino acid production ability. As an example, it may be a microorganism in which the mutant threonine/homoserine excretion protein of the present application or a polynucleotide encoding the same is introduced to increase L-amino acid production ability, but is not limited thereto.
본 출원의 균주는 본 출원의 변이체를 포함하지 않는 모균주 또는 야생형 미코박테리움 속 균주에 비하여 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물일 수 있다. 상기 미생물은 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질에 비해 증가된 트레오닌/호모세린 배출 활성을 갖는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 도입으로 L-아미노산 생산능이 향상된 것일 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 균주는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 코리네박테리움 속 미생물과 비교하여 L-아미노산 생산능이 증가된 것일 수 있다.The strain of the present application may be a microorganism having increased L-amino acid productivity compared to a parent strain or a wild-type Mycobacterium strain that does not include the variant of the present application. The microorganism may have improved L-amino acid productivity by introduction of the variant threonine/homoserine efflux protein of the present application having increased threonine/homoserine efflux activity compared to a wild-type threonine/homoserine efflux protein, or a polynucleotide encoding the same. Specifically, the strain of the present application may have increased L-amino acid productivity compared to a Corynebacterium microorganism including a wild-type threonine/homoserine efflux protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or a polynucleotide encoding the same.
본 출원에서 용어, "L-아미노산 생산능을 가지는 미생물"은 L-아미노산을 생물체 내에서 생산할 수 있는 원핵 또는 진핵 미생물 균주로서, L-아미노산 생산능이 없는 모균주에 L-아미노산의 생산능이 부여된 미생물, 또는 내재적으로 L-아미노산 생산능을 갖는 미생물을 모두 포함할 수 있다. L-아미노산 생산 능력은 종 개량에 의해 부여되거나 증진될 수 있다.In the present application, the term "microorganism having L-amino acid production ability" refers to a prokaryotic or eukaryotic microbial strain capable of producing L-amino acid within the organism, and may include both a microorganism in which L-amino acid production ability is imparted to a parent strain without L-amino acid production ability, or a microorganism inherently having L-amino acid production ability. The L-amino acid production ability may be imparted or enhanced by species improvement.
본 출원에서 용어, "비변형 미생물"은 미생물에 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이를 포함하는 균주를 제외하는 것이 아니며, 야생형 균주 또는 천연형 균주 자체이거나, 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화되기 전 균주를 의미할 수 있다. 상기 "비변형 미생물"은 "변형 전 균주", "변형 전 미생물", "비변이 균주", "비변형 균주", "비변이 미생물", "변이 전 모균주", "야생형 미생물", "참조 미생물" 또는 "기준 미생물"과 혼용될 수 있다. 또한, 본 출원의 용어 "트레오닌/호모세린 배출 단백질 비변형 미생물"은 본 명세서에 기재된 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질이 도입되지 않거나 도입되기 전의 균주를 의미할 수 있다. 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질 비변형 미생물은 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 변형 외 다른 단백질 또는 다른 유전자의 변형을 포함하는 균주를 제외하는 것은 아니다. 또한, 본 출원에서 비변형 미생물은 서열번호 1로 이루어진 아미노산 서열 또는 서열번호 2로 이루어진 폴리뉴클레오티드를 포함하는 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, the term "unmodified microorganism" does not exclude a strain containing a mutation that may occur naturally in a microorganism, and may mean a wild-type strain or a natural strain itself, or a strain before its phenotype is changed due to a genetic mutation caused by natural or artificial factors. The "unmodified microorganism" may be used interchangeably with "pre-modified strain", "pre-modified microorganism", "unmutated strain", "unmodified strain", "unmutated microorganism", "pre-mutated parent strain", "wild-type microorganism", "reference microorganism" or "reference microorganism". In addition, the term "threonine/homoserine efflux protein unmodified microorganism" in the present application may mean a strain into which the mutant threonine/homoserine efflux protein described herein is not introduced or before it is introduced. The unmodified microorganism of the present application for the threonine/homoserine efflux protein does not exclude strains containing modifications of other proteins or other genes other than modifications of the threonine/homoserine efflux protein or the polynucleotide encoding it. In addition, the unmodified microorganism in the present application may be a microorganism containing an amino acid sequence consisting of SEQ ID NO: 1 or a polynucleotide consisting of SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.
폴리펩티드 활성의 증가Increased polypeptide activity
본 출원에서 용어, 폴리펩티드 활성의 "증가(increase)"는, 폴리펩티드의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가되는 것을 의미한다. 상기 증가는 활성화(activation), 상향조절(up-regulation), 과발현(overexpression), 강화(enhancement) 등의 용어와 혼용될 수 있다. As used herein, the term "increase" of polypeptide activity means that the activity of the polypeptide is increased compared to its intrinsic activity. The increase may be used interchangeably with terms such as activation, up-regulation, overexpression, and enhancement.
상기 증가는 본래 가지고 있지 않았던 활성을 나타내게 되는 것, 또는 내재적 활성 또는 변형 전 활성에 비하여 향상된 활성을 나타내게 되는 것을 모두 포함할 수 있다. The increase may include exhibiting an activity that was not originally present, or exhibiting an activity that is enhanced compared to the inherent activity or activity prior to modification.
예를 들어, 상기 "본래 가지고 있지 않았던 활성을 나타내게 되는 것"은 "단백질의 도입"일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 단백질의 도입은, 미생물이 본래 가지고 있지 않았던 유전자가 그 미생물내에서 발현됨에 따라 특정 단백질의 활성을 나타나게 되는 것 또는 해당 단백질의 내재적 활성 또는 변형 전 활성에 비하여 증가 또는 향상된 활성을 나타나게 되는 것을 의미한다. 예를 들어, 특정 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 미생물 내 염색체로 도입되거나, 특정 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터가 미생물 내로 도입되어 이의 활성이 나타나는 것일 수 있다.For example, the above "showing an activity that was not originally present" may be, but is not limited to, "introduction of a protein." The introduction of the protein means that a gene that the microorganism did not originally have is expressed in the microorganism, thereby causing the activity of a specific protein to be exhibited, or that the activity of the protein is increased or improved compared to the intrinsic activity or activity before modification. For example, a polynucleotide encoding a specific protein may be introduced into the chromosome of the microorganism, or a vector including a polynucleotide encoding a specific protein may be introduced into the microorganism, thereby causing its activity to be exhibited.
상기 “내재적 활성"은 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화하는 경우, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩티드의 활성을 의미한다. 이는 "변형 전 활성"과 혼용되어 사용될 수 있다. The above “intrinsic activity” refers to the activity of a specific polypeptide that the parent strain or unmodified microorganism originally had before the change in trait when the trait is changed due to genetic mutation caused by natural or artificial factors. This may be used interchangeably with “activity before modification.”
폴리펩티드의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가한다는 것은, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩티드의 활성 및/또는 농도(발현량)에 비하여 향상된 것을 의미한다.An increase in the activity of a polypeptide compared to its intrinsic activity means that the activity and/or concentration (expression amount) of a specific polypeptide is improved compared to the activity and/or concentration (expression amount) that the parent strain or unmodified microorganism originally had before the transformation.
일 예로, 상기 증가는 상응하는 단백질의 활성이 없던 것이 나타나거나, 또는 이의 활성 또는 농도가 야생형 단백질이나 초기의 미생물 균주에서의 활성 또는 농도를 기준으로 하여 일반적으로 약 1 %, 약 10 %, 약 25 %, 약 50 %, 약 75 %, 약 100 %, 약 150 %, 약 200 %, 약 300 %, 약 400 % 또는 약 500 %, 최대 약 1000 % 또는 약 2000 % 이상까지 증가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.By way of example only, the increase may be, but is not limited to, an increase in the activity or concentration of the corresponding protein, typically by about 1%, about 10%, about 25%, about 50%, about 75%, about 100%, about 150%, about 200%, about 300%, about 400%, or about 500%, up to about 1000% or more, relative to the activity or concentration in the wild-type protein or the initial microbial strain.
상기 폴리펩티드의 활성의 증가는 외래의 폴리펩티드를 도입하거나, 내재적인 폴리펩티드의 활성 증가를 통해 달성할 수 있다. 상기 폴리펩티드의 활성의 증가 여부는 해당 폴리펩티드의 활성 정도, 발현량 또는 해당 폴리펩티드로부터 배출되는 산물의 양의 증가로부터 확인할 수 있다.An increase in the activity of the above polypeptide can be achieved by introducing an exogenous polypeptide or by increasing the activity of the endogenous polypeptide. Whether the activity of the above polypeptide is increased can be confirmed by an increase in the level of activity of the polypeptide, the amount of expression, or the amount of a product secreted from the polypeptide.
상기 폴리펩티드의 활성의 증가는 당해 분야에 잘 알려진 다양한 방법의 적용이 가능하며, 목적 폴리펩티드의 활성을 변형전 미생물보다 증가시킬 수 있는 한, 제한되지 않는다. 구체적으로, 분자생물학의 일상적 방법인 당업계의 통상의 기술자에게 잘 알려진 유전자 공학 및/또는 단백질 공학을 이용한 것일 수 있으나, 이로 제한되지 않는다(예컨대, Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology. 2010, Vol. 2. 1-16, Sambrook et al. Molecular Cloning 2012 등).The increase in the activity of the above polypeptide can be achieved by applying various methods well known in the art, and is not limited as long as the activity of the target polypeptide can be increased compared to the microorganism before transformation. Specifically, it can be done by using genetic engineering and/or protein engineering well known to those skilled in the art, which are routine methods of molecular biology, but is not limited thereto (e.g., Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology. 2010, Vol. 2. 1-16, Sambrook et al. Molecular Cloning 2012, etc.).
구체적으로, 본 출원의 폴리펩티드의 활성의 증가는Specifically, the increase in activity of the polypeptide of the present application is
1) 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가; 1) Increase in the intracellular copy number of a polynucleotide encoding a polypeptide;
2) 폴리펩티드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역의 변형(예를 들어, 발현조절영역 내 변이 발생, 더욱 강한 활성을 갖는 서열로의 교체, 또는 더욱 강한 활성을 갖는 서열 삽입); 2) Modification of the expression control region of a gene on a chromosome encoding a polypeptide (e.g., occurrence of a mutation in the expression control region, replacement with a sequence having stronger activity, or insertion of a sequence having stronger activity);
3) 폴리펩티드를 코딩하는 유전자 전사체의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역을 코딩하는 염기서열의 변형; 3) Modification of the base sequence encoding the initiation codon or 5'-UTR region of a gene transcript encoding a polypeptide;
4) 폴리펩티드 활성이 증가되도록 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열의 변형;4) Modification of the amino acid sequence of the polypeptide so as to increase the polypeptide activity;
5) 폴리펩티드 활성이 증가도록 상기 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형 (예를 들어, 폴리펩티드의 활성이 증가되도록 변형된 폴리펩티드를 코딩하도록 상기 폴리펩티드 유전자의 폴리뉴클레오티드 서열의 변형);5) Modification of a polynucleotide sequence encoding said polypeptide such that the activity of said polypeptide is increased (e.g., modification of a polynucleotide sequence of said polypeptide gene such that the polynucleotide sequence of said polypeptide is modified such that the activity of said polypeptide is increased);
6) 폴리펩티드의 활성을 나타내는 외래 폴리펩티드 또는 이를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입; 6) Introduction of a foreign polypeptide exhibiting the activity of the polypeptide or a foreign polynucleotide encoding the same;
7) 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화; 7) Codon optimization of polynucleotides encoding polypeptides;
8) 폴리펩티드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식; 또는8) Analyzing the tertiary structure of the polypeptide and selecting the exposed portion to modify or chemically modify; or
9) 상기 1) 내지 8) 중 선택된 2 이상의 조합일 수 있으나, 이에, 특별히 제한되는 것은 아니다.9) It may be a combination of two or more of the above 1) to 8), but is not particularly limited thereto.
예를 들어,for example,
상기 1) 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가는, 해당 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결된, 숙주와 무관하게 복제되고 기능할 수 있는 벡터가 숙주세포 내 도입된 것일 수 있다. 또는, 해당 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내의 염색체 내에 1 카피 또는 2 카피 이상 도입된 것일 수 있다. 상기 염색체 내에 도입은 숙주세포 내의 염색체 내로 상기 폴리뉴클레오티드를 삽입시킬 수 있는 벡터가 숙주세포 내에 도입됨으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 벡터는 전술한 바와 같다.The increase in the intracellular copy number of the polynucleotide encoding the polypeptide described above 1) may be caused by the introduction of a vector into the host cell that is capable of replicating and functioning independently of the host, to which the polynucleotide encoding the polypeptide is operably linked. Alternatively, the polynucleotide encoding the polypeptide may be introduced into the chromosome of the host cell in one copy or two or more copies. The introduction into the chromosome may be performed by the introduction into the host cell of a vector capable of inserting the polynucleotide into the chromosome of the host cell, but is not limited thereto. The vector is as described above.
상기 2) 폴리펩티드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역(또는 발현조절서열)을 활성이 강력한 서열로 교체는, 예를 들면, 상기 발현조절영역의 활성을 더욱 증가하도록 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 가지는 서열로의 교체일 수 있다. 상기 발현조절영역은, 특별히 이에 제한되지 않으나 프로모터, 오퍼레이터 서열, 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열, 그리고 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 본래의 프로모터를 강력한 프로모터로 교체시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The above 2) replacement of the gene expression control region (or expression control sequence) on the chromosome encoding the polypeptide with a sequence having strong activity may be, for example, a mutation in the sequence such as deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof to further increase the activity of the expression control region, or replacement with a sequence having stronger activity. The expression control region may include, but is not particularly limited to, a promoter, an operator sequence, a sequence encoding a ribosome binding site, and a sequence regulating the termination of transcription and translation. As an example, the original promoter may be replaced with a strong promoter, but is not limited thereto.
공지된 강력한 프로모터의 예에는 cj1 내지 cj7 프로모터(미국등록특허 US 7662943 B2), lac 프로모터, trp 프로모터, trc 프로모터, tac 프로모터, 람다 파아지 PR 프로모터, PL 프로모터, tet 프로모터, gapA 프로모터, rhtB 프로모터, SPL7 프로모터, SPL13(sm3) 프로모터(미국등록특허 US 10584338 B2), O2 프로모터(미국등록특허 US 10273491 B2), tkt 프로모터 및 yccA 프로모터 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.Examples of known strong promoters include, but are not limited to, the cj1 to cj7 promoters (US Patent No. US 7662943 B2), the lac promoter, the trp promoter, the trc promoter, the tac promoter, the lambda phage PR promoter, the PL promoter, the tet promoter, the gapA promoter, the rhtB promoter, the SPL7 promoter, the SPL13 (sm3) promoter (US Patent No. US 10584338 B2), the O2 promoter (US Patent No. US 10273491 B2), the tkt promoter, and the yccA promoter.
상기 3) 폴리펩티드를 코딩하는 유전자의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역의 염기서열 변형은, 예를 들면, 내재적 개시코돈에 비해 폴리펩티드 발현율이 더 높은 다른 개시코돈으로 치환하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The above 3) modification of the base sequence of the initiation codon or 5'-UTR region of the gene encoding the polypeptide may be, for example, a substitution with another initiation codon having a higher polypeptide expression rate than the endogenous initiation codon, but is not limited thereto.
상기 4) 및 5)의 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형은, 폴리펩티드의 활성을 증가하도록 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열 또는 상기 폴리펩티드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 갖도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열 또는 활성이 증가하도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열로의 교체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 교체는 구체적으로 상동재조합에 의하여 폴리뉴클레오티드를 염색체내로 삽입함으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때 사용되는 벡터는 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커 (selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 전술한 바와 같다.The modification of the amino acid sequence or polynucleotide sequence of the above 4) and 5) may be, but is not limited to, a mutation in the sequence by deletion, insertion, non-conservative or conservative substitution, or a combination thereof, of the amino acid sequence of the polypeptide or the polynucleotide sequence encoding the polypeptide to increase the activity of the polypeptide, or replacement with an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to have stronger activity, or an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to have increased activity. The replacement may be specifically performed by inserting the polynucleotide into a chromosome by homologous recombination, but is not limited thereto. The vector used at this time may additionally include a selection marker to confirm whether or not the chromosome has been inserted. The selection marker is as described above.
