WO2013180488A1 - Light-inducible promoter and gene expression system containing same - Google Patents
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- WO2013180488A1 WO2013180488A1 PCT/KR2013/004762 KR2013004762W WO2013180488A1 WO 2013180488 A1 WO2013180488 A1 WO 2013180488A1 KR 2013004762 W KR2013004762 W KR 2013004762W WO 2013180488 A1 WO2013180488 A1 WO 2013180488A1
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- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/02—Preparation of peptides or proteins having a known sequence of two or more amino acids, e.g. glutathione
Definitions
- the present invention was made by the task number 2011-0031999 under the support of the Ministry of Education, Science and Technology, and the research management specialized agency of the task is the Korea CO2 Collection and Treatment Research and Development Center,
- the present invention relates to a novel promoter, and more particularly to a light inducible promoter and a gene expression system comprising the same.
- microalgae have problems in transformation techniques such as low transformation efficiency and low expression efficiency of introduced genes.
- Promoter derived from Chlamydomonas algae published in Schroda et al. Is a fusion of two different promoters and is a promoter that mainly induces gene expression by thermal stratification. In the case of using the promoter, if heat is added to induce the expression of a gene, there is a problem that can give rise to the growth or metabolism of the bird.
- Promoter derived from Dunalella genus alga published in Li et al. Is a promoter that induces the expression of genes under high salt conditions (2M NaCl).
- the promoter is only applicable to basophilic species, there is a narrow range of applications.
- one aspect of the present invention is SEQ ID NO:
- a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence described as 12.
- another aspect of the present invention to achieve the above object provides an expression vector comprising the photo-inducible promoter, and a transformant transformed with the expression vector.
- an expression construct operably linked to a gene encoding a foreign protein to a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12,
- An expression vector including a truck, and a transformant transformed with the expression vector are provided.
- another aspect of the present invention to achieve the above object is the step of culturing the transformant; And it provides a method for producing a foreign protein comprising the step of irradiating the cultured transformant with light.
- the light inducible promoter of the present invention induces gene expression by irradiation of light and regulates the expression level of the gene according to the light intensity, it is possible to easily control the expression of the gene without burdening the growth or metabolic process of the organism. There is a wide range of advantages that can be applied to various kinds of organisms.
- La and lb are nucleotide sequence analysis results of a P GEM (R) -T easy vector cloned with LSIP_P in Example ⁇ 1-2> of the present invention.
- the shaded portion of gray represents the first axon
- nucleotide sequence of the remainder except for the shaded portion of gray is the nucleotide sequence of! ⁇ !?.
- bar represents the nucleotide sequence of Dunalella haevil (Zte // e // a bardawil) ⁇ cbr promoter;
- sp shows the nucleotide sequence of! ⁇ ? of Dunaliella sp.
- 3 is a vector map of pN7-AR_P-LUC—TPsaD, which is an expression vector for chlamidomonas,
- the nic7 gene represents the quinolinate synthetase gene which acts as a selection marker upon transformation
- AR-P represents a recombinant promoter from Chlamydomonas
- Renilla lucif erase CDS represents a gene encoding an enzyme that causes light to be degraded while cleaving a substrate (Coelenterazine);
- PsaD-T represents the terminator portion of the PsaD gene from Chlamydomonas.
- 4 is a vector map of an expression vector in which 1LSIP_P, 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P, or Bar-CBR_P is inserted into a region from which AR_P is removed in pN7-AR- P-LUC-TPsaD of FIG.
- Figure 5 Isolates from transformants introduced pN7-lLSIP_P-LUOTPsaD, P N7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-17LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-Bar_CBR_P—LUC-TPsaD
- a gel photograph confirming whether the vectors were normally introduced by performing PCR on genomic DNA and confirming that respective bands corresponding to the 936 bp luciferase gene were detected.
- + And-mean the plasmid vector used for transformation and the original Chlamydomonas without transformation;
- 1 to 6 are 1LSIP_P, 7 to 12 are 4LSIP_P, 13 to 18 are 8LSIP_P, 19 to 24 are 17LSIP_P, and 25 to 30 are Bar-CBR ⁇ P, respectively.
- 1LSIP_P It is a graph measuring the expression level according to the light intensity of luciferase which is controlled by 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P and Bar-CBR_P.
- Luminescence ratio is a graph measuring the expression ratio according to the irradiated light intensity of luciferase under the control of 4LSIP_P, 8LSIP ⁇ P, 17LSIP_P and Bar-CBR_P.
