출아효모에서 xylitol dehydrogenase (XYL2)의 최적 생산을 위한 발현 시스템 구축

정회명; 김연희

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자료유형: 학술저널

저자정보: 정회명 (Dong-Eui University) 김연희 (Dong-Eui University)

저널정보: 한국생명과학회 생명과학회지 생명과학회지 제27권 제12호

발행연도: 2017.12

수록면: 1,403 - 1,409 (7page)

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본 연구에서는 lignocellulosic biomass (xylose)의 부가가치를 높이고 효율적인 활용을 위해 xylitol dehydrogenase를 Saccharomyces cerevisiae 숙주세포에서 분비 생산하고자 하였다. 먼저 S. cerevisiae와 Pichia stipitis유래 XYL2 유전자(S.XYL2 and P.XYL2 gene)의 발현 시스템을 구축하기 위하여 GAL10 promoter와 ADH1 promoter하류에 각각 mating factor α (MFα) signal sequence와 XYL2유전자를 가진 pGMFα-S.XYL2, pGMFα-P.XYL2, pAMFα-S.XYL2와 pAMFα-P.XYL2 plasmid를 구축하였다. 각각의 plasmid는 S. cerevisiae SEY2102△trp1 균주에 형질전환되었고, 생산된 xylitol dehydrogenase의 활성을 조사해 본 결과, GAL10 promoter가 ADH1 promoter보다 XYL2유전자의 발현에 더욱 적합함을 확인 할 수 있었다. 또한 P. stipitis 유래의 xylitol dehydrogenase효소 활성이 S. cerevisiae 유래의 효소 활성보다 2배 이상 더 높았으며, 활성의 증가를 위해 두 유전자 모두 cofactor로 NAD+에 의존한다는 것을 확인하였다. 재조합 유전자가 가지는 분비서열에 의해 SEY2102△trp1/pGMFα-P.XYL2 균주에서 xylitol dehydrogenase의 약 77%는 periplasmic space로 분비 발현되었음을 알 수 있었다. 또한 재조합 xylitol dehydrogenase의 효율적인 생산을 위해 탄소원의 영향을 조사해본 결과, glucose 단독보다 glucose와 xylose를 혼합 배양한 경우에서 효소활성이 최대 41% 정도 증가되었음을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 최적화한 발현 시스템 및 배양 조건은 xylose 뿐만 아니라 다양한 biomass를 이용한 유용물질 생산을 위한 관련 단백질의 발현 분비시스템 구축 및 대량생산에도 응용될 수 있을 것이라 생각된다.

#Pichia stipitis #promoter strength #Saccharomyces cerevisiae #secretion production #xylitol dehydrogenase

참고문헌 (26)

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Arsenis, C. and Touster, O. 1969. Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-linked xylitol dehydrogenase in guinea pig liver cytosol. J. Biol. Chem. 244, 3895-3899. Batt, C. A., Caryallo, S., Easson, D. D., Akedo, M. and Sinskey, A. J. 1986. Direct evidence for a xylose metabolic pathway in Saccharomyces cerevisiae. Biotechnol. Bioeng. 28, 549-553. Bradford, M. M. 1976. Rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Anal. Biochem. 72, 248-254. Deng, X. X. and Ho, N. W. 1990. Xylulokinase activity in various yeasts including Saccharomyces cerevisiae containing the cloned xylulokinase gene. Appl. Biochem. Biotechnol. 24/25, 193- 199. Eliasson, A., Christensson, C., Wahlbom, C. F. and Hahn- Hagerdal, B. 2000. Anaerobic xylose fermentation by recombinant Saccharomyces cerevisiae carrying XYL1, XYL2, and XKS1 in mineral medium chemostat cultures. Appl. Environ. Microbiol. 66, 3381-3386.

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정회명

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