상기 6) 폴리펩티드의 활성을 나타내는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입은, 상기 폴리펩티드와 동일/유사한 활성을 나타내는 폴리펩티드를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 숙주세포 내 도입일 수 있다. 상기 외래 폴리뉴클레오티드는 상기 폴리펩티드와 동일/유사한 활성을 나타내는 한 그 유래나 서열에 제한이 없다. 상기 도입에 이용되는 방법은 공지된 형질전환 방법을 당업자가 적절히 선택하여 수행될 수 있으며, 숙주 세포 내에서 상기 도입된 폴리뉴클레오티드가 발현됨으로써 폴리펩티드가 생성되어 그 활성이 증가될 수 있다.The introduction of the foreign polynucleotide exhibiting the activity of the above 6) polypeptide may be the introduction into the host cell of a foreign polynucleotide encoding a polypeptide exhibiting the same/similar activity as the above polypeptide. The foreign polynucleotide is not limited in its origin or sequence as long as it exhibits the same/similar activity as the above polypeptide. The method used for the above introduction can be performed by a person skilled in the art appropriately selecting a known transformation method, and the introduced polynucleotide is expressed in the host cell, thereby producing the polypeptide and increasing its activity.
상기 7) 폴리펩티드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화는, 내재 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 전사 또는 번역이 증가하도록 코돈 최적화한 것이거나, 또는 외래 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 최적화된 전사, 번역이 이루어지도록 이의 코돈을 최적화한 것일 수 있다.The above 7) codon optimization of a polynucleotide encoding a polypeptide may be codon optimization of an endogenous polynucleotide to increase transcription or translation within a host cell, or codon optimization of a foreign polynucleotide to achieve optimized transcription or translation within a host cell.
상기 8) 폴리펩티드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식하는 것은, 예를 들어 분석하고자 하는 폴리펩티드의 서열정보를 기지 단백질들의 서열정보가 저장된 데이터베이스와 비교함으로써 서열의 유사성 정도에 따라 주형 단백질 후보를 결정하고 이를 토대로 구조를 확인하여, 변형하거나 화학적으로 수식할 노출 부위를 선택하여 변형 또는 수식하는 것일 수 있다. The above 8) analyzing the tertiary structure of a polypeptide and selecting an exposed portion to modify or chemically modify may be done by, for example, comparing the sequence information of the polypeptide to be analyzed with a database storing the sequence information of known proteins, determining a template protein candidate based on the degree of sequence similarity, confirming the structure based on this, and selecting an exposed portion to modify or chemically modify and modifying or modifying it.
이와 같은 폴리펩티드 활성의 증가는, 상응하는 폴리펩티드의 활성 또는 농도가 야생형이나 변형 전 미생물 균주에서 발현된 폴리펩티드의 활성 또는 농도를 기준으로 하여 증가되거나, 해당 폴리펩티드로부터 생산되는 산물의 양이 증가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Such an increase in polypeptide activity may be, but is not limited to, an increase in the activity or concentration of the corresponding polypeptide relative to the activity or concentration of the polypeptide expressed in the wild-type or unmodified microbial strain, or an increase in the amount of a product produced from the polypeptide.
본 출원의 미생물에서 폴리뉴클레오티드의 일부 또는 전체의 변형은 (a) 미생물 내 염색체 삽입용 벡터를 이용한 상동 재조합 또는 유전자가위 (engineered nuclease, e.g., CRISPR-Cas9)을 이용한 유전체 교정 및/또는 (b) 자외선 및 방사선 등과 같은 빛 및/또는 화학물질 처리에 의해 유도될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 유전자 일부 또는 전체의 변형 방법에는 DNA 재조합 기술에 의한 방법이 포함될 수 있다. 예를 들면, 목적 유전자와 상동성이 있는 뉴클레오티드 서열을 포함하는 뉴클레오티드 서열 또는 벡터를 상기 미생물에 주입하여 상동 재조합(homologous recombination)이 일어나게 함으로써 유전자 일부 또는 전체의 결손이 이루어질 수 있다. 상기 주입되는 뉴클레오티드 서열 또는 벡터는 우성 선별 마커를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the microorganism of the present application, modification of part or all of the polynucleotide may be induced by, but is not limited to, (a) homologous recombination using a vector for chromosome insertion into the microorganism or genome editing using engineered nuclease (e.g., CRISPR-Cas9) and/or (b) treatment with light such as ultraviolet rays and radiation and/or chemicals. The method for modifying part or all of the gene may include a method using DNA recombination technology. For example, a nucleotide sequence or vector including a nucleotide sequence homologous to a target gene may be injected into the microorganism to cause homologous recombination, thereby causing deletion of part or all of the gene. The injected nucleotide sequence or vector may include, but is not limited to, a dominant selection marker.
배양culture
본 출원에서, 용어 "배양"은 본 출원의 균주를 적당히 조절된 환경 조건에서 생육시키는 것을 의미한다. 본 출원의 배양과정은 당업계에 알려진 적당한 배지와 배양조건에 따라 이루어질 수 있다. 이러한 배양 과정은 선택되는 균주에 따라 당업자가 용이하게 조정하여 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 배양은 회분식, 연속식 및/또는 유가식일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this application, the term "cultivation" means growing the strain of this application under appropriately controlled environmental conditions. The culturing process of this application can be performed according to appropriate media and culture conditions known in the art. This culturing process can be easily adjusted and used by those skilled in the art according to the selected strain. Specifically, the culturing may be batch, continuous, and/or fed-batch, but is not limited thereto.
본 출원에서 용어, "배지"는 본 출원의 미생물을 배양하기 위해 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 혼합한 물질을 의미하며, 생존 및 발육에 불가결한 물을 비롯하여 영양물질 및 발육인자 등을 공급한다. 구체적으로, 본 출원의 균주의 배양에 사용되는 배지 및 기타 배양 조건은 통상의 미생물의 배양에 사용되는 배지라면 특별한 제한 없이 어느 것이나 사용할 수 있으나, 본 출원의 미생물을 적당한 탄소원, 질소원, 인원, 무기화합물, 아미노산 및/또는 비타민 등을 함유한 통상의 배지 내에서 호기성 조건 하에서 온도, pH 등을 조절하면서 배양할 수 있다. 예를 들어, 코리네박테리움 속 균주에 대한 배양 배지는 문헌["Manual of Methods for General Bacteriology" by the American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981)]에서 찾아볼 수 있다.In this application, the term "medium" means a material containing nutrients as its main component, which are necessary for culturing the microorganism of the present application, and supplies nutrients and growth factors, including water, which is essential for survival and growth. Specifically, the medium and other culture conditions used for culturing the strain of the present application may be any medium used for culturing general microorganisms without particular limitation, but the microorganism of the present application may be cultured in a general medium containing an appropriate carbon source, nitrogen source, phosphorus, inorganic compounds, amino acids, and/or vitamins, under aerobic conditions while controlling temperature, pH, etc. For example, a culture medium for a strain of the genus Corynebacterium can be found in the literature ["Manual of Methods for General Bacteriology" by the American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981)].
본 출원에서 상기 탄소원으로는 글루코오스, 사카로오스, 락토오스, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스 등과 같은 탄수화물; 만니톨, 소르비톨 등과 같은 당 알코올, 피루브산, 락트산, 시트르산 등과 같은 유기산; 글루탐산, 메티오닌, 리신 등과 같은 아미노산 등이 포함될 수 있다. 또한, 전분 가수분해물, 당밀, 블랙스트랩 당밀, 쌀겨울, 카사버, 사탕수수 찌꺼기 및 옥수수 침지액 같은 천연의 유기 영양원을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 글루코오스 및 살균된 전처리 당밀(즉, 환원당으로 전환된 당밀) 등과 같은 탄수화물이 사용될 수 있으며, 그 외의 적정량의 탄소원을 제한 없이 다양하게 이용할 수 있다. 이들 탄소원은 단독으로 사용되거나 2 종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present application, the carbon source may include carbohydrates such as glucose, saccharose, lactose, fructose, sucrose, maltose, etc.; sugar alcohols such as mannitol, sorbitol, etc., organic acids such as pyruvic acid, lactic acid, citric acid, etc.; amino acids such as glutamic acid, methionine, lysine, etc. In addition, natural organic nutrients such as starch hydrolysate, molasses, blackstrap molasses, rice winter, cassava, sugarcane residue, and corn steep liquor may be used, and specifically, carbohydrates such as glucose and sterilized pretreated molasses (i.e., molasses converted into reducing sugar) may be used, and other appropriate amounts of carbon sources may be used in various ways without limitation. These carbon sources may be used alone or in combination of two or more, but are not limited thereto.
상기 질소원으로는 암모니아, 황산암모늄, 염화암모늄, 초산암모늄, 인산암모늄, 탄산안모늄, 질산암모늄 등과 같은 무기질소원; 글루탐산, 메티오닌, 글루타민 등과 같은 아미노산, 펩톤, NZ-아민, 육류 추출물, 효모 추출물, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 카세인 가수분해물, 어류 또는 그의 분해생성물, 탈지 대두 케이크 또는 그의 분해 생성물 등과 같은 유기 질소원이 사용될 수 있다. 이들 질소원은 단독으로 사용되거나 2 종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The nitrogen source may include inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium phosphate, ammonium carbonate, ammonium nitrate, etc.; organic nitrogen sources such as amino acids such as glutamic acid, methionine, glutamine, etc.; peptone, NZ-amine, meat extract, yeast extract, malt extract, corn steep liquor, casein hydrolysate, fish or its decomposition product, defatted soybean cake or its decomposition product, etc. These nitrogen sources may be used alone or in combination of two or more, but are not limited thereto.
상기 인원으로는 인산 제1칼륨, 인산 제2칼륨, 또는 이에 대응되는 소디움-함유 염 등이 포함될 수 있다. 무기화합물로는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화철, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있으며, 그 외에 아미노산, 비타민 및/또는 적절한 전구체 등이 포함될 수 있다. 이들 구성성분 또는 전구체는 배지에 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.The above-mentioned personnel may include potassium phosphate monobasic, potassium phosphate dibasic, or their corresponding sodium-containing salts. The inorganic compounds may include sodium chloride, calcium chloride, iron chloride, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, calcium carbonate, etc. In addition, amino acids, vitamins, and/or appropriate precursors may be included. These components or precursors may be added to the medium in batch or continuous manner. However, the present invention is not limited thereto.
또한, 본 출원의 미생물의 배양 중에 수산화암모늄, 수산화칼륨, 암모니아, 인산, 황산 등과 같은 화합물을 배지에 적절한 방식으로 첨가하여, 배지의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에는 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 또한, 배지의 호기 상태를 유지하기 위하여, 배지 내로 산소 또는 산소 함유 기체를 주입하거나 혐기 및 미호기 상태를 유지하기 위해 기체의 주입 없이 혹은 질소, 수소 또는 이산화탄소 가스를 주입할 수 있으며, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, during the cultivation of the microorganism of the present application, compounds such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, etc. may be added to the medium in an appropriate manner to adjust the pH of the medium. In addition, during the cultivation, an antifoaming agent such as fatty acid polyglycol ester may be used to suppress bubble formation. In addition, in order to maintain the aerobic state of the medium, oxygen or an oxygen-containing gas may be injected into the medium, or in order to maintain the anaerobic and microaerobic state, no gas may be injected, or nitrogen, hydrogen, or carbon dioxide gas may be injected, but is not limited thereto.
본 출원의 배양에서 배양온도는 20 내지 45℃구체적으로는 25 내지 40℃를 유지할 수 있고, 약 10 내지 160 시간 동안 배양할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the culture of the present application, the culture temperature can be maintained at 20 to 45°C, specifically 25 to 40°C, and the culture can be performed for about 10 to 160 hours, but is not limited thereto.
본 출원에서, 용어 "배양물"이란 특정 미생물을 배양 배지에서 배양하여 수득한 배양액, 농축 배양액, 배양액의 건조물, 배양 여과액, 농축 배양 여과액, 또는 배양 여과액의 건조물을 의미하며, 상기 배양액은 특정 미생물을 포함하는 것을 의미하고, 상기 배양 여과액은 특정 미생물을 실질적으로(여기서, 실질적으로는 여과등에 의해 분리되는 특정 미생물을 배제한다는 것을 의미하는 것으로서 여과액에 미생물이 완전히 배제된다는 것을 의미하지는 않는다.) 포함하지 않는 것을 의미한다. 상기 배양물은 그 제형이 한정되지 아니하고, 일 예로 액체, 에멀젼, 또는 고체일 수 있다.In the present application, the term "culture" means a culture solution, a concentrated culture solution, a dried product of a culture solution, a culture filtrate, a concentrated culture filtrate, or a dried product of a culture filtrate obtained by culturing a specific microorganism in a culture medium, wherein the culture solution means that it contains a specific microorganism, and the culture filtrate means that it does not substantially contain a specific microorganism (here, substantially means excluding a specific microorganism separated by filtration or the like, but does not mean that the filtrate completely excludes microorganisms). The culture is not limited in its formulation, and may be, for example, a liquid, an emulsion, or a solid.
본 출원에서, 용어 "발효"는 미생물이 자신이 가지고 있는 효소를 이용하여 유기물을 분해시키는 과정 중 부패반응이 아닌 것을 의미한다. 발효 반응과 부패 반응은 비슷한 과정에 의해 진행되지만, 분해 결과 유용한 물질이 만들어지면 발효라 하고 악취가 나거나 유해한 물질이 만들어지면 부패라고 한다.In this application, the term "fermentation" means a process in which microorganisms decompose organic matter using their own enzymes, but it is not a putrefaction reaction. Fermentation and putrefaction reactions proceed through similar processes, but if a useful substance is created as a result of the decomposition, it is called fermentation, and if an unpleasant-smelling or harmful substance is created, it is called putrefaction.
본 출원에서 상기 균주로부터 발효물을 수득하는 방법은 특별히 제한되지 않으며, 당해 기술분야 또는 유사 분야에서 통상적으로 사용하는 방법에 따라 수득할 수 있다.The method for obtaining a fermented product from the strain in the present application is not particularly limited, and can be obtained according to a method commonly used in the relevant technical field or a similar field.
본 출원에서, 용어 "발효물"은 발효된 물질 자체뿐만 아니라, 균주 및 배양물이 공존하는 균주의 배양 배지, 상기 배양 배지로부터 균주를 여과시킨 발효물, 상기 배양 배지로부터 균주을 멸균처리하고 이를 여과시킨 발효물, 상기 발효물 또는 이를 포함하는 배양 배지를 추출한 추출물, 상기 발효물 또는 이의 추출물을 희석시킨 희석액, 농축액, 상기 발효물 또는 이의 추출물을 건조시킨 건조물, 상기 균주의 균체를 포집해서 파쇄시킨 용해물 등, 상기 균주로부터 발생한 발효물을 포함하는 모든 종류의 물질을 포함한다.In the present application, the term "fermentation" includes all kinds of materials including a fermentation product generated from the strain, such as not only the fermented material itself, but also a culture medium of the strain in which the strain and the culture coexist, a fermentation product obtained by filtering the strain from the culture medium, a fermentation product obtained by sterilizing the strain from the culture medium and filtering it, an extract obtained by extracting the fermentation product or the culture medium containing it, a diluted solution obtained by diluting the fermentation product or the extract thereof, a concentrate obtained by drying the fermentation product or the extract thereof, a dried product obtained by capturing and crushing the cells of the strain, and the like.
본 출원의 구체적 설명Specific description of this application
이하, 본 출원의 구체예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, specific examples of the present application will be described in more detail as follows.
본 출원의 하나의 양태는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된, 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 제공한다.One embodiment of the present application provides a mutant threonine/homoserine exporter protein, wherein the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with another amino acid.
본 출원에서 용어, "변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질"은 트레오닌 및 호모세린의 배출 활성을 갖는 임의의 폴리펩티드 또는 트레오닌/호모세린 배출 단백질에서 서열번호 1의 N-말단으로부터 119번째 위치에 상응하는 아미노산의 다른 아미노산으로의 치환을 포함하는 변이체를 의미한다. 상기 "변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질"은 "트레오닌/호모세린 배출 단백질 변이체", "변이형 RhtA", "RhtA 변이체" 등으로도 지칭할 수 있다.The term "variant threonine/homoserine export protein" in the present application means any polypeptide having threonine and homoserine export activity or a variant comprising a substitution of an amino acid corresponding to position 119 from the N-terminus of SEQ ID NO: 1 in a threonine/homoserine export protein with another amino acid. The "variant threonine/homoserine export protein" may also be referred to as "threonine/homoserine export protein variant", "variant RhtA", "RhtA variant", etc.