- Luminescence Amount) I (luminescence amount in cancer treated cells).
- dunaliella ⁇ ⁇ . DimalieUa sp. Is renamed from the existing Kim et al. CPhycological Research 2010; 58: 17-28), and the typical Dunaliella salina 3 ⁇ 4 / 7M // e // a salina) is newly renamed Meaning a bird in the genus of two nalellia, it is a species of the same species as the conventional dunaliella salina (Z1 ⁇ 22a / / e / / a sa / /).
- the term 'LSIP Lignt and Salt Inducible Protein is a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO. 3 derived from DunalieHa sp., And described by Kim et al. (Phyco logical Research 2010; 58: 17-28). It is known in the literature as the cbr protein (carotenoid biosynthesis related protein). Kim et al.
- the protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is Dunalella salina (Z3 ⁇ 4 / y // e // a salina), algal in another Dunaliella genus and Dunalella haevil 0 -3 // e // 3 bardawil), such as cbr protein and shows a high homology of about 80%, it is named cbr protein.
- the Dunaliella sp. 3 ⁇ 47 / // e // a sp.) Species that do not accumulate carotenoids, especially Dunaliella sp. Dunaliala sp.
- the protein of SEQ ID NO: 3 is renamed as Lignt and Salt Inducible Protein (LSIP), and it is defined as distinguished from the cbr proteins of D. salina and D. bardawi 1.
- LSIP Lignt and Salt Inducible Protein
- promoter refers to a DNA sequence that regulates the expression of a gene encoding a foreign protein operably linked in a particular host cell.
- the expression vector which is referred to in the present invention, is a vector capable of expressing a foreign protein of interest in a host cell, and means a vector including essential regulatory elements operably linked to express a gene insert.
- Suitable expression vectors include signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion in addition to expression control sequences such as promoters, operators, initiation codons, termination codons, polyadenylation Sig 3 ⁇ 4 and enhancers and can be prepared in various ways depending on the purpose. .
- the vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods thereof are described in Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001). Hereinafter, the present invention will be described in detail.
- One aspect of the invention is Dunaliella sp. Comprising a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18. Provide a derived promoter.
- the Dunaliella sp of the present invention comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18.
- the promoter comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18 of 100 bp in length.
- the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18 induces and enhances the 'expression' of the gene downstream of that, ie, the gene encoding the foreign protein operably linked to the 3 'end of the nucleotide sequence.
- the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 is only a minimum unit of a promoter having the property of inducing and enhancing the expression of such genes, and the sequence of the promoter is not limited to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18.
- the promoter may be a nucleotide sequence of 100 bp to 2084 bp in length selected from the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4, to include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18.
- the promoter may be a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 12 having a length of 439 bp, a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 1 having a length of 845 bp, or a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 2 having a length of 1702 bp. It may include.
- the promoter is derived from Dunaliella sp. // e / / a sp.), Preferably present upstream of the gene encoding the LSIP protein of Dunaliella sp., But is not limited thereto. . Thus, all naturally occurring or artificially synthesized nucleotide sequences can be used as the promoter.
- the expression vector P N7-lLSIP_P having a map as shown in FIG. -LUC-TPsaD was prepared, and the transformant was prepared by introducing the expression vector into Chlamymonas reinhardtii JL173 cells, which is a heterogeneous heterodyne with Dunaliella sp., Derived from 1LSIPJ 3 . .
- the transformant is treated with cancer or irradiated with a light of luminous intensity 30, 300 or 600 ⁇ photon / m 2 / s, respectively, and whether the expression of the reporter gene luciferase and the luminescence ratio ( luminescence ratio) was measured.
- the reporter gene luciferase was irradiated with light under 1SLIPSL P of the present invention and Regardless of the light intensity, light was expressed only in the irradiated transformants (see Table 3 and FIG. 6).
- nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 of the present invention is a basic unit having promoter activity and is stable and highly efficient for a foreign gene operably linked downstream of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 above. It can be seen that can be expressed as.
- Another aspect of the invention provides a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12.
- another aspect of the present invention provides an expression vector comprising the light inducible promoter, and a transformant transformed with the expression vector.
- the light inducible promoter of the present invention comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12.
- the promoter comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12 of 439 bp in length.
- the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 is based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 having a promoter activity, the promoter activity represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 in the 5 'portion of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18
- An additional 339 bp long nucleotide sequence that can be adjusted according to the intensity of light to be irradiated is included.
- the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12 induces expression of a gene encoding a foreign protein operatively linked downstream thereof, ie, to the 3 'end of the nucleotide sequence by irradiation of light, in particular at the intensity of the light to be irradiated. Accordingly, the expression level of the gene encoding the foreign protein is adjusted.
- the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 12 is only a minimum unit of a promoter having a property of controlling the degree of gene expression linked downstream thereof according to the light intensity as described above, and the sequence of the promoter It is not limited to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12.
- the promoter is set forth in SEQ ID NO: 4 In the nucleotide sequence, it may be a nucleotide sequence of 439 bp to 2084 bp in length selected to include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12. As an example, the promoter may be composed of a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 1 having a length of 845 bp or a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 2 having a length of 1702 bp.
- the promoter is Dunaliella sp. 723 /// a sp.), But is preferably present upstream of the gene encoding the LSIP protein of Dunaliella sp., But is not limited thereto. Thus, all naturally occurring or artificially synthesized nucleotide sequences can be used as the promoter.
- the photoinducible promoter may be included in an expression vector to optically regulate expression of a gene encoding a foreign protein operably linked downstream of the promoter.
- the expression vector may further include a multiple cloning site (MCS) through which a gene encoding a foreign protein can be operably inserted into the promoter. By using the multicloning region, a gene encoding a foreign protein can be easily inserted into the expression vector.
- MCS multiple cloning site
- the expression vector may further include a selection marker for selecting a host cell containing the vector.
- the selection marker may be any type of selection marker known in the art, and antibiotic resistance genes, light emitting genes, and quinolinate synthetase genes may be used, but is not limited thereto.
- the expression vector may be the introduction of the light inducible promoter in all conventional expression vectors, it may be a recombinant expression vector artificially designed by a known method.
- the expression vector may be prepared by introducing the light inducible promoter according to a method well known to those skilled in the art.
- the vector for the production of the expression vector may be used as long as it can introduce the light inducible promoter, and may be a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector and a viral vector. In particular, it is desirable to use vectors that are stable in host cells, such as microalgae or higher plants, and that have a high copy number.
- the expression vector may be introduced into a host cell to transform the host cell into the expression vector.
- the transformation can be easily performed by those skilled in the art by a conventionally known transformation technique
- the transformation technique is a protoplast using a transformation method using glass beads, calcium / polyethylene glycol method known by Kindle (1990) Transfection, electroporation, microinjection, particle bombardment, electrophration, Agrobacterium-mediated methods, gene guns or physical introduction methods.
- the transformation technique may be performed by those skilled in the art as appropriately selected according to the type and characteristics of the host cell.
- the host cell for transforming the expression vector is preferably a microalgae or a higher plant, and more preferably, chlamidomonas or dunnaliline, but not limited thereto, and may recognize the promoter of the present invention.
- RNA polymerase All cells with RNA polymerase can be used.
- 4LSIP_P a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12, 8LSIP_P, a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and 17LSIP_P, a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, respectively luciferase (l uc if erase) the expression vector pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-8LSIP_P -LUC-TPsaD and pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD having a map as to possibly connect the gene activated, and Figure 4 The three expression vectors, pN7-4LSIP_P-LUOTPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7, were prepared and cloned from the two species Klimidomonas Reinhardty Al) human cells, which are heterogeneous with
- Transformants were prepared by introducing -17LSIP_P-LUC-TPsaD, respectively. Then, the transformant was treated with cancer or irradiated with light of 30, 300 or 600 ⁇ photon / m 2 / s of light, respectively, to determine whether the reporter gene luciferase was expressed and the luminescence ratio. . As a result, the reporter gene luciferase was expressed only in the light irradiated transformant, and as the light intensity of the irradiated light was increased, it was confirmed that high luminescence ratio was shown (see FIG. 6 and Table 2).
- nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12 and the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 comprising the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 12 show activity of the light inducible promoter.
- the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 12 serves as the minimum unit of the light inducible promoter activity as described above, and in the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 4, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 is selected to be included It can be seen that nucleotide sequences of various lengths also have the activity of such light inducible promoters.
- the LSIP_P has been found to be able to optically control the expression of genes encoding foreign proteins in heterogeneous organisms other than the birds of the genus Denaliella from which the LSIP_P is derived, and are widely applied to various species of organisms. It can be seen that.