본 출원의 변이 도입의 대상이 되는 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 "RhtA 단백질" 또는 "RhtA"로도 지칭할 수 있으며, 트레오닌 및 호모세린의 배출 활성을 갖는 단백질일 수 있다. 구체적으로 상기 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하며 트레오닌 및 호모세린의 배출 활성을 갖는 것일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 서열번호 1의 아미노산 서열 앞뒤로의 무의미한 서열 추가 또는 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 혹은 이의 잠재성 돌연변이(silent mutation)를 제외하는 것이 아니며, 서열번호 1의 아미노산 서열을 포함하는 단백질과 서로 동일 또는 상응하는 활성을 가지는 경우라면 본 출원의 변이 도입의 대상이 되는 단백질에 해당될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 변이 도입의 대상이 되는 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열 또는 이와 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 이상의 상동성 또는 동일성을 갖는 아미노산 서열로 구성되는 단백질일 수 있다. 또한, 이러한 상동성 또는 동일성을 가지며 상기 단백질에 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 단백질도 본 출원의 변이 대상이 되는 단백질의 범위 내에 포함됨은 자명하다.The threonine/homoserine export protein to which the mutation is introduced in the present application may also be referred to as "RhtA protein" or "RhtA", and may be a protein having an export activity of threonine and homoserine. Specifically, the protein may be one having an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 and having an export activity of threonine and homoserine, but is not limited thereto. This does not exclude meaningless sequence additions before and after the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, mutations that may occur naturally, or silent mutations thereof, and if it has an activity identical or corresponding to that of the protein including the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, it may correspond to the protein to which the mutation is introduced in the present application. For example, the protein that is the target of the mutation introduction of the present application may be a protein composed of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence that has 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% or more homology or identity thereto. In addition, if it is an amino acid sequence that has such homology or identity and exhibits an effect corresponding to the protein, it is obvious that a protein having an amino acid sequence in which some sequences are deleted, modified, substituted, or added is also included within the scope of the protein that is the target of the mutation of the present application.
본 출원에서 변이 대상이 되는 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 변형전 아미노산 서열, 즉 모서열(parent sequence)이 될 수 있는 서열에서 서열번호 1의 119번째에 상응하는 변형전 아미노산은, 프롤린(P)일 수 있다.In the present application, the amino acid sequence before modification of the threonine/homoserine export protein to be mutated, i.e., the amino acid before modification corresponding to position 119 of sequence number 1 in the sequence that can be the parent sequence, may be proline (P).
본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째에 상응하는 위치의 아미노산이 치환 전 아미노산과 다른 아미노산으로 치환된 것일 수 있다. The variant threonine/homoserine export protein of the present application may have an amino acid at position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 substituted with an amino acid different from the amino acid before substitution.
일 예로, 상기 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 치환 전 아미노산인 프롤린 이외의 다른 아미노산으로 치환된 것일 수 있다.For example, the mutant threonine/homoserine export protein may be one in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of sequence number 1 is substituted with an amino acid other than proline, which is the amino acid before substitution.
다른 일 예로, 상기 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 트레오닌, 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 발린, 트립토판 및 티로신으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 아미노산으로 치환된 것일 수 있다.As another example, the mutant threonine/homoserine export protein may be one in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with an amino acid selected from the group consisting of threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan, and tyrosine.
또 다른 일 예로, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 3 또는 서열번호 5 또는 서열번호 7 또는 서열번호 9 또는 서열번호 11 또는 서열번호 13 또는 서열번호 15 또는 서열번호 17 또는 서열번호 19 또는 서열번호 21 또는 서열번호 23 또는 서열번호 25 또는 서열번호 27 또는 서열번호 29 또는 서열번호 31 또는 서열번호 33 또는 서열번호 35 또는 서열번호 37 또는 서열번호 39로 기재된 아미노산 서열을 가지거나, 포함하거나, 이루어지거나, 상기 아미노산 서열로 필수적으로 이루어질(essentially consisting of) 수 있다.As another example, the variant threonine/homoserine export protein of the present application can have, comprise, consist of or consist essentially of an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 27 or SEQ ID NO: 29 or SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 35 or SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 39.
본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열을 기준으로 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 프롤린 이외의 아미노산, 그 예로, 트레오닌, 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 발린, 트립토판 및 티로신으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 아미노산이고, 상기 서열번호 1로 기재된 아미노산 서열과 적어도 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.1%, 99.2% 또는 99.3% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 아미노산 서열을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 상동성 또는 동일성을 가지며 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질에 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환, 보존적 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질도 본 출원의 범위 내에 포함됨은 자명하다. The variant threonine/homoserine export protein of the present application may include an amino acid sequence in which the amino acid corresponding to the 119th position based on the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is an amino acid other than proline, for example, an amino acid selected from the group consisting of threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan, and tyrosine, and has at least 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.1%, 99.2%, or 99.3% homology or identity with the amino acid sequence described in SEQ ID NO: 1. In addition, it is obvious that a variant threonine/homoserine export protein having an amino acid sequence in which a part of the sequence is deleted, modified, substituted, conservatively substituted or added is also included within the scope of the present application, provided that the amino acid sequence has such homology or identity and exhibits an effect corresponding to the variant threonine/homoserine export protein of the present application.
예를 들어, 상기 아미노산 서열 N-말단, C-말단 그리고/또는 내부에 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 기능을 변경하지 않는 서열 추가 또는 결실, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 잠재성 돌연변이(silent mutation) 또는 보존적 치환을 가지는 경우이다.For example, in the case where the amino acid sequence has sequence additions or deletions, naturally occurring mutations, silent mutations or conservative substitutions that do not alter the function of the variant threonine/homoserine exporter protein of the present application at the N-terminus, C-terminus and/or internally.
상기 "보존적 치환(conservative substitution)"은 한 아미노산을 유사한 구조적 및/또는 화학적 성질을 갖는 또 다른 아미노산으로 치환시키는 것을 의미한다. 이러한 아미노산 치환은 일반적으로 잔기의 극성, 전하, 용해도, 소수성, 친수성 및/또는 양친매성(amphipathic nature)에서의 유사성에 근거하여 발생할 수 있다. 통상적으로, 보존적 치환은 단백질 또는 폴리펩티드의 활성에 거의 영향을 미치지 않거나 또는 영향을 미치지 않을 수 있다.The above "conservative substitution" refers to the replacement of one amino acid with another amino acid having similar structural and/or chemical properties. Such amino acid substitutions may generally occur based on similarity in the polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity, and/or amphipathic nature of the residues. Typically, conservative substitutions may have little or no effect on the activity of the protein or polypeptide.
본 출원에서 용어, "변이형 단백질" 또는 "변이체(variant)"는 하나 이상의 아미노산이 보존적 치환(conservative substitution) 및/또는 변형(modification)되어 상기 변이체의 변이 전 아미노산 서열과 상이하나 기능(functions) 또는 특성(properties)이 유지되는 폴리펩티드를 지칭한다. 이러한 변이체는 일반적으로 상기 폴리펩티드의 아미노산 서열 중 하나 이상의 아미노산을 변형하고, 상기 변형된 폴리펩티드의 특성을 평가하여 동정(identify)될 수 있다. 즉, 변이체의 능력은 변이 전 폴리펩티드에 비하여 증가되거나, 변하지 않거나, 또는 감소될 수 있다. 또한, 일부 변이체는 N-말단 리더 서열 또는 막전이 도메인(transmembrane domain)과 같은 하나 이상의 부분이 제거된 변이체를 포함할 수 있다. 다른 변이체는 성숙 단백질(mature protein)의 N- 및/또는 C-말단으로부터 일부분이 제거된 변이체를 포함할 수 있다. 상기 용어 "변이형 단백질"은 변이형, 변형, 변이형 폴리펩티드, 변이된 단백질, 변이 및 변이체 등의 용어(영문 표현으로는 modification, modified polypeptide, modified protein, mutant, mutein, divergent 등)가 혼용되어 사용될 수 있으며, 변이된 의미로 사용되는 용어라면 이에 제한되지 않는다. 본 출원의 목적상 상기 변이체는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 트레오닌, 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 발린, 트립토판 및 티로신으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 아미노산으로 치환된 폴리펩티드일 수 있다. 일 예로, 상기 변이체는 서열번호 3 또는 서열번호 5 또는 서열번호 7 또는 서열번호 9 또는 서열번호 11 또는 서열번호 13 또는 서열번호 15 또는 서열번호 17 또는 서열번호 19 또는 서열번호 21 또는 서열번호 23 또는 서열번호 25 또는 서열번호 27 또는 서열번호 29 또는 서열번호 31 또는 서열번호 33 또는 서열번호 35 또는 서열번호 37 또는 서열번호 39로 기재된 아미노산 서열을 포함하는 폴리펩티드일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.As used herein, the term "variant protein" or "variant" refers to a polypeptide in which one or more amino acids are conservatively substituted and/or modified, thereby differing from the amino acid sequence of the variant before the mutation, but retaining functions or properties. Such variants can generally be identified by modifying one or more amino acids in the amino acid sequence of the polypeptide and evaluating the properties of the modified polypeptide. That is, the ability of the variant may be increased, unchanged, or decreased compared to the polypeptide before the mutation. In addition, some variants may include variants in which one or more portions, such as the N-terminal leader sequence or the transmembrane domain, are deleted. Other variants may include variants in which portions are deleted from the N- and/or C-terminus of the mature protein. The above term "mutant protein" may be used interchangeably with terms such as mutant, modification, mutant polypeptide, mutant protein, mutation, and variant (in English expressions, modification, modified polypeptide, modified protein, mutant, mutein, divergent, etc.), and is not limited thereto if the term is used in the meaning of mutation. For the purpose of the present application, the mutant may be a polypeptide in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted with an amino acid selected from the group consisting of threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan, and tyrosine. For example, the variant may be, but is not limited to, a polypeptide comprising an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 27 or SEQ ID NO: 29 or SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 35 or SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 39.
또한, 변이체는 폴리펩티드의 특성과 2차 구조에 최소한의 영향을 갖는 아미노산들의 결실 또는 부가를 포함할 수 있다. 예를 들면 변이체의 N-말단에는 번역-동시에(co-translationally) 또는 번역-후에(post-translationally) 단백질의 이동(translocation)에 관여하는 시그널(또는 리더) 서열이 컨쥬게이트 될 수 있다. 또한 상기 변이체는 확인, 정제, 또는 합성할 수 있도록 다른 서열 또는 링커와 컨쥬게이트 될 수 있다. Additionally, the variant may include deletions or additions of amino acids that have minimal impact on the properties and secondary structure of the polypeptide. For example, the N-terminus of the variant may be conjugated to a signal (or leader) sequence that is involved in co-translationally or post-translationally translocation of the protein. Additionally, the variant may be conjugated to other sequences or linkers so that it can be identified, purified, or synthesized.
또한, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 119번째 위치에 상응하는 아미노산이 다른 아미노산으로 치환된 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 염기서열을 포함할 수 있다. 일 예로, 본 출원의 폴리뉴클레오티드는 서열번호 3 또는 서열번호 5 또는 서열번호 7 또는 서열번호 9 또는 서열번호 11 또는 서열번호 13 또는 서열번호 15 또는 서열번호 17 또는 서열번호 19 또는 서열번호 21 또는 서열번호 23 또는 서열번호 25 또는 서열번호 27 또는 서열번호 29 또는 서열번호 31 또는 서열번호 33 또는 서열번호 35 또는 서열번호 37 또는 서열번호 39로 기재된 아미노산 서열을 코딩하는 염기서열을 포함할 수 있다. 보다 구체적인 본 출원의 일 예로, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 4 또는 서열번호 6 또는 서열번호 8 또는 서열번호 10 또는 서열번호 12 또는 서열번호 14 또는 서열번호 16 또는 서열번호 18 또는 서열번호 20 또는 서열번호 22 또는 서열번호 24 또는 서열번호 26 또는 서열번호 28 또는 서열번호 30 또는 서열번호 32 또는 서열번호 34 또는 서열번호 36 또는 서열번호 38 또는 서열번호 40의 서열을 가지거나 포함할 수 있다. 또한, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 4 또는 서열번호 6 또는 서열번호 8 또는 서열번호 10 또는 서열번호 12 또는 서열번호 14 또는 서열번호 16 또는 서열번호 18 또는 서열번호 20 또는 서열번호 22 또는 서열번호 24 또는 서열번호 26 또는 서열번호 28 또는 서열번호 30 또는 서열번호 32 또는 서열번호 34 또는 서열번호 36 또는 서열번호 38 또는 서열번호 40의 서열로 이루어지거나, 필수적으로 구성될 수 있다. In addition, the polynucleotide encoding the variant threonine/homoserine efflux protein of the present application may include a base sequence encoding the variant threonine/homoserine efflux protein in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is replaced with another amino acid. For example, the polynucleotide of the present application may include a base sequence encoding an amino acid sequence set forth in SEQ ID NO: 3 or SEQ ID NO: 5 or SEQ ID NO: 7 or SEQ ID NO: 9 or SEQ ID NO: 11 or SEQ ID NO: 13 or SEQ ID NO: 15 or SEQ ID NO: 17 or SEQ ID NO: 19 or SEQ ID NO: 21 or SEQ ID NO: 23 or SEQ ID NO: 25 or SEQ ID NO: 27 or SEQ ID NO: 29 or SEQ ID NO: 31 or SEQ ID NO: 33 or SEQ ID NO: 35 or SEQ ID NO: 37 or SEQ ID NO: 39. As a more specific example of the present application, a polynucleotide encoding a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application can have or comprise a sequence of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 18 or SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 22 or SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 28 or SEQ ID NO: 30 or SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 34 or SEQ ID NO: 36 or SEQ ID NO: 38 or SEQ ID NO: 40. Additionally, the polynucleotide encoding the variant threonine/homoserine exporter protein of the present application may consist of, or consist essentially of, a sequence of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 18 or SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 22 or SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 28 or SEQ ID NO: 30 or SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 34 or SEQ ID NO: 36 or SEQ ID NO: 38 or SEQ ID NO: 40.
본 출원의 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성(degeneracy) 또는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩 영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 4 또는 서열번호 6 또는 서열번호 8 또는 서열번호 10 또는 서열번호 12 또는 서열번호 14 또는 서열번호 16 또는 서열번호 18 또는 서열번호 20 또는 서열번호 22 또는 서열번호 24 또는 서열번호 26 또는 서열번호 28 또는 서열번호 30 또는 서열번호 32 또는 서열번호 34 또는 서열번호 36 또는 서열번호 38 또는 서열번호 40의 서열과 상동성 또는 동일성이 60% 이상, 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상인 염기서열을 가지거나 포함하거나, 또는 상기 서열과 상동성 또는 동일성이 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상인 염기서열로 이루어지거나 필수적으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때, 상기 상동성 또는 동일성을 갖는 서열에서, 서열번호 1의 119번째 위치에 상응하는 아미노산을 코딩하는 코돈은 프롤린 이외의 아미노산, 그 예로, 트레오닌, 알라닌, 시스테인, 아스파르트산, 글루탐산, 페닐알라닌, 글리신, 히스티딘, 이소류신, 리신, 류신, 메티오닌, 아스파라긴, 글루타민, 아르기닌, 세린, 발린, 트립토판 및 티로신으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 아미노산을 코딩하는 코돈 중 하나일 수 있다.The polynucleotide of the present application can have various modifications in the coding region within a range that does not change the amino acid sequence of the variant threonine/homoserine export protein of the present application, taking into account the degeneracy of the codon or the preferred codon in an organism that is intended to express the variant threonine/homoserine export protein of the present application. Specifically, the polynucleotide encoding the variant threonine/homoserine export protein of the present application has or includes a base sequence having at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% homology or identity with the sequence of SEQ ID NO: 4 or SEQ ID NO: 6 or SEQ ID NO: 8 or SEQ ID NO: 10 or SEQ ID NO: 12 or SEQ ID NO: 14 or SEQ ID NO: 16 or SEQ ID NO: 18 or SEQ ID NO: 20 or SEQ ID NO: 22 or SEQ ID NO: 24 or SEQ ID NO: 26 or SEQ ID NO: 28 or SEQ ID NO: 30 or SEQ ID NO: 32 or SEQ ID NO: 34 or SEQ ID NO: 36 or SEQ ID NO: 38 or SEQ ID NO: 40, or has at least 70%, It may consist of or essentially consist of a base sequence which is at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98% or at least 99% of the base sequence, but is not limited thereto. At this time, in the sequence having the above homology or identity, the codon encoding the amino acid corresponding to the 119th position of the sequence number 1 may be one of the codons encoding an amino acid selected from the group consisting of amino acids other than proline, for example, threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan and tyrosine.