- Another aspect of the invention is an expression construct comprising an expression construct operably linked to a nucleotide sequence encoding a foreign protein to a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12, an expression vector comprising said expression construct , And transformants transformed with the expression vector.
- another aspect of the present invention comprises the steps of culturing the transformant; And it provides a method for producing a foreign protein comprising the step of irradiating the cultured transformant with light.
- the expression construct of the present invention comprises a light inducible promoter comprising a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 and a gene encoding a foreign protein operably linked to the light inducible promoter.
- the light inducible promoter is the same as described in the item ". Light inducible promoter.” Thus, the descriptions of the light inducible promoters and the item will be omitted. In the following, only the configuration specific to the expression construct will be described.
- the foreign protein refers to a protein to be produced, and may be any kind of protein in which the nucleotide sequence of the gene is known.
- the foreign protein may be a hormone, a hormonal analog, an enzyme, an enzyme inhibitor, a signaling protein or a part thereof, an antibody or a part thereof, a short chain antibody, affibody, a peptide aptamer, a binding protein or a binding domain thereof, an antigen, an adhesion protein, Structural proteins, regulatory proteins, toxin proteins, cytokines, transcriptional regulators, and blood coagulation factors.
- the gene encoding the foreign protein is operably linked to the light inducible promoter.
- the operably linked means that the expression of the foreign protein is linked such that it can be regulated by the activity of the photoinducible promoter.
- the expression construct formed by operably linking a gene encoding a foreign protein to the light inducible promoter becomes an expression cassette functioning as a unit for expressing the gene encoding the foreign protein.
- the expression construct of the invention further comprises a terminator sequence downstream of the nucleotide sequence encoding the foreign protein.
- Terminator sequences ie, poly A signal sequences
- PsaD-T PsaD from Chlamydomonas
- the expression construct may be included in an expression vector to optically control the expression of the gene encoding the foreign protein.
- the transformant comprising the expression construct is algae, specifically green algae, for example green algae such as Dunaliella, Chlamydomonas and the like.
- the expression vector including the expression construct may be introduced into a host cell, and the host cell may be transformed into the expression vector.
- the transformant formed as described above can be used for the production of the foreign protein.
- the foreign protein production method of the present invention comprises the steps of 1) culturing the transformant; And 2) irradiating the cultured transformant with light.
- the culturing of step 1) may be appropriately performed by those skilled in the art by varying a culture method, a culture medium, and culture conditions according to the type and characteristics of the transformant.
- step 2 induces the expression of a gene encoding a foreign protein in the transformant cultured in step 1), wherein the gene is regulated by the activity of a light inducible promoter.
- the light of step 2) may be appropriately selected by those skilled in the art according to a target production amount of a foreign protein, and the light intensity of the irradiated light may be 10 to 1000 umol photon / mVs, but is not limited thereto.
- the light of step 2) may be appropriately selected by the person skilled in the art according to the target production amount of the foreign protein, the irradiation time of the light may be 1 to 5 hours, but is not limited thereto.
- the foreign protein production method may further comprise the step of separating the foreign protein expressed from the transformant 3).
- the light-inducible promoter LSIP_P was converted to pGEM (R) -T easy vector (GenoWalker TM Universal Kit (Cat. # 638904) (CI ontech, USA) according to the manufacturer's protocol. Promega, USA) to prepare pGEM (R) -T-LSIP_P.
- nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 6 and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 7 were used as GSPKgene specific primer 1) and GSP2 (gene specific primer 2), respectively. .
- nucleotide sequence analysis includes GSP1 of SEQ ID NO: 6 and GSP2 of SEQ ID NO: 7, and the Genome Walker TM
- nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 5 was cloned into the pGEM (R) -T easy vector (FIGS. La and lb). From the above nucleotide sequence analysis, the sequence present upstream of the first axon sequence of LSIP in the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 5 becomes the nucleotide sequence of LSIP_P, and finally, LSIP_P is described in SEQ ID NO: 4 was identified as having a nucleotide sequence.
- Chlamydomonas rain hard tea ((/ a77J3 ⁇ 41 ⁇ 270 / S reinhardtin ⁇ expression system was used.
- pN7-AR_P-LUC-TPsaD an expression vector for chlamidomonas developed by the present inventors, was used.
- the pN7—AR_P-LUC-TPsaD is represented by SEQ. It has a nucleotide sequence and consists of a map as shown in FIG. 3.
- pN7 having a map as shown in FIG. 4 by removing AR_P from the pN7-AR_P-LUC-TPsaD using Xbal and EcoRI restriction enzymes and inserting the obtained 1LSIP ⁇ P into the site where the AR_P was removed -lLSIP_P-LUC-TPsaD expression vector was prepared.
- AR_P was removed from the pN7—AR_P-LUC-TPsaD using Xbal and EcoRI restriction enzymes, and the 8LSIP ⁇ P obtained above was inserted into the site where the AR_P was removed, thereby providing a pN7- having a map as shown in FIG. 4.
- An 8LSIP_P-LUC-TPsaD expression vector was prepared.
- AR_P was removed from the pN7-AR_P-LUC-TPsaD by using Xbal and EcoRI restriction enzymes, and the 17LSIP_P obtained above was inserted into the site where the AR_P was removed, thereby having pN7-17LSIP_P having a map as shown in FIG. 4.
- -A LUC-TPsaD expression vector was prepared.
- Expression vector pN7-lLSIP prepared in Example 2—P-LUC-TPsaD, P N7-
- each C. reinhardtii CC620 and C. reinhardtii CC621 cells cultured in TAP liquid medium having the composition of Table 1 below were plated on TAP solid medium at a concentration of about 1 ⁇ 10 6 cells / plate, and cultured for 1 week. Then, the cultured cells were incubated in TAP liquid medium without a nitrogen source for 5 hours.
- Expression vector pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD pN7- prepared in Example 2, according to a method established in the conventional Kindle et al. (Proc. Natl Acad. Sci. USA 1990; 87: 1228-1232) 4LSIP_P-LUC—TPsaD, P N7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD were introduced into Chlamydoiwnas reinhardtii JL173) cells. Specifically, obtained by centrifugation (..
- TAP liquid medium 5 ⁇ and 100 of 20% PEGCpolyethylene glycol) 8000 was added and vortexed for 25 seconds, and then TAP liquid medium was further added and centrifuged to obtain cells.
- the cells obtained as described above are resuspended in 10 TAP liquid medium and centrifuged to reacquire the cells.
- the cells reacquired as above were resuspended in 0.3 ⁇ of TAP liquid medium.
- add 0.5% agarose, heat and cool to 45 ° C in TAP medium add the resuspended cells and mix well.
- the cells were then hardened by plating on TAP solid medium to which 1 ppm of 3-acetylpyridine (Sigma, USA) was added and incubated for 5-7 days.
- PN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD transformed normally selected in Example ⁇ 3-2>
- pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD Were obtained by culturing the transformants normally introduced with P N7-17LSIP_P-LUC-TPsaD and culturing them to the logarithmic growth stage in TAP liquid medium, and then DNeasy plant mini kit (69104) (QIAGEN, USA Genomic DNA was isolated using the protocol provided by the manufacturer.
- the converters each contain a TAP liquid medium While dividing and incubating in three test tubes, the test tubes were dark-treated or irradiated with light of 30, 300 or 600 umol photon / m 2 / s for about 3 hours.
- the transformant was obtained, and lucifer with Luminometer (GloMax TM 20/20) (Pr omega, USA) according to the protocol provided by the manufacturer using Renilla Lucif erase assay kit (E2810) (Promega, USA). The amount of luminescence of luciferase was measured. In order to analyze the degree of luciferase expression at each intensity, the luminescence of the transformant treated with the luminescence of the transformant irradiated with light of 0, 30, 300 or 600 umol photon / mVs The luminescence ratio was compared by dividing by (luminescence).
- the reporter gene luciferase showed high luminescence regardless of the light intensity irradiated downstream of 1LSIP_P.
- luciferase a reporter gene, showed higher luminescence as the intensity of light irradiated downstream of 4LSIP_P, 8LSIP_P and 17LSIP_P increased, with weak intensity of light (0 or 30 umol P hoton / m 2 / s) and strong The difference in the emitted luminescence ratio was large in the light of intensity (300 or 600 umol photon / m 2 / s) (Tables 2, 6 and 7).
- 1LSIP 'P having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 is a basic unit for LSIP_P of the present invention to have promoter activity. Accordingly, the LSIP_P of the present invention, such as 4LSIP_P, 8LSIP_P, or 17LSIP_P, in which some nucleotide sequences are added at the 5 'end of the 1LSIP_P, regulates the expression of a gene linked downstream thereof depending on the light intensity to be irradiated. It can be seen.