본 출원에서, 용어 "상응하는(corresponding to)"은, 폴리펩티드에서 열거되는 위치의 아미노산 잔기이거나, 또는 폴리펩티드에서 열거되는 잔기와 유사하거나 동일하거나 상동한 아미노산 잔기를 지칭한다. 상응하는 위치의 아미노산을 확인하는 것은 특정 서열을 참조하는 서열의 특정 아미노산을 결정하는 것일 수 있다. 본 출원에 사용된 "상응 영역"은 일반적으로 관련 단백질 또는 참조 (reference) 단백질에서의 유사하거나 대응되는 위치를 지칭한다. In this application, the term "corresponding to" refers to an amino acid residue at a position listed in a polypeptide, or an amino acid residue that is similar, identical, or homologous to the residue listed in the polypeptide. Identifying an amino acid at a corresponding position can be determining a particular amino acid in a sequence that references a particular sequence. As used herein, a "corresponding region" generally refers to a similar or corresponding position in a related or reference protein.
예를 들어, 임의의 아미노산 서열을 서열번호 1과 정렬(align)하고, 이를 토대로 상기 아미노산 서열의 각 아미노산 잔기는 서열번호 1의 아미노산 잔기와 상응하는 아미노산 잔기의 숫자 위치를 참조하여 넘버링 할 수 있다. 예를 들어, 본 출원에 기재된 것과 같은 서열 정렬 알고리즘은, 쿼리 시퀀스("참조 서열"이라고도 함)와 비교하여 아미노산의 위치, 또는 치환, 삽입 또는 결실 등의 변형이 발생하는 위치를 확인할 수 있다.For example, any amino acid sequence can be aligned with SEQ ID NO: 1, and based on this, each amino acid residue of the amino acid sequence can be numbered by referring to the numerical position of the amino acid residue corresponding to the amino acid residue in SEQ ID NO: 1. For example, a sequence alignment algorithm such as that described in the present application can identify the position of an amino acid, or the position at which a modification, such as a substitution, insertion, or deletion, occurs, by comparing it to a query sequence (also referred to as a “reference sequence”).
이러한 정렬에는 예를 들어 Needleman-Wunsch 알고리즘 (Needleman 및 Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453), EMBOSS 패키지의 Needleman 프로그램 (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000), Trends Genet. 16: 276-277) 등을 이용할 수 있으나, 이에 제한되지 않고 당업계에 알려진 서열 정렬 프로그램, 쌍 서열(pairwise sequence) 비교 알고리즘 등을 적절히 사용할 수 있다.For this alignment, for example, the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453), the Needleman program of the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000), Trends Genet. 16: 276-277) can be used, but is not limited thereto, and any sequence alignment program known in the art, pairwise sequence comparison algorithm, etc. can be appropriately used.
본 출원에서 용어, "트레오닌/호모세린 배출 단백질(Threonine/homoserine exporter, RhtA)"은 트레오닌 및 호모세린의 배출 활성을 갖는 단백질을 의미한다. 구체적으로, 본 출원의 "트레오닌/호모세린 배출 단백질"은 "RhtA"와 혼용될 수 있다. 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 당업계에 공지되어 있으며, 구체적으로 NCBI Accession No. WP_264865234.1, WP_161647838.1, HAP0341854.1 중 하나 일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 아미노산 및 폴리뉴클레오티드 서열은 공지의 데이터베이스에서 얻을 수 있으며, 그 예로 NCBI의 GenBank 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. In the present application, the term "threonine/homoserine exporter (RhtA)" means a protein having the activity of exporting threonine and homoserine. Specifically, the "threonine/homoserine exporter" of the present application can be used interchangeably with "RhtA". The threonine/homoserine exporter is known in the art, and specifically, may be one of NCBI Accession No. WP_264865234.1, WP_161647838.1, HAP0341854.1, but is not limited thereto. The amino acid and polynucleotide sequences of the threonine/homoserine exporter can be obtained from a known database, and examples thereof include, but are not limited to, NCBI's GenBank.
일 예로, 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 1의 아미노산 서열 또는 이와 60% 이상의 상동성(homology) 또는 동일성(identity)을 갖는 아미노산 서열을 포함할 수 있으나, 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성을 갖는 한, 이에 제한되는 것은 아니다. 구체적으로 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성을 갖는 폴리펩티드는 서열번호 1 또는 상기 서열번호 1과 적어도 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 또는 99% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 아미노산 서열을 가지거나, 포함하거나, 상기 아미노산 서열로 이루어지거나, 상기 아미노산 서열로 필수적으로 이루어질(essentially consisting of) 수 있다. 일 예로, 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 코리네박테리움 속 미생물 또는 코리네박테리움 글루타미쿰에 내재적으로 존재하는 단백질을 의미할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 구체적으로는 코리네박테리움 속 미생물 또는 코리네박테리움 글루타미쿰에 내재적으로 존재하는 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어진 트레오닌/호모세린 배출 단백질일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the threonine/homoserine efflux protein may comprise the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having at least 60% homology or identity thereto, but is not limited thereto, as long as it has threonine/homoserine efflux protein activity. Specifically, the polypeptide having the threonine/homoserine efflux protein activity may have, comprise, consist of, or consist essentially of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 or an amino acid sequence having at least 60%, 70%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, or 99% homology or identity thereto. For example, the threonine/homoserine efflux protein may refer to, but is not limited to, a protein endogenously present in a microorganism of the genus Corynebacterium or Corynebacterium glutamicum, and specifically, may refer to, but is not limited to, a threonine/homoserine efflux protein consisting of an amino acid sequence of sequence number 1 endogenously present in a microorganism of the genus Corynebacterium or Corynebacterium glutamicum.
또한, 상기 서열번호 1의 아미노산 서열을 갖는 트레오닌/호모세린 배출 단백질은 서열번호 2의 서열 또는 서열번호 2의 서열과 상동성 또는 동일성이 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상인 염기 서열을 가지거나 포함하거나, 상기 염기 서열로 이루어지거나, 필수적으로 이루어질 수 있는 폴리뉴클레오티드에 의해 코딩되는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 또한, 상기 서열번호 2의 염기 서열은 공지의 데이터베이스에서 얻을 수 있으며, 그 예로 NCBI의 GenBank 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the threonine/homoserine efflux protein having the amino acid sequence of the above sequence number 1 may be encoded by a polynucleotide having or including a base sequence having 60% or more, 70% or more, 75% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more homology or identity with the sequence of the above sequence number 2, or consisting of or consisting essentially of the above base sequence, but is not limited thereto. In addition, the base sequence of the above sequence number 2 can be obtained from a known database, such as NCBI's GenBank, but is not limited thereto.
본 출원에서, 상기 서열번호 2의 염기 서열을 포함하는 유전자는 서열번호 2의 염기 서열을 포함하는 폴리뉴클레오티드, 서열번호 2의 염기 서열을 가지는 유전자 또는 폴리뉴클레오티드와 혼용하여 사용될 수 있다.In the present application, the gene comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2 may be used interchangeably with a polynucleotide comprising the base sequence of SEQ ID NO: 2, or a gene or polynucleotide having the base sequence of SEQ ID NO: 2.
본 출원의 폴리뉴클레오티드는 코돈의 축퇴성(degeneracy)으로 인하여 또는 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 발현시키고자 하는 생물에서 선호되는 코돈을 고려하여, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 아미노산 서열을 변화시키지 않는 범위 내에서 코딩 영역에 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 코돈 축퇴성 (codon degeneracy)에 의해 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 아미노산 서열로 이루어진 폴리펩티드 또는 이와 상동성 또는 동일성을 가지는 폴리펩티드로 번역될 수 있는 폴리뉴클레오티드 역시 포함될 수 있음은 자명하다. 예를 들어, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 폴리뉴클레오티드는 서열번호 2 또는 이의 축퇴성 서열(degenerated sequence)일 수 있다.The polynucleotide of the present application may have various modifications in the coding region within a range that does not change the amino acid sequence of the threonine/homoserine efflux protein of the present application due to codon degeneracy or in consideration of the codon preferred in an organism that is intended to express the threonine/homoserine efflux protein of the present application. Therefore, it is obvious that the polynucleotide that can be translated into a polypeptide consisting of the amino acid sequence of the threonine/homoserine efflux protein of the present application or a polypeptide having homology or identity therewith due to codon degeneracy may also be included. For example, the polynucleotide encoding the threonine/homoserine efflux protein of the present application may be SEQ ID NO: 2 or a degenerated sequence thereof.
다른 예시로, 본 출원의 폴리뉴클레오티드는 서열번호 2와 상동성 또는 동일성이 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 또는 99% 이상인 염기 서열을 가지거나 포함하거나, 또는 서열번호 2와 상동성 또는 동일성이 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상 또는 99% 이상인 염기 서열로 이루어지거나 필수적으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. As another example, the polynucleotide of the present application may have or include a base sequence that is at least 60%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% homologous or identical to SEQ ID NO: 2, or may consist of or consist essentially of a base sequence that is at least 60%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% homologous or identical to SEQ ID NO: 2, but is not limited thereto.
또한, 본 출원의 폴리뉴클레오티드는 공지의 유전자 서열로부터 제조될 수 있는 프로브, 예를 들면, 본 출원의 폴리뉴클레오티드 서열의 전체 또는 일부에 대한 상보 서열과 엄격한 조건 하에 하이브리드화하여, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 서열이라면 제한없이 포함될 수 있다. In addition, the polynucleotide of the present application may include, without limitation, a probe that can be prepared from a known genetic sequence, for example, a sequence that hybridizes under stringent conditions with a complementary sequence to all or part of the polynucleotide sequence of the present application, so long as it is a sequence encoding a threonine/homoserine exporter protein of the present application.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 폴리뉴클레오티드를 포함하는 벡터를 제공하는 것이다. Another aspect of the present application provides a vector comprising the polynucleotide of the present application.
상기 벡터는 상기 폴리뉴클레오티드를 숙주세포에서 발현시키기 위한 발현 벡터일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The above vector may be an expression vector for expressing the above polynucleotide in a host cell, but is not limited thereto.
상기 벡터에 대해서는 전술한 바와 같다.The above vector is as described above.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물을 제공하는 것이다.Another aspect of the present application provides a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same.
본 출원의 미생물은 L-아미노산 생산능을 갖는 것일 수 있다.The microorganism of the present application may have the ability to produce L-amino acid.
본 출원에 있어서, "L-아미노산"은 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 및 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산을 모두 포함한다. In the present application, “L-amino acid” includes all L-homoserine, derivatives of L-homoserine, and L-amino acids biosynthesized using L-homoserine as a precursor.
본 출원에서 "L-호모세린의 유도체"는, 일 예로 O-아세틸-L-호모세린, O-석시닐-L-호모세린 등일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며 발효 과정에서 얻어지며 당해 기술 분야에서 L-호모세린의 말단 산소에 치환기가 연결된 유도체라면 모두 본 출원의 범위에 포함될 수 있다. In the present application, the “derivative of L-homoserine” may include, for example, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, etc., but is not necessarily limited thereto, and any derivative obtained through a fermentation process and having a substituent linked to the terminal oxygen of L-homoserine in the relevant technical field may be included in the scope of the present application.
본 출원에서 "L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산"은 일 예로 L-호모세린을 전구체로 하는 메티오닌, 트레오닌, 이소류신 등일 수 있으나, 반드시 이들로 한정되는 것은 아니며 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산이라면 모두 본 출원의 범위에 포함될 수 있다.In the present application, “L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor” may include, for example, methionine, threonine, isoleucine, etc., which use L-homoserine as a precursor, but is not necessarily limited thereto, and any L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor may be included in the scope of the present application.
일 예로, 상기 "L-아미노산"은 L-호모세린, O-아세틸-L-호모세린, O-석시닐-L-호모세린, L-메티오닌 및 L-트레오닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. For example, the "L-amino acid" may be at least one selected from the group consisting of L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, L-methionine, and L-threonine.
본 출원의 목적상, 본 출원의 미생물은 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 미생물; 또는 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 포함되도록 유전적으로 변형된 미생물(예컨대, 재조합 균주)일 수 있다. For the purposes of the present application, the microorganism of the present application may be a microorganism comprising a variant threonine/homoserine export protein or a polynucleotide encoding same; or a microorganism (e.g., a recombinant strain) genetically modified to include a variant threonine/homoserine export protein or a polynucleotide encoding same.
본 출원의 균주는 자연적으로 L-아미노산 생산능을 가지고 있는 균주 또는 L-아미노산 생산능이 없는 균주에 L-아미노산 생산능이 부여된 미생물일 수 있다. 일 예로, 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 도입되어 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다.The strain of the present application may be a strain that naturally has L-amino acid production ability, or a microorganism in which L-amino acid production ability is imparted to a strain that does not have L-amino acid production ability. As an example, it may be a microorganism in which the mutant threonine/homoserine excretion protein of the present application or a polynucleotide encoding the same is introduced to increase L-amino acid production ability, but is not limited thereto.
본 출원의 균주는 본 출원의 변이체를 포함하지 않는 모균주 또는 야생형 미코박테리움 속 균주에 비하여 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물일 수 있다. 상기 미생물은 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질에 비해 증가된 트레오닌/호모세린 배출 활성을 갖는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 도입으로 L-아미노산 생산능이 향상된 것일 수 있다. 구체적으로, 본 출원의 균주는 서열번호 1의 아미노산 서열을 가지는 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드를 포함하는 코리네박테리움 속 미생물과 비교하여 L-아미노산 생산능이 증가된 것일 수 있다.The strain of the present application may be a microorganism having increased L-amino acid productivity compared to a parent strain or a wild-type Mycobacterium strain that does not include the variant of the present application. The microorganism may have improved L-amino acid productivity by introduction of the variant threonine/homoserine efflux protein of the present application having increased threonine/homoserine efflux activity compared to a wild-type threonine/homoserine efflux protein, or a polynucleotide encoding the same. Specifically, the strain of the present application may have increased L-amino acid productivity compared to a Corynebacterium microorganism including a wild-type threonine/homoserine efflux protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or a polynucleotide encoding the same.
일 예로, L-아미노산 생산능을 가지는 미생물은 L-아미노산을 생물체 내에서 생산할 수 있는 원핵 또는 진핵 미생물 균주로서, 내재적으로 L-아미노산 생산능을 갖는 미생물 또는 L-아미노산 생산능이 없는 모균주에 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 포함되도록 유전적으로 변형되어, 증가된 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성으로 인해 L-아미노산의 생산능이 부여된 미생물을 모두 포함할 수 있다. L-아미노산 생산 능력은 종 개량에 의해 부여되거나 증진될 수 있다.For example, a microorganism having L-amino acid production ability is a prokaryotic or eukaryotic microorganism strain that can produce L-amino acids within the organism, and may include all microorganisms that inherently have L-amino acid production ability or are genetically modified to include a variant threonine/homoserine efflux protein of the present application or a polynucleotide encoding the same in a parent strain that does not have L-amino acid production ability, thereby imparting L-amino acid production ability due to increased threonine/homoserine efflux protein activity. The L-amino acid production ability can be imparted or enhanced by species improvement.
일 예로, 본 출원의 L-아미노산 생산능을 가지는 재조합 미생물은 벡터를 통해 형질전환되어 증가된 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성을 갖는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 발현함으로써 L-아미노산을 생산할 수 있는 모든 미생물을 포함할 수 있다.For example, the recombinant microorganism having L-amino acid production ability of the present application may include any microorganism capable of producing L-amino acids by being transformed via a vector to express a mutant threonine/homoserine efflux protein of the present application having increased threonine/homoserine efflux protein activity.
예를 들어, 상기 L-아미노산을 생산하는 미생물은 서열번호 1의 아미노산 서열로 이루어지는 단백질, 또는 서열번호 1과 적어도 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.7% 또는 99.9% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 아미노산 서열로 이루어지는 단백질을 내재적으로 포함하는 미생물일 수 있다.For example, the microorganism producing the L-amino acid may be a microorganism which endogenously comprises a protein consisting of an amino acid sequence of SEQ ID NO: 1, or a protein consisting of an amino acid sequence having at least 60%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.7% or 99.9% homology or identity with SEQ ID NO: 1.
예를 들어, 상기 L-아미노산을 생산하는 미생물은 상기 서열번호 1과 적어도 80% 상동성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 단백질을 암호화할 수 있는 폴리뉴클레오티드 서열, 서열번호 2의 염기서열, 또는 서열번호 2의 염기서열과 상동성 또는 동일성이 60% 이상, 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 또는 99% 이상인 염기서열을 내재적으로 포함하는 미생물일 수 있다.For example, the microorganism producing the L-amino acid may be a microorganism that inherently includes a polynucleotide sequence capable of encoding a protein comprising an amino acid sequence having at least 80% homology with the sequence number 1, a base sequence of the sequence number 2, or a base sequence having at least 60%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, at least 96%, at least 97%, at least 98%, or at least 99% homology or identity with the base sequence of the sequence number 2.
본 출원의 미생물은 다양한 공지의 방법에 의해 증가된 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성을 갖는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 발현함으로써 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가된 미생물을 모두 포함할 수 있다.The microorganism of the present application may include all microorganisms in which the activity of the threonine/homoserine efflux protein is increased compared to the intrinsic activity by expressing the variant threonine/homoserine efflux protein of the present application having increased threonine/homoserine efflux protein activity by various known methods.
하나의 구체예로, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가된 미생물은 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 아미노산 서열 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열이 변형된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형은 결실, 치환, 삽입 등을 모두 포함할 수 있다. 상기 서열상의 변형에 대해서는 전술한 바와 같다. 다른 하나의 구체예로, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가된 미생물은 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역(또는 발현조절서열)을 활성이 강력한 서열로 교체된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 발현조절영역은 일 예로, 프로모터일 수 있다. 상기 활성이 강력한 서열로의 교체에 대해서는 전술한 바와 같다. 또 다른 하나의 구체예로, 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가된 미생물에서 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 활성 증가는 상기 구체예의 조합으로 달성되는 것일 수 있다.As a specific example, a microorganism having an increased activity of a threonine/homoserine efflux protein of the present application compared to its intrinsic activity may be, but is not limited to, a microorganism having a modified amino acid sequence of a threonine/homoserine efflux protein or a polynucleotide sequence encoding the same. The modification of the amino acid sequence or the polynucleotide sequence may include deletion, substitution, insertion, etc. The modification in the sequence is as described above. As another specific example, a microorganism having an increased activity of a threonine/homoserine efflux protein of the present application compared to its intrinsic activity may be, but is not limited to, a microorganism having a chromosomal gene expression control region (or expression control sequence) encoding a threonine/homoserine efflux protein replaced with a sequence having a strong activity. The expression control region may be, for example, a promoter. The replacement with a sequence having a strong activity is as described above. In another specific example, in a microorganism in which the activity of the threonine/homoserine efflux protein of the present application is increased compared to the intrinsic activity, the increased activity of the threonine/homoserine efflux protein may be achieved by a combination of the above specific examples.
본 출원의 일 예로, 본 출원의 미생물은 L-아미노산 생산능을 갖는 것일 수 있다.As an example of the present application, the microorganism of the present application may have the ability to produce L-amino acids.
상기 증가된 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성은, 천연의 야생형 미생물 또는 비변형 미생물(예를 들어, 야생형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성을 갖는 폴리펩티드(예를 들어, 서열번호 1의 폴리펩티드)를 발현하는 미생물 또는 본 출원의 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성이 내재적 활성에 비하여 증가되지 않거나, 증가되기 전의 균주)의 생산능에 비하여, 본 출원의 미생물의 증가된 L-아미노산 생산능으로 정의될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. The above increased threonine/homoserine efflux protein activity may be defined as, but is not limited to, increased L-amino acid productivity of the microorganism of the present application compared to the productivity of a natural wild-type microorganism or an unmodified microorganism (e.g., a microorganism expressing a polypeptide having wild-type threonine/homoserine efflux protein activity (e.g., a polypeptide of SEQ ID NO: 1) or a strain in which the threonine/homoserine efflux protein activity of the present application is not increased or is increased compared to the intrinsic activity).
예를 들어, 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성은 L-아미노산 생산능 또는 수율을 측정함으로써 측정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 트레오닌/호모세린 배출 단백질 활성은 실시예 2-4에 기재된 L-아미노산 생산능에 따라 측정될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.For example, the threonine/homoserine efflux protein activity can be measured by, but is not limited to, measuring L-amino acid productivity or yield. For example, the threonine/homoserine efflux protein activity can be measured by, but is not limited to, measuring L-amino acid productivity as described in Example 2-4.
일 예로, 본 출원의 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물은 비변형 미생물과 비교하여 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 일 예로, 상기 L-아미노산 생산능의 증가 여부를 비교하는 대상 균주인, 비변형 미생물은 hom 변이(G378E, R398Q) 및 lysC 변이(L377K)를 갖는 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(Cgl-HS-2) 및 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 프로모터가 gapA 프로모터로 교체된 코리네박테리움 글루타미쿰 균주(Cgl-HS-3)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.For example, the microorganism with increased L-amino acid productivity of the present application may be a microorganism with increased L-amino acid productivity compared to a non-modified microorganism, but is not limited thereto. For example, the non-modified microorganism, which is a target strain for comparing whether or not the L-amino acid productivity is increased, may be a Corynebacterium glutamicum strain (Cgl-HS-2) having a hom mutation (G378E, R398Q) and a lysC mutation (L377K) and a Corynebacterium glutamicum strain (Cgl-HS-3) in which the promoter of the threonine/homoserine efflux protein is replaced with a gapA promoter, but is not limited thereto.
일 예로, 상기 L-아미노산 생산능이 증가된 미생물은 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물의 L-아미노산 생산능에 비하여 약 1% 이상, 구체적으로는 약 1% 이상, 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50% 이상, 약 55.6% 이상, 약 60% 이상, 약 66.7% 이상, 약 70% 이상, 약 77.8% 이상, 약 80% 이상, 약 88.9% 이상, 약 90% 이상, 약 100% 이상, 약 110% 이상, 약 111.1% 이상, 약 120% 이상, 약 122.2% 이상, 약 130% 이상, 약 133.3% 이상, 약 140% 이상, 약 150% 이상, 약 160% 이상, 약 170% 이상, 약 180% 이상, 약 190% 이상, 약 200% 이상, 약 210% 이상, 약 211.1% 이상, 약 220% 이상, 약 230% 이상, 약 233.3% 이상, 약 240% 이상, 약 244.4% 이상, 약 250% 이상, 약 260% 이상, 약 270% 이상, 약 277.8% 이상, 약 280% 이상 또는 약 288.9% 이상 (상한값은 특별한 제한은 없으며, 예컨대, 약 300% 이하, 약 200% 이하, 약 150% 이하, 약 100% 이하, 약 50% 이하, 약 45% 이하, 약 40% 이하, 약 35% 이하, 약 30% 이하, 약 25% 이하, 약 20% 이하 또는 약 15% 이하일 수 있음) 증가된 것일 수 있으나, 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물의 생산능에 비해 +값의 증가량을 갖는 한, 이에 제한되지 않는다. 다른 예에서, 상기 L-아미노산 생산능이 증가된 재조합 균주는 변이 전 모균주 또는 비변형 미생물에 비하여, L-아미노산 생산능이 약 1.01배 이상, 약 1.1배 이상, 약 1.2배 이상, 약 1.3배 이상, 약 1.4배 이상, 약 1.5배 이상, 약 1.556배 이상, 약 1.6배 이상, 약 1.667배 이상, 약 1.7배 이상, 약 1.778배 이상, 약 1.8배 이상, 약 1.889배 이상, 약 1.9배 이상, 약 2배 이상, 약 2.1배 이상, 약 2.111배 이상, 약 2.2배 이상, 약 2.222배 이상, 약 2.3배 이상, 약 2.333 배 이상, 약 2.4배 이상, 약 2.5배 이상, 약 2.6배 이상, 약 2.7배 이상, 약 2.8배 이상, 약 2.9배 이상, 약 3배 이상, 약 3.1배 이상, 약 3.111배 이상, 약 3.2배 이상, 약 3.3배 이상, 약 3.333배 이상, 약 3.4배 이상, 약 3.444배 이상, 약 3.5배 이상, 약 3.6배 이상, 3.7배 이상, 약 3.778배 이상, 약 3.8배 이상 또는 약 3.889배 이상 (상한값은 특별한 제한은 없으며, 예컨대, 약 10배 이하, 약 5배 이하, 약 3배 이하, 약 2배 이하, 약 1.5배 이하 또는 약 1.2배 이하일 수 있음) 증가된 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. For example, the L-amino acid productivity of the microorganism with increased L-amino acid productivity is about 1% or more, specifically, about 1% or more, about 10% or more, about 20% or more, about 30% or more, about 40% or more, about 50% or more, about 55.6% or more, about 60% or more, about 66.7% or more, about 70% or more, about 77.8% or more, about 80% or more, about 88.9% or more, about 90% or more, about 100% or more, about 110% or more, about 111.1% or more, about 120% or more, about 122.2% or more, about 130% or more, about 133.3% or more, about 140% or more, about 150% or more, about 160% or more, about 170% or more, It may be increased by about 180% or more, about 190% or more, about 200% or more, about 210% or more, about 211.1% or more, about 220% or more, about 230% or more, about 233.3% or more, about 240% or more, about 244.4% or more, about 250% or more, about 260% or more, about 270% or more, about 277.8% or more, about 280% or more, or about 288.9% or more (the upper limit is not specifically limited, and may be, for example, about 300% or less, about 200% or less, about 150% or less, about 100% or less, about 50% or less, about 45% or less, about 40% or less, about 35% or less, about 30% or less, about 25% or less, about 20% or less, or about 15% or less). It is not limited thereto, as long as it has a positive increase in value compared to the productivity of the parent strain or non-mutated microorganism before mutation. In another example, the recombinant strain with increased L-amino acid productivity has an L-amino acid productivity of about 1.01 times or more, about 1.1 times or more, about 1.2 times or more, about 1.3 times or more, about 1.4 times or more, about 1.5 times or more, about 1.556 times or more, about 1.6 times or more, about 1.667 times or more, about 1.7 times or more, about 1.778 times or more, about 1.8 times or more, about 1.889 times or more, about 1.9 times or more, about 2 times or more, about 2.1 times or more, about 2.111 times or more, about 2.2 times or more, about 2.222 times or more, about 2.3 times or more, about 2.333 times or more, about 2.4 times or more, about 2.5 times or more, or about 2.6 times, compared to the parent strain before mutation or the unmodified microorganism. The upper limit may be increased by, but is not limited to, about 2.7 times or more, about 2.8 times or more, about 2.9 times or more, about 3 times or more, about 3.1 times or more, about 3.111 times or more, about 3.2 times or more, about 3.3 times or more, about 3.333 times or more, about 3.4 times or more, about 3.444 times or more, about 3.5 times or more, about 3.6 times or more, about 3.7 times or more, about 3.778 times or more, about 3.8 times or more, or about 3.889 times or more (there is no particular limitation on the upper limit, and may be, for example, about 10 times or less, about 5 times or less, about 3 times or less, about 2 times or less, about 1.5 times or less, or about 1.2 times or less).
본 출원의 또 다른 일 예로, 본 출원의 미생물은 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum), 코리네박테리움 스테이셔니스(Corynebacterium stationis), 코리네박테리움 크루디락티스(Corynebacterium crudilactis), 코리네박테리움 데세르티(Corynebacterium deserti), 코리네박테리움 이피시엔스(Corynebacterium efficiens), 코리네박테리움 칼루내(Corynebacterium callunae), 코리네박테리움 싱굴라레(Corynebacterium singulare), 코리네박테리움 할로톨레란스(Corynebacterium halotolerans), 코리네박테리움 스트리아툼(Corynebacterium striatum), 코리네박테리움 암모니아게네스(Corynebacterium ammoniagenes), 코리네박테리움 폴루티솔리(Corynebacterium pollutisoli), 코리네박테리움 이미탄스(Corynebacterium imitans), 코리네박테리움 테스투디노리스(Corynebacterium testudinoris) 또는 코리네박테리움 플라베스센스(Corynebacterium flavescens)일 수 있고, 구체적으로 코리네박테리움 글루타미쿰일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In another example of the present application, the microorganism of the present application is Corynebacterium glutamicum, Corynebacterium stationis , Corynebacterium crudilactis, Corynebacterium deserti , Corynebacterium efficiens, Corynebacterium callunae, Corynebacterium singulare , Corynebacterium halotolerans , Corynebacterium striatum , Corynebacterium ammoniagenes , It may be Corynebacterium pollutisoli, Corynebacterium imitans, Corynebacterium testudinoris or Corynebacterium flavescens , and specifically, but not limited to, Corynebacterium glutamicum.
한편, 코리네박테리움 속 미생물이 L-아미노산으로써 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산을 생산할 수 있음은 이미 알려져 있었으나, 이의 생산능이 현저히 낮으며 생산 기작에 작용하는 유전자나 기작 원리가 모두 밝혀지지는 않은 상태이다. 따라서, 본 출원의 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산 생산능을 가지는 코리네박테리움 속 미생물은 천연의 야생형 미생물 자체, L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산 생산 기작과 관련된 유전자의 활성을 증가시키거나 감소시켜 향상된 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산 생산능을 가지게 된 코리네박테리움 속 미생물, 또는 외부 유전자의 활성을 도입 또는 증가시켜 향상된 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산 생산능을 가지게 된 코리네박테리움 속 미생물을 모두 포함할 수 있다.Meanwhile, it was already known that microorganisms of the genus Corynebacterium can produce L-homoserine, derivatives of L-homoserine, or L-amino acids biosynthesized using L-homoserine as a precursor as L-amino acids; however, their productivity is significantly low, and the genes and mechanisms involved in the production mechanism have not been fully elucidated. Therefore, the Corynebacterium microorganism having the ability to produce L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or an L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor of the present application may include a natural wild-type microorganism itself, a Corynebacterium microorganism having improved L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or an L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor production ability by increasing or decreasing the activity of a gene related to the production mechanism of L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or an L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor, or a Corynebacterium microorganism having improved L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or an L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor production ability by introducing or increasing the activity of an external gene.
본 출원의 L-아미노산 생산능을 갖는 미생물은 L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산의 생합성 경로에서 호모세린 탈수소효소(homoserine dehydrogenase) 또는 리신-민감성 아스파르토키나아제 3(lysine-sensitive aspartokinase 3) 활성이 추가적으로 증가 또는 감소된 미생물이거나, L-호모세린, L-호모세린의 유도체 또는 L-호모세린을 전구체로 하여 생합성되는 L-아미노산의 생산능이 향상된 미생물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The microorganism having L-amino acid production ability of the present application may be a microorganism having additionally increased or decreased homoserine dehydrogenase or lysine-sensitive aspartokinase 3 activity in the biosynthetic pathway of L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or an L-amino acid biosynthesized using L-homoserine as a precursor, or may be a microorganism having enhanced production ability of L-amino acid biosynthesized using L-homoserine, a derivative of L-homoserine, or L-homoserine as a precursor, but is not limited thereto.
본 출원에 적용될 수 있는 상기 호모세린 탈수소효소 또는 리신-민감성 아스파르토키나아제 3 변이의 예는 대한민국 등록특허 제10-2183209호 또는 대한민국 공개특허 제10-2019-0003019호에 각각 개시되어 있으며, 상기 특허의 명세서 전체는 본 출원의 참고자료로서 포함될 수 있다.Examples of the homoserine dehydrogenase or lysine-sensitive aspartokinase 3 mutants applicable to the present application are disclosed in Korean Patent Registration No. 10-2183209 or Korean Patent Publication No. 10-2019-0003019, respectively, the entire disclosures of the above patents may be incorporated as reference material of the present application.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, L-아미노산 생산 방법을 제공한다. Another aspect of the present application provides a method for producing L-amino acid, comprising the step of culturing a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same; in a medium.
본 출원의 방법에 있어서, 미생물의 배양은 당업계에 알려진 임의의 배양 조건 및 배양 방법이 사용될 수 있다. 이러한 배양 과정은 당업자라면 선택되는 균주에 따라 용이하게 조정하여 사용할 수 있다.In the method of the present application, any culture conditions and culture methods known in the art can be used for culturing microorganisms. Those skilled in the art can easily adjust and use this culture process according to the selected strain.
본 출원의 배양에 의하여 생산된 L-아미노산은 배지 중으로 분비되거나 세포 내에 잔류할 수 있다.L-amino acids produced by the culture of the present invention may be secreted into the medium or remain within the cells.
상기 L-아미노산은 L-호모세린, O-아세틸-L-호모세린, O-석시닐-L-호모세린, L-메티오닌 및 L-트레오닌으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상일 수 있다. 이에 대해서는 전술한 바와 같다.The above L-amino acid may be at least one selected from the group consisting of L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, L-methionine and L-threonine. This is as described above.
하나의 구체예에서, 본 출원의 L-아미노산 생산 방법은 본 출원의 미생물을 준비하는 단계, 상기 균주를 배양하기 위한 배지를 준비하는 단계, 또는 이들의 조합(순서에 무관, in any order)을, 예를 들어, 상기 배양하는 단계 이전에, 추가로 포함할 수 있다. In one specific embodiment, the method for producing L-amino acid of the present application may further comprise a step of preparing a microorganism of the present application, a step of preparing a medium for culturing the strain, or a combination thereof (in any order), for example, prior to the culturing step.
본 출원의 L-아미노산 생산 방법은, 상기 배양된 미생물, 상기 미생물의 배양물, 상기 미생물의 발효물 또는 상기 배양 배지에서 목적 물질, 구체적으로는 L-아미노산을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 회수하는 단계는 상기 배양하는 단계 이후에 추가로 포함될 수 있다.The method for producing L-amino acid of the present application may further include a step of recovering a target substance, specifically, an L-amino acid, from the cultured microorganism, a culture of the microorganism, a fermented product of the microorganism, or the culture medium. The recovering step may be additionally included after the culturing step.
상기 회수는 본 출원의 미생물의 배양 방법, 예를 들어 회분식, 연속식 또는 유가식 배양 방법 등에 따라 당해 기술 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 목적하는 L-아미노산을 수집(collect)하는 것일 수 있다. 예를 들어, 원심분리, 여과, 결정화 단백질 침전제에 의한 처리(염석법), 추출, 초음파 파쇄, 한외여과, 투석법, 분자체 크로마토그래피(겔여과), 흡착크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 친화도 크로마토그래피 등의 각종 크로마토그래피, HPLC 또는 이들의 방법을 조합하여 사용될 수 있으며, 당해 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 배지 또는 미생물로부터 목적물질, 구체적으로는 L-아미노산을 회수할 수 있다.The above recovery may be to collect the target L-amino acid using a suitable method known in the art according to the culture method of the microorganism of the present application, for example, a batch, continuous or fed-batch culture method. For example, various chromatographies such as centrifugation, filtration, treatment with a crystallized protein precipitant (salting out method), extraction, ultrasonic disruption, ultrafiltration, dialysis, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchange chromatography, affinity chromatography, HPLC or a combination of these methods may be used, and the target substance, specifically, an L-amino acid, can be recovered from a medium or microorganism using a suitable method known in the art.
또한, 본 출원의 L-아미노산 생산 방법은, 추가적으로 정제 단계를 포함할 수 있다. 상기 정제는 당해 기술분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여, 수행할 수 있다. 일 예에서, 본 출원의 L-아미노산 생산 방법이 회수 단계와 정제 단계를 모두 포함하는 경우, 상기 회수 단계와 정제 단계는 순서에 상관없이 연속적 또는 비연속적으로 수행되거나, 동시에 또는 하나의 단계로 통합되어 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the method for producing L-amino acid of the present application may additionally include a purification step. The purification may be performed using a suitable method known in the art. In one example, when the method for producing L-amino acid of the present application includes both a recovery step and a purification step, the recovery step and the purification step may be performed sequentially or discontinuously regardless of the order, or may be performed simultaneously or integrated into one step, but is not limited thereto.
본 출원의 방법에서, 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 및 L-아미노산 등은 상기 다른 양태에서 기재한 바와 같다.In the method of the present application, the mutant threonine/homoserine efflux protein and L-amino acid, etc. are as described in the other embodiments above.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물, 상기 미생물의 배양물, 상기 미생물의 발효물 또는 이들 중 2 이상의 조합을 포함하는 L-아미노산 생산용 조성물을 제공한다.Another aspect of the present application provides a composition for producing L-amino acid, comprising a microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine efflux protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same; a culture of the microorganism, a fermentation product of the microorganism, or a combination of two or more thereof.
본 출원의 조성물은 L-아미노산 생산용 조성물에 통상 사용되는 임의의 적합한 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 부형제는, 예를 들어 보존제, 습윤제, 분산제, 현탁화제, 완충제, 안정화제 또는 등장화제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition of the present application may further comprise any suitable excipient commonly used in compositions for producing L-amino acids, and such excipients may be, for example, but are not limited to, preservatives, wetting agents, dispersing agents, suspending agents, buffering agents, stabilizers, or isotonic agents.
하나의 구체예로, 본 출원의 조성물에 존재하는 각 구성요소는 미생물학적으로 유효한 양, 또는 생산용 조성물에서 적절하게 존재할 수 있는 양으로 포함할 수 있다.In one specific example, each component present in the composition of the present application may be included in a microbiologically effective amount, or an amount that can be suitably present in the production composition.
본 출원의 조성물에서, 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 및 L-아미노산 등은 상기 다른 양태에서 기재한 바와 같다.In the composition of the present application, the mutant threonine/homoserine efflux protein and L-amino acid, etc. are as described in the other embodiments above.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질의 L-아미노산 생산 용도를 제공한다.Another aspect of the present application provides a use of the variant threonine/homoserine efflux protein of the present application for producing L-amino acids.
본 출원의 또 다른 하나의 양태는 본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질; 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드; 또는 이를 포함하는 벡터; 중 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 미생물의 L-아미노산 생산 용도를 제공한다.Another aspect of the present application provides a use of a microorganism for producing L-amino acids, the microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a variant threonine/homoserine exporter protein of the present application; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same.
본 출원의 용도에서, 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질 및 L-아미노산 등은 상기 다른 양태에서 기재한 바와 같다.For the purposes of the present application, the mutant threonine/homoserine efflux protein and L-amino acids, etc. are as described in the other embodiments above.
본 출원의 변이형 트레오닌/호모세린 배출 단백질을 발현하는 미생물은 L-아미노산을 고수율로 생산할 수 있어, L-아미노산의 생산에 유용하게 활용될 수 있다. A microorganism expressing the mutant threonine/homoserine efflux protein of the present invention can produce L-amino acids in high yield, and thus can be usefully utilized in the production of L-amino acids.
이하 본 출원을 실시예에 의해 보다 상세하게 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 출원을 예시하기 위한 바람직한 실시양태에 불과한 것이며 따라서, 본 출원의 권리범위를 이에 한정하는 것으로 의도되지는 않는다. 한편, 본 명세서에 기재되지 않은 기술적인 사항들은 본 출원의 기술 분야 또는 유사 기술 분야에서 숙련된 통상의 기술자이면 충분히 이해하고 용이하게 실시할 수 있다.Hereinafter, the present application will be described in more detail by way of examples. However, the following examples are merely preferred embodiments for illustrating the present application and therefore are not intended to limit the scope of the rights of the present application. Meanwhile, technical matters not described in this specification can be sufficiently understood and easily implemented by a person skilled in the technical field of the present application or a similar technical field.
실시예 1. L-호모세린 생산 균주 제작Example 1. Production of L-homoserine producing strain
실시예 1-1. 호모세린 탈수소효소(homoserine dehydrogenase, hom) 변이 균주 제작Example 1-1. Production of homoserine dehydrogenase (hom) mutant strain
코리네박테리움 속 균주에 hom의 L-호모세린에 대한 피드백 저해 해제를 위한 변이(G378E, R398Q) 형질(대한민국 등록특허 제10-2183209호)을 도입하여 L-호모세린 생산을 증가시키고자 하였다. 이를 위한 hom 변이 플라스미드를 아래의 방법으로 제작하였다. In order to increase L-homoserine production, a mutation (G378E, R398Q) trait (Korean Patent No. 10-2183209) for relieving feedback inhibition of hom on L-homoserine was introduced into a Corynebacterium strain. For this purpose, a hom mutant plasmid was constructed using the following method.
먼저, 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 65 및 서열번호 66의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 hom 유전자의 프로모터 업스트림 지역의 단편을 증폭하였다.First, a fragment of the promoter upstream region of the hom gene was amplified by PCR using the genomic DNA of the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain as a template and the primer pair of SEQ ID NO: 65 and SEQ ID NO: 66.
그리고 hom 변이(G378E, R398Q)를 적용하기 위해서 hom 단백질의 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 1~378번째 아미노산을 포함하는 CDS를 코딩하는 유전자 상단 단편, hom G378E/R398Q 유전자 단편 및 염색체상의 상동재조합이 발생하는 hom R398Q 유전자 하단 단편을 획득하였다. 구체적으로, 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 67 및 서열번호 68의 프라이머 쌍, 서열번호 69 및 서열번호 70의 프라이머 쌍 그리고 서열번호 71 및 서열번호 72의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 hom 단백질의 아미노산 서열에서 N-말단으로부터 1~378번째 아미노산을 포함하는 코딩서열의 상단 단편, G378E/R398Q 유전자 단편 및 R398Q 유전자 하단 단편을 각각 획득하였다. And in order to apply the hom mutation (G378E, R398Q), the upper fragment of the gene coding for CDS including the 1st to 378th amino acid from the N-terminus in the amino acid sequence of the hom protein, the hom G378E/R398Q gene fragment, and the lower fragment of the hom R398Q gene where homologous recombination on the chromosome occurs were obtained. Specifically, PCR was performed using the genomic DNA of the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain as a template and the primer pairs of SEQ ID NO: 67 and SEQ ID NO: 68, the primer pairs of SEQ ID NO: 69 and SEQ ID NO: 70, and the primer pairs of SEQ ID NO: 71 and SEQ ID NO: 72 to obtain the upper fragment of the coding sequence including the 1st to 378th amino acid from the N-terminus in the amino acid sequence of the hom protein, the G378E/R398Q gene fragment, and the lower fragment of the R398Q gene, respectively.
PCR 반응은 중합효소 SolgTM Pfu-X DNA 폴리머라제를 사용하여 95℃에서 5분간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 55℃에서 30초 어닐링, 72℃에서 60초 중합을 30회 반복한 후, 72℃에서 5분간 중합반응하는 조건으로 수행하였다.PCR reactions were performed using Solg TM Pfu-X DNA polymerase as the polymerase, denaturing at 95°C for 5 minutes, followed by 30 cycles of denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 30 seconds, polymerization at 72°C for 60 seconds, and then polymerization at 72°C for 5 minutes.
상기의 과정으로 수득된 유전자 단편들을 SmaI 제한효소로 절단된 pDCM2 벡터(대한민국 공개번호 제10-2020-0136813호)에 깁슨 어셈블리 방법을 이용하여 클로닝하여 재조합 플라스미드를 획득하였다. 클로닝은 깁슨 어셈블리 시약과 각 유전자 단편들을 계산된 몰수로 혼합 후 50℃에 1시간 보존함으로써 수행하였다. 제작된 재조합 플라스미드를 pDCM2-hom(G378E, R398Q)로 명명하였다.The gene fragments obtained through the above process were cloned into the pDCM2 vector (Korean Publication No. 10-2020-0136813) digested with SmaI restriction enzyme using the Gibson assembly method to obtain a recombinant plasmid. Cloning was performed by mixing the Gibson assembly reagent and each gene fragment in a calculated molar number and then storing at 50°C for 1 hour. The constructed recombinant plasmid was named pDCM2-hom (G378E, R398Q).
상기에서 제작된 pDCM2-hom(G378E, R398Q) 벡터를 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주에 전기천공법으로 형질전환한 후, 2차 교차 과정을 거쳐 염색체 상에서 야생형 hom 유전자가 변이형 hom(G378E, R398Q) 유전자로 교체된 균주를 수득하였다. The pDCM2-hom (G378E, R398Q) vector constructed above was transformed into the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain by electroporation, and a second crossover process was performed to obtain a strain in which the wild-type hom gene was replaced with the mutant hom (G378E, R398Q) gene on the chromosome.
해당 유전자가 삽입된 상동재조합 업스트림 지역과 다운스트림 지역의 외부 부위를 각각 증폭할 수 있는 서열번호 45 및 서열번호 46의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR과 게놈 시퀀싱을 수행하여 해당 유전적 조작을 확인하였다.The genetic manipulation was confirmed by PCR and genome sequencing using primer pairs of SEQ ID NOs: 45 and 46, which can amplify external regions of the upstream and downstream regions of the homologous recombination region into which the gene was inserted, respectively.
여기에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 1과 같았다.The primer sequences used here were as shown in Table 1 below.
상기에서 수득한 형질전환 균주를 Cgl-HS-1로 명명하였다.The transformed strain obtained above was named Cgl-HS-1.
실시예 1-2. 리신-민감성 아스파르토키나아제 3(lysine-sensitive aspartokinase 3, LysC) 변이 균주 제작Example 1-2. Production of lysine-sensitive aspartokinase 3 (LysC) mutant strain
코리네박테리움 속 균주에 lysC 유전자의 발현 강화와 L-리신 및 L-호모세린에 대한 피드백 저해 해제를 위한 변이(L377K) 형질(대한민국 공개특허 제10-2019-0003019호)을 도입하고자 하였다. We aimed to introduce a mutation (L377K) trait (Korean Patent Publication No. 10-2019-0003019) to enhance the expression of the lysC gene and to relieve feedback inhibition of L-lysine and L-homoserine in a Corynebacterium strain.
먼저, 염색체상의 상동재조합이 발생하는 lysC 유전자 프로모터의 업스트림 지역과 lysC L377K 유전자 업스트림 지역 및 다운스트림 지역을 획득하였다. 구체적으로, 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 47 및 서열번호 48의 프라이머 쌍, 서열번호 49 및 서열번호 50의 프라이머 쌍 그리고 서열번호 51 및 서열번호 52의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 lysC 유전자 프로모터의 업스트림 지역, lysC L377K 유전자 다운스트림 지역 및 lysC L377K 유전자 업스트림 지역의 유전자 단편을 각각 획득하였다. First, the upstream region of the lysC gene promoter and the upstream and downstream regions of the lysC L377K gene where homologous recombination on the chromosome occurs were obtained. Specifically, PCR was performed using the genomic DNA of the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain as a template and the primer pairs of SEQ ID NO: 47 and SEQ ID NO: 48, the primer pairs of SEQ ID NO: 49 and SEQ ID NO: 50, and the primer pairs of SEQ ID NO: 51 and SEQ ID NO: 52 to obtain gene fragments of the upstream region of the lysC gene promoter, the downstream region of the lysC L377K gene, and the upstream region of the lysC L377K gene, respectively.
PCR 반응은 중합효소 SolgTM Pfu-X DNA 폴리머라제를 사용하여 95℃에서 5분간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 60℃에서 30초 어닐링, 72℃에서 60초 중합을 30회 반복한 후, 72℃에서 5분간 중합반응하는 조건으로 수행하였다.PCR reactions were performed using Solg TM Pfu-X DNA polymerase as the polymerase, denaturing at 95°C for 5 minutes, followed by 30 cycles of denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 60°C for 30 seconds, polymerization at 72°C for 60 seconds, and then polymerization at 72°C for 5 minutes.
상기의 과정으로 수득된 유전자 단편들을 SmaI 제한효소로 절단된 pDCM2 벡터에 깁슨 어셈블리 방법을 이용하여 클로닝하여 재조합 플라스미드를 획득하였다. 클로닝은 깁슨 어셈블리 시약과 각 유전자 단편들을 계산된 몰수로 혼합 후 50℃에 1시간 보존함으로써 수행하였다. 제작된 재조합 플라스미드를 pDCM2-_lysC L377K로 명명하였다. The gene fragments obtained through the above process were cloned into the pDCM2 vector digested with SmaI restriction enzyme using the Gibson assembly method to obtain a recombinant plasmid. Cloning was performed by mixing the Gibson assembly reagent and each gene fragment in a calculated molar amount and then storing it at 50°C for 1 hour. The constructed recombinant plasmid was named pDCM2-_lysC L377K.
상기에서 제작된 pDCM2-_lysC L377K벡터를 상기 실시예 1-1의 Cgl-HS-1 균주에 전기천공법으로 형질전환한 후, 2차 교차 과정을 거쳐 염색체 상에서 야생형 lysC 유전자가 변이형 lysC(L377K) 유전자로 교체된 균주를 수득하였다. The pDCM2-_lysC L377K vector constructed above was transformed into the Cgl-HS-1 strain of Example 1-1 by electroporation, and then a second crossover process was performed to obtain a strain in which the wild-type lysC gene on the chromosome was replaced with a mutant lysC (L377K) gene.
해당 유전자가 삽입된 상동재조합 업스트림 지역과 다운스트림 지역의 외부 부위를 각각 증폭할 수 있는 서열번호 53 및 서열번호 54의 프라이머를 이용한 PCR과 게놈 시퀀싱을 통해 해당 유전적 조작을 확인하였다.The genetic manipulation was confirmed by PCR using primers of SEQ ID NO: 53 and SEQ ID NO: 54 that can amplify external regions of the upstream and downstream regions of the homologous recombination site where the gene was inserted, respectively, and by genome sequencing.
여기에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 2과 같았다.The primer sequences used here were as shown in Table 2 below.
상기에서 수득한 형질전환 균주를 Cgl-HS-2로 명명하였다.The transformed strain obtained above was named Cgl-HS-2.
실시예 2. RhtA 변이 도입 균주 제작Example 2. Production of strain introducing RhtA mutation
실시예 2-1. RhtA 변이체 제작Example 2-1. Production of RhtA mutant
에러유발 PCR(error-prone PCR)에 사용할 주형(template) 제작하기 위해서 대장균(Escherichia coli) W3110 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 41 및 서열번호 42의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하여 RhtA을 코딩하는 야생형 rhtA 유전자 단편을 확보하였다. 또한, 대장균 W3110 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 43 및 서열번호 44의 프라이머 쌍을 이용하여 PCR을 수행하여 rhtB 유전자의 프로모터 단편을 확보하였다. To produce a template to be used in error-prone PCR, a wild-type rhtA gene fragment encoding RhtA was obtained by performing PCR using the genomic DNA of Escherichia coli W3110 strain as a template and the primer pair of SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42. In addition, a promoter fragment of the rhtB gene was obtained by performing PCR using the genomic DNA of E. coli W3110 strain as a template and the primer pair of SEQ ID NO: 43 and SEQ ID NO: 44.
PCR 반응은 중합효소 SolgTM Pfu-X DNA 폴리머라제를 사용하여 95℃에서 5분간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 60℃에서 30초 어닐링, 72℃에서 60초 중합을 30회 반복한 후, 72℃에서 5분간 중합반응하는 조건으로 수행하였다.PCR reactions were performed using Solg TM Pfu-X DNA polymerase as the polymerase, denaturing at 95°C for 5 minutes, followed by 30 cycles of denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 60°C for 30 seconds, polymerization at 72°C for 60 seconds, and then polymerization at 72°C for 5 minutes.
여기에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 3과 같았다.The primer sequences used here were as shown in Table 3 below.
상기에서 획득한 유전자 단편들을 SmaI 제한효소로 절단된 pCL1920 벡터(Nucleic Acids Rersearch, 18, (1990) 4631)에 깁슨 어셈블리 방법(DG Gibson et al., NATURE MEHSODS, VOL.6 NO.5, MAY 2009, NEBuilder HiFi DNA Assembly Master Mix)을 이용하여 클로닝하여 재조합 플라스미드 pCL1920-PrhtB_rhtA(wt)를 획득하였다. 클로닝은 깁슨 어셈블리 시약과 각 유전자 단편들을 계산된 몰수로 혼합 후 50℃에 1시간 보존함으로써 수행하였다.트레오닌/호모세린 배출 단백질을 코딩하는 야생형 rhtA 유전자에 임의 돌연변이(random mutagenesis) 유발 시스템를 위해 에러유발 PCR을 수행하였으며, 에러유발 PCR 수행 시 다각화 PCR 임의 돌연변이 키트(diversify PCR random mutagenesis kit, Takara)를 사용하였다. 변이 발생 비율(mutation rate) 조건 선정을 위해 MnSO4 첨가량에 따라 아래와 같이 두 가지 조건으로 에러유발 PCR을 수행하였다. 변이를 도입할 DNA 주형으로 pCL1920-PrhtB_rhtA(wt)를 사용하고 프라이머로 서열번호 41 및 서열번호 42의 프라이머 쌍을 사용하여 PCR을 수행하였다. PCR은 95℃에서 30초간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 55℃에서 30초 어닐링, 68℃에서 30초 중합을 25회 반복한 후, 68℃에서 60초간 중합반응하는 조건으로 수행하였다.The gene fragments obtained above were cloned into the pCL1920 vector (Nucleic Acids Rersearch, 18, (1990) 4631) digested with SmaI restriction enzyme using the Gibson assembly method (D. G. Gibson et al., NATURE MEHSODS, VOL.6 NO.5, MAY 2009, NEBuilder HiFi DNA Assembly Master Mix), obtaining the recombinant plasmid pCL1920-PrhtB_rhtA (wt). Cloning was performed by mixing the Gibson assembly reagent and each gene fragment in a calculated molar amount and then storing at 50°C for 1 hour. Error-prone PCR was performed to induce random mutagenesis in the wild-type rhtA gene encoding threonine/homoserine efflux protein, and a diversify PCR random mutagenesis kit (Takara) was used for error-prone PCR. In order to select the mutation rate conditions, error-prone PCR was performed under two conditions depending on the amount of MnSO 4 added, as follows. PCR was performed using pCL1920-PrhtB_rhtA (wt) as the DNA template to introduce mutations and the primer pair of SEQ ID NO: 41 and SEQ ID NO: 42 as primers. PCR was performed under the following conditions: denaturation at 95°C for 30 sec, followed by 25 cycles of denaturation at 95°C for 30 sec, annealing at 55°C for 30 sec, and polymerization at 68°C for 30 sec, and then polymerization at 68°C for 60 sec.
에러유발 PCR 수행을 위한 조성물의 조성은 하기 표 4와 같았다.The composition of the composition for performing error-inducing PCR was as shown in Table 4 below.
상기에서 획득한 에러유발 PCR 산물에 DpnI을 처리하여 주형 플라스미드를 제거한 DNA를 SmaI 제한효소로 절단된 pCL1920 벡터에 깁슨 어셈블리 방법을 이용하여 클로닝하여 재조합 변이 플라스미드 라이브러리 pCL1920-PrhtB_rhtA(mt)를 획득하였다. 변이 확인을 위해 시퀀싱을 수행한 결과 코딩서열(CDS)에 변이가 발생하여 RhtA 아미노산 서열 상 119번째 아미노산이 프롤린에서 트레오닌으로의 변이(P119T)를 포함하는 플라스미드를 확인하였고, 이를 pCL1920-PrhtB_rhtA(m7)로 명명하였다.The error-causing PCR product obtained above was treated with DpnI to remove the template plasmid, and the DNA was cloned into the pCL1920 vector digested with SmaI restriction enzyme using the Gibson assembly method to obtain a recombinant mutant plasmid library pCL1920-PrhtB_rhtA(mt). As a result of performing sequencing to confirm the mutation, a mutation was found in the coding sequence (CDS), and a plasmid containing a mutation (P119T) from proline to threonine at the 119th amino acid in the RhtA amino acid sequence was confirmed, and this was named pCL1920-PrhtB_rhtA(m7).
실시예 2-2. 코리네박테리움 속 균주 도입을 위한 RhtA 변이 플라스미드 제작Example 2-2. Production of RhtA mutant plasmid for introduction of Corynebacterium strains
코리네박테리움 속 균주에 상기 실시예 2-1에서 획득한 RhtA 변이를 도입하고자 rhtA 변이 플라스미드를 아래의 방법으로 제작하였다. To introduce the RhtA mutation obtained in Example 2-1 into a Corynebacterium strain, a rhtA mutation plasmid was constructed using the following method.
먼저, 상동재조합을 위해 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰(Corynebacterium glutamicum) ATCC13032 균주의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 57 및 서열번호 58의 프라이머 쌍과 서열번호 63 및 서열번호 64의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 Ncgl0998의 업스트림과 다운스트림 부위를 각각 증폭하였다. gapA 프로모터를 변이형 rhtA 유전자의 프로모터로 활용하기 위해 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032의 게놈 DNA를 주형으로 서열번호 59 및 서열번호 60의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 gapA 프로모터를 증폭하였다. 또한, 상기 실시예 2-1에서 획득한 야생형 플라스미드 pCL1920-PrhtB_rhtA 및 변이형 플라스미드 pCL1920-PrhtB_rhtA(m7)를 주형으로 서열번호 61 및 서열번호 62의 프라이머 쌍을 이용한 PCR을 수행하여 상기 실시예 2-1의 야생형 및 변이형 플라스미드로부터 각각의 야생형 및 변이형 rhtA의 단편을 증폭하여, rhtA 및 rhtA(m7) 단편을 획득하였다. First, for homologous recombination, PCR was performed using the genomic DNA of the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain as a template and the primer pairs of SEQ ID NOs: 57 and 58 and the primer pairs of SEQ ID NOs: 63 and 64 to amplify the upstream and downstream regions of Ncgl0998, respectively. In order to utilize the gapA promoter as a promoter of the mutant rhtA gene, PCR was performed using the genomic DNA of Corynebacterium glutamicum ATCC13032 as a template and the primer pairs of SEQ ID NOs: 59 and 60 to amplify the gapA promoter. In addition, PCR was performed using the primer pairs of SEQ ID NO: 61 and SEQ ID NO: 62, using the wild-type plasmid pCL1920-PrhtB_rhtA and the mutant plasmid pCL1920-PrhtB_rhtA(m7) obtained in the above Example 2-1 as templates, to amplify fragments of the wild-type and mutant rhtA from the wild-type and mutant plasmids of the above Example 2-1, respectively, thereby obtaining fragments of rhtA and rhtA(m7).
PCR 반응은 중합효소 SolgTM Pfu-X DNA 폴리머라제를 사용하여 95 ℃에서 5분간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 55℃에서 30초 어닐링, 72℃에서 60초 중합을 30회 반복한 후, 72℃에서 5분간 중합반응하는 조건으로 수행하였다.PCR reactions were performed using Solg TM Pfu-X DNA polymerase as the polymerase, with the following conditions: denaturation at 95°C for 5 minutes, 30 cycles of denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 30 seconds, polymerization at 72°C for 60 seconds, and then polymerization at 72°C for 5 minutes.
여기에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 5와 같았다.The primer sequences used here were as shown in Table 5 below.
상기의 과정으로 수득된 유전자 단편들을 SmaI 제한효소로 절단된 pDCM2 벡터에 깁슨 어셈블리 방법을 이용하여 클로닝하여 야생형 rhtA 또는 변이형 rhtA가 포함된 재조합 플라스미드를 획득하였다. 클로닝은 깁슨 어셈블리 시약과 각 유전자 단편들을 계산된 몰수로 혼합 후 50℃에 1시간 보존함으로써 수행하였다. 제작된 재조합 플라스미드 2종은 각각 pDCM2-PgapA_rhtA, pDCM2-PgapA_rhtA(m7) 로 명명하였다.The gene fragments obtained through the above process were cloned into the pDCM2 vector digested with SmaI restriction enzyme using the Gibson assembly method to obtain recombinant plasmids containing wild-type rhtA or mutant rhtA. Cloning was performed by mixing the Gibson assembly reagent and each gene fragment in a calculated molar number and then storing at 50°C for 1 hour. The two types of constructed recombinant plasmids were named pDCM2-PgapA_rhtA and pDCM2-PgapA_rhtA(m7), respectively.
실시예 2-3. RhtA 변이 도입 코리네박테리움 균주 제작Example 2-3. Production of Corynebacterium strains introducing RhtA mutations
상기 실시예 2-2에서 제작된 pDCM2-PgapA_rhtA, pDCM2-PgapA_rhtA(m7) 벡터를 상기 실시예 1-2의 Cgl-HS-2 균주에 각각 전기천공법으로 형질전환한 후, 2차 교차 과정을 거쳐 염색체 상에서 야생형 rhtA 또는 변이형 rhtA 유전자가 삽입된 각각의 균주를 수득하였다. 해당 유전자가 삽입된 상동재조합 업스트림 지역과 다운스트림 지역의 외부 부위를 각각 증폭할 수 있는 서열번호 55 및 서열번호 56의 프라이머 쌍을 이용한 PCR과 게놈 시퀀싱을 통해 해당 유전적 조작을 확인하였다.The pDCM2-PgapA_rhtA and pDCM2-PgapA_rhtA(m7) vectors constructed in the above Example 2-2 were each transformed into the Cgl-HS-2 strain of the above Example 1-2 by electroporation, and then, through a second crossing over process, each strain having a wild-type rhtA or mutant rhtA gene inserted on the chromosome was obtained. The genetic manipulation was confirmed through PCR using the primer pair of SEQ ID NOs: 55 and 56 capable of amplifying the external regions of the upstream and downstream regions of the homologous recombination region where the gene was inserted, and genome sequencing.
여기에서 사용된 프라이머 서열은 하기 표 6과 같았다.The primer sequences used here were as shown in Table 6 below.
상기에서 수득한 형질전환 균주를 각각 Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7)로 명명하였다.The transformed strains obtained above were named Cgl-HS-3 and Cgl-HS-3(m7), respectively.
실시예 2-4. RhtA 변이 도입 코리네박테리움 균주의 L-호모세린 생산능Example 2-4. L-homoserine production ability of Corynebacterium strains containing RhtA mutations
상기 실시예 1-2의 Cgl-HS-2 및 상기 실시예 2-3의 Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7) 균주들의 L-호모세린 생산량을 비교하기 위해 아래와 같은 방법으로 배양하였다. 구체적으로, 생산배지 25 ㎖을 함유하는 250 ㎖ 코너-바플 플라스크에 각 균주들을 접종하고, 30℃에서 24시간 동안 200 rpm에서 진탕 배양하였다. 배양 종료 후 HPLC로 L-호모세린의 생산량을 측정하고 CgI-HS-3 균주에 비해 어떻게 변화하였는지 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.In order to compare the L-homoserine production of the Cgl-HS-2 strains of Example 1-2 and the Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7) strains of Example 2-3, they were cultured using the following method. Specifically, each strain was inoculated into a 250 mL corner-baffle flask containing 25 mL of production medium, and cultured with shaking at 200 rpm at 30°C for 24 hours. After the culture was completed, the production of L-homoserine was measured by HPLC, and the results of how it changed compared to the CgI-HS-3 strain are shown in Table 7 below.
<생산배지 (pH 7.0)><Production medium (pH 7.0)>
포도당 45g, (NH4)2SO4 20 g, MgSO4·7H2O 1.2 g, KH2PO4 1.1 g, 바이오틴 900 ㎍, 티아민 염산염 4500 ㎍, 칼슘-판토텐산 4500 ㎍, CaCO3 30 g (증류수 1리터 기준)Glucose 45 g, ( NH4 ) 2SO4 20 g, MgSO4 · 7H2O 1.2 g, KH2PO4 1.1 g, biotin 900 μg, thiamine hydrochloride 4500 μg, calcium-pantothenic acid 4500 μg, CaCO3 30 g (based on 1 liter of distilled water)
(*100 g/g, %)L-homoserine yield
(*100 g/g, %)
상기 표 7와 같이, 상기 실시예 1-2의 Cgl-HS-2 균주는 0.3 g/L의 L-호모세린을 생산하였고, 상기 균주를 모균주로 하여 PgapA_rhtA 야생형 형질이 도입된 Cgl-HS-3 균주는 0.9 g/L의 L-호모세린을 생산하였다. 그리고 PgapA_rhtA 변이형 형질이 도입된 Cgl-HS-3(m7)는 각각 3.2 g/L, 3.0 g/L의 L-호모세린을 생산하였다. As shown in Table 7 above, the Cgl-HS-2 strain of Example 1-2 produced 0.3 g/L of L-homoserine, and the Cgl-HS-3 strain, into which the PgapA_rhtA wild-type trait was introduced using the strain as the parent strain, produced 0.9 g/L of L-homoserine. And Cgl-HS-3(m7) into which the PgapA_rhtA mutant trait was introduced produced 3.2 g/L and 3.0 g/L of L-homoserine, respectively.
L-호모세린 발효 수율은 PgapA_rhtA 야생형 형질이 도입된 Cgl-HS-3가 Cgl-HS-2 대비 1.2% 차이가 나는 반면, PgapA_rhtA 변이형 형질이 도입된 Cgl-HS-3(m7) 균주는 Cgl-HS-2 대비 5.4% 차이가 있어 그 발효 수율이 크게 증가하였다. 또한 Cgl-HS-2에 대한 Cgl-HS- Cgl-HS-3(m7)의 수율 증가율은 Cgl-HS-2에 대한 Cgl-HS-3의 수율 증가율 대비 약 4.5배 증가하였다. The fermentation yield of L-homoserine was significantly increased in Cgl-HS-3 strain with the PgapA_rhtA wild-type trait introduced compared to Cgl-HS-2, with a 1.2% difference, whereas in Cgl-HS-3(m7) strain with the PgapA_rhtA mutant trait introduced compared to Cgl-HS-2, the difference was 5.4%. In addition, the yield increase rate of Cgl-HS-Cgl-HS-3(m7) compared to Cgl-HS-2 was approximately 4.5 times higher than that of Cgl-HS-3 compared to Cgl-HS-2.
실시예 3. rhtA 포화 돌연변이 생성(Saturated mutagenesis)Example 3. Saturated mutagenesis of rhtA
상기 실시예 2-4에서 rhtA(P119T) 변이를 포함하는 Cgl-HS-3(m7) 균주가 야생형 rhtA를 발현하는 균주 대비 L-호모세린 생산능이 우수함을 확인한바, RhtA의 아미노산 서열에서 119번째 아미노산인 프롤린을 다른 아미노산으로 변이시켜 119번 위치의 L-호모세린 배출 개선 유효성에 대해서 검증하고자 하였다. RhtA의 아미노산 서열에서 119번째 아미노산인 프롤린을 프롤린 이외 19종의 다른 아미노산으로 변이하기 위해서 부위 특이적 돌연변이 생성(Site-Directed Mutagenesis)을 아래의 방법으로 수행하였다. In the above Example 2-4, it was confirmed that the Cgl-HS-3(m7) strain containing the rhtA(P119T) mutation had superior L-homoserine production ability compared to the strain expressing wild-type rhtA. Therefore, the effectiveness of improving L-homoserine excretion at position 119 by mutating proline, the 119th amino acid in the amino acid sequence of rhtA, to another amino acid was verified. Site-directed mutagenesis was performed by the following method to mutate proline, the 119th amino acid in the amino acid sequence of rhtA, to 19 other amino acids other than proline.
구체적으로, 상기 실시예 2-2의 pDCM2-PgapA_rhtA를 주형으로 하여 하기 표 8에 따라 PCR 조성물을 제조하여 PCR을 수행하였다. PCR은 95℃에서 5분간 변성 후, 95℃에서 30초 변성, 55℃에서 1분 어닐링, 68℃에서 10분 중합을 30회 반복하는 조건으로 수행하였다. PCR 수행 시 하기 표 9의 돌연변이 생성 프라이머(mutagenic primer) 세트를 이용하였다.Specifically, using pDCM2-PgapA_rhtA of Example 2-2 as a template, a PCR composition was prepared according to Table 8 below, and PCR was performed. PCR was performed under the conditions of denaturing at 95°C for 5 minutes, followed by 30 cycles of denaturing at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 1 minute, and polymerization at 68°C for 10 minutes. When performing PCR, the mutagenic primer set in Table 9 below was used.
P119EpDCM2-PgapA_rhtA
P119E
P119E FpDCM2-PgapA_rhtA
P119E F
P119E RpDCM2-PgapA_rhtA
P119E R
상기에서 획득한 유전자 단편들에 DpnI 제한효소 1㎕를 첨가한 후 37℃로 1시간 동안 처리하고, DpnI 처리된 각 유전자 단편들을 pDCM2 벡터에 깁슨 어셈블리 방법을 이용하여 클로닝하여 재조합 변이 플라스미드를 획득하였다. 재조합 플라스미드 DNA 3㎕을 DH5a 컴피턴트 셀(competent cell)에 형질전환하여 pDCM2-PgapA_rhtA 변이 플라스미드를 확보하였고 시퀀싱을 수행하여 상기 변이 플라스미드가 각각 rhtA(P119A), rhtA(P119C), rhtA(P119D), rhtA(P119E), rhtA(P119F), rhtA(P119G), rhtA(P119H), rhtA(P119I), rhtA(P119K), rhtA(P119L), rhtA(P119M), rhtA(P119N), rhtA(P119Q), rhtA(P119R), rhtA(P119S), rhtA(P119V), rhtA(P119W), rhtA(P119Y) 변이를 포함하는 것을 확인하였다.After adding 1 ㎕ of DpnI restriction enzyme to the gene fragments obtained above, treatment was performed at 37°C for 1 hour, and each gene fragment treated with DpnI was cloned into the pDCM2 vector using the Gibson assembly method to obtain a recombinant mutant plasmid. 3 ㎕ of the recombinant plasmid DNA was transformed into DH5a competent cells to obtain the pDCM2-PgapA_rhtA mutant plasmid, and sequence analysis was performed to determine that the mutant plasmids were rhtA(P119A), rhtA(P119C), rhtA(P119D), rhtA(P119E), rhtA(P119F), rhtA(P119G), rhtA(P119H), rhtA(P119I), rhtA(P119K), rhtA(P119L), rhtA(P119M), rhtA(P119N), rhtA(P119Q), rhtA(P119R), rhtA(P119S), rhtA(P119V), It was confirmed to contain rhtA(P119W) and rhtA(P119Y) mutations.
상기에서 제작된 pDCM2-PgapA_rhtA P119A, pDCM2-PgapA_rhtA P119C, pDCM2-PgapA_rhtA P119D, pDCM2-PgapA_rhtA P119E, pDCM2-PgapA_rhtA P119F, pDCM2-PgapA_rhtA P119G, pDCM2-PgapA_rhtA P119H, pDCM2-PgapA_rhtA P119I, pDCM2-PgapA_rhtA P119K, pDCM2-PgapA_rhtA P119L, pDCM2-PgapA_rhtA P119M, pDCM2-PgapA_rhtA P119N, pDCM2-PgapA_rhtA P119Q, pDCM2-PgapA_rhtA P119R, pDCM2-PgapA_rhtA P119S, pDCM2-PgapA_rhtA P119V, pDCM2-PgapA_rhtA P119W, pDCM2-PgapA_rhtA P119Y 벡터를 상기 실시예 2-3의 방법으로 Cgl-HS-3 균주에 각각 전기천공법으로 형질전환 후, 2차 교차 과정을 거쳐 염색체 상에서 변이형 rhtA 유전자 18종이 삽입된 각각의 균주를 수득하였다. 해당 유전자가 삽입된 상동재조합 업스트림 지역과 다운스트림 지역의 외부 부위를 각각 증폭할 수 있는 서열번호 83 및 서열번호 84의 프라이머 쌍을 이용한 PCR과 게놈 시퀀싱을 통해 해당 유전적 조작을 확인하였다.pDCM2-PgapA_rhtA P119A, pDCM2-PgapA_rhtA P119C, pDCM2-PgapA_rhtA P119D, pDCM2-PgapA_rhtA P119E, pDCM2-PgapA_rhtA P119F, pDCM2-PgapA_rhtA P119G , pDCM2-PgapA_rhtA P119H, pDCM2-PgapA_rhtA P119I, pDCM2-PgapA_rhtA P119K, pDCM2 -PgapA_rhtA P119L, pDCM2-PgapA_rhtA P119M, pDCM2-PgapA_rhtA P119N, The vectors pDCM2-PgapA_rhtA P119Q, pDCM2-PgapA_rhtA P119R, pDCM2-PgapA_rhtA P119S, pDCM2-PgapA_rhtA P119V, pDCM2-PgapA_rhtA P119W, and pDCM2-PgapA_rhtA P119Y were electroporated into the Cgl-HS-3 strain using the method of Example 2-3. After transformation by the law, each strain with 18 mutant rhtA genes inserted on the chromosome was obtained through a second crossover process. The external regions of the upstream and downstream regions of the homologous recombination region where the gene was inserted were amplified, respectively. The genetic manipulation was confirmed by PCR using primer pairs of sequence numbers 83 and 84 and genome sequencing.
상기에서 수득한 형질전환 균주를 각각 Cgl-HS-3(P119A), Cgl-HS-3(P119C), Cgl-HS-3(P119D), Cgl-HS-3(P119E), Cgl-HS-3(P119F), Cgl-HS-3(P119G), Cgl-HS-3(P119H), Cgl-HS-3(P119I), Cgl-HS-3(P119K), Cgl-HS-3(P119L), Cgl-HS-3(P119M), Cgl-HS-3(P119N), Cgl-HS-3(P119Q), Cgl-HS-3(P119R), Cgl-HS-3(P119S), Cgl-HS-3(P119V), Cgl-HS-3(P119W), Cgl-HS-3(P119Y)로 명명하였다.The transformed strains obtained above were Cgl-HS-3(P119A), Cgl-HS-3(P119C), Cgl-HS-3(P119D), Cgl-HS-3(P119E), Cgl-HS-3(P119F), Cgl-HS-3(P119G), Cgl-HS-3(P119H), Cgl-HS-3(P119I), Cgl-HS-3(P119K), Cgl-HS-3(P119L), Cgl-HS-3(P119M), Cgl-HS-3(P119N), Cgl-HS-3(P119Q), Cgl-HS-3(P119R), Cgl-HS-3(P119S), Cgl-HS-3(P119V), They were named Cgl-HS-3(P119W) and Cgl-HS-3(P119Y).
실시예 4. RhtA 변이 도입 코리네박테리움 균주의 L-호모세린 생산능Example 4. L-homoserine production ability of Corynebacterium strains containing RhtA mutations
상기 실시예 1-2의 Cgl-HS-2, 상기 실시예 2-3의 Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7) 및 상기 실시예 3에서 제작한 18종의 균주의 L-호모세린 생산량을 비교하기 위해 상기 실시예 2-4의 방법으로 배양하였다. 배양 종료 후 HPLC로 L-호모세린의 생산량을 측정하고 그 결과를 하기 표 10에 나타내었다.In order to compare the L-homoserine production of Cgl-HS-2 of the above Example 1-2, Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7) of the above Example 2-3, and 18 strains produced in the above Example 3, they were cultured using the method of the above Example 2-4. After the culture was completed, the production of L-homoserine was measured by HPLC, and the results are shown in Table 10 below.
상기 표 10와 같이, rhtA(P119A), rhtA(P119C), rhtA(P119D), rhtA(P119E), rhtA(P119F), rhtA(P119G), rhtA(P119H), rhtA(P119I), rhtA(P119K), rhtA(P119L), rhtA(P119M), rhtA(P119N), rhtA(P119Q), rhtA(P119R), rhtA(P119S), rhtA(P119V), rhtA(P119W), rhtA(P119Y)의 변이가 도입된 Cgl-HS-3 균주 19종은 모두 PgapA_rhtA 야생형 형질이 도입된 Cgl-HS-3 균주 대비 L-호모세린 발효 수율이 증가하였다. 이에 따라, RhtA의 아미노산 서열에서 119번째 아미노산인 프롤린이 프롤린 이외 19종의 다른 아미노산으로 변이된 RhtA를 발현하는 균주는 야생형 RhtA를 발현하는 균주 대비 L-호모세린 생산량이 우수함을 확인하였다.As shown in Table 10 above, all 19 Cgl-HS-3 strains with mutations of rhtA(P119A), rhtA(P119C), rhtA(P119D), rhtA(P119E), rhtA(P119F), rhtA(P119G), rhtA(P119H), rhtA(P119I), rhtA(P119K), rhtA(P119L), rhtA(P119M), rhtA(P119N), rhtA(P119Q), rhtA(P119R), rhtA(P119S), rhtA(P119V), rhtA(P119W), and rhtA(P119Y) had the PgapA_rhtA wild-type trait introduced. The L-homoserine fermentation yield increased compared to the Cgl-HS-3 strain. Accordingly, it was confirmed that the strain expressing RhtA in which proline, the 119th amino acid in the amino acid sequence of RhtA, was mutated to 19 other amino acids other than proline, had a superior L-homoserine production compared to the strain expressing wild-type RhtA.
실시예 5. Example 5. RhtA 변이 도입 코리네박테리움 균주의 트레오닌 생산능Threonine production capacity of Corynebacterium strains introducing RhtA mutation
상기 실시예 1-2의 Cgl-HS-2, 상기 실시예 2-3의 Cgl-HS-3, Cgl-HS-3(m7) 균주의 트레오닌 생산량을 비교하기 위해 상기 실시예 2-4의 방법으로 배양하였다. 배양 종료 후 HPLC로 트레오닌의 생산량을 측정하고 그 결과를 하기 표 11에 나타내었다.In order to compare the threonine production of the Cgl-HS-2 strain of Example 1-2, the Cgl-HS-3 strain of Example 2-3, and the Cgl-HS-3(m7) strain, they were cultured using the method of Example 2-4. After the culture was completed, the threonine production was measured by HPLC, and the results are shown in Table 11 below.
상기 표 11과 같이, P119T 변이가 도입된 Cgl-HS-3(m7) 균주는 PgapA_rhtA 야생형 형질이 도입된 Cgl-HS-3 균주 대비 트레오닌 발효 수율이 증가하였다. 이에 따라, RhtA의 아미노산 서열에서 119번째 아미노산인 프롤린이 다른 아미노산으로 변이된 RhtA를 발현하는 균주는 야생형 RhtA를 발현하는 균주 대비 트레오닌 생산량이 우수함을 확인하였다.As shown in Table 11 above, the Cgl-HS-3(m7) strain into which the P119T mutation was introduced showed an increased threonine fermentation yield compared to the Cgl-HS-3 strain into which the PgapA_rhtA wild-type trait was introduced. Accordingly, it was confirmed that the strain expressing RhtA in which proline, the 119th amino acid in the amino acid sequence of RhtA, was mutated to another amino acid had a superior threonine production compared to the strain expressing wild-type RhtA.
이상의 설명으로부터, 본 출원이 속하는 기술분야의 당업자는 본 출원이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 출원의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 출원의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present application belongs will be able to understand that the present application can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. In this regard, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present application should be interpreted as including all changes or modified forms derived from the meaning and scope of the patent claims described below rather than the above detailed description and their equivalent concepts within the scope of the present application.
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Claims (10)
A mutant threonine/homoserine exporter protein in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of sequence number 1 is substituted with another amino acid.
A mutant threonine/homoserine excretion protein, wherein in claim 1, the other amino acid is an amino acid selected from the group consisting of threonine, alanine, cysteine, aspartic acid, glutamic acid, phenylalanine, glycine, histidine, isoleucine, lysine, leucine, methionine, asparagine, glutamine, arginine, serine, valine, tryptophan, and tyrosine.
A polynucleotide encoding a mutant threonine/homoserine exporter protein of any one of claims 1 or 2.
A microorganism comprising at least one selected from the group consisting of a mutant threonine/homoserine exporter protein in which the amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of sequence number 1 is substituted with another amino acid; a polynucleotide encoding the same; or a vector comprising the same.
In claim 4, the microorganism has increased L-amino acid production ability compared to a microorganism comprising a wild-type threonine/homoserine excretion protein having the amino acid sequence of sequence number 1 or a polynucleotide encoding the same.
A microorganism, in claim 4, wherein the L-amino acid is at least one selected from the group consisting of L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, L-methionine, and L-threonine.
In claim 4, the microorganism is a microorganism of the genus Corynebacterium.
In claim 7, the microorganism of the genus Corynebacterium is Corynebacterium glutamicum.
A method for producing L-amino acid, comprising the step of culturing a microorganism including at least one selected from among a mutant threonine/homoserine export protein in which an amino acid corresponding to position 119 in the amino acid sequence of sequence number 1 is substituted with another amino acid; a polynucleotide encoding the same; or a vector including the same;
A method in claim 9, wherein the L-amino acid is at least one selected from the group consisting of L-homoserine, O-acetyl-L-homoserine, O-succinyl-L-homoserine, L-methionine, and L-threonine.
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