- PN7-Bar-CBR_P-LUOTPsaD transformant screened as described above, pN7-lLSIPLS P-LUC-TPsaD transformant screened in Example ⁇ 3-2>, pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD transformant treatment of the test tubes with cancer or 30 or 300 by dividing the pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD transformant and the pN 17LSIP ⁇ P-LUC-TPsaD transformant into several test tubes each containing a TAP liquid medium. The light of ymol photon / m 2 / s was irradiated for about 3 hours.
- the transformant was obtained and lucifered with Luminometer (GloMax TM 20/20) (Promega, USA) according to the protocol provided by the manufacturer using Renilla Luc if erase assay kit (E2810) (Promega, USA).
- the amount of luminescence of luciferase was measured.
- the luminescence of the transformants irradiated with light of 300 umol photon / m 2 / s was measured for 30 ymol photon / m 2 / s of the transformants. The luminescence ratio was compared by dividing by luminescence.
- the reporter gene luciferase showed a more stable and constant expression pattern under the 1LSIP_P of the present invention than under the Dunaliella hambil-derived cbr promoter (Table 3 and FIG. 6).
- cinna promoter derived from Dunaliella haebil showed a large variation in promoter activity for each clone.
- the 1LSIP_P promoter was found to exhibit a constant level of promoter activity per clone.
- the reporter gene luciferase than Dunalielli sp. Higher luminescence ratios were shown under derived LSIP_P (4LSIP_P, 8LSIP_P and 17LSIIP_P) (Table 3 and FIG. 7). This is Dunaliella Esp. Derived LSIP_P reacted more sensitively to the light intensity irradiated than Dunaliella hamvil derived cbr promoter, thereby regulating the expression of luciferase.
- LSIP_P of the present invention is based on the base of 1LSIP_P having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18, which shows a more stable promoter activity than that of the Dunaliella hamville-derived cbr promoter. It can be seen that it is more sensitive to light intensity than a promoter and regulates the expression of genes linked downstream more sensitively.
- Table 3 shows a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18, which shows a more stable promoter activity than that of the Dunaliella hamville-derived cbr promoter. It can be seen that it is more sensitive to light intensity than a promoter and regulates the expression of genes linked downstream more sensitively.
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Description
【명세서】 【Specification】
【발명의 명칭] [Name of invention]
광 유도성 프로모터 및 이를 포함하는 유전자 발현 시스템 【기술분야] Photo-inducible promoter and gene expression system comprising the same
본 발명은 교육과학기술부의 지원 하에서 과제번호 2011-0031999 에 의해 이루어진 것으로서, 상기 과제의 연구관리전문기관은 (재)한국이산화탄소포집및처리연구개발센터, 연구사업명은 The present invention was made by the task number 2011-0031999 under the support of the Ministry of Education, Science and Technology, and the research management specialized agency of the task is the Korea CO2 Collection and Treatment Research and Development Center,
"거대과학연구개발사업 (korea CCS 2020 사업)" , 연구과제명은 "분자생물학적 개량을 통한 고효율 이산화탄소고정 미세조류 개발" , 주관기관은 한양대학교 산학협력단, 연구기간은 2011. 11. 01 - 2012. 05. 31 이다. "Global Science R & D Project (Korea CCS 2020 Project)", Project Name "Development of High-Efficiency Carbon Dioxide Fixed Microalgae through Molecular Biology Improvement," Organized by Hanyang University Industry-University Cooperation Group, Research Period 2011. 11. 01-2012. 05. 31.
본 특허출원은 2012 년 6 월 1 일에 대한민국 특허청에 제출된 대한민국 특허출원 제 10-2012-0059411 호 및 2012 년 12 월 20 일에 대한민국 특허청에 제출된 대한민국 특허출원 제 10-2012-0149832 호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 특허출원의 개시 사항은 본 명세서에 참조로서 삽입된다. This patent application is filed with the Korean Patent Application No. 10-2012-0059411 filed with the Korean Patent Office on June 1, 2012 and the Korean Patent Application No. 10-2012-0149832 filed with the Korean Patent Office on December 20, 2012. Priority is claimed, the disclosures of which are incorporated herein by reference.
본 발명은 신규한 프로모터에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 광 유도성 프로모터 및 이를 포함하는 유전자 발현 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a novel promoter, and more particularly to a light inducible promoter and a gene expression system comprising the same.
【배경기술】 Background Art
최근 바이오 연료 개발, 이산화탄소 발생 저감, 고부가가치 물질 생산 등 최신 생명공학 기술에 미세조류를 이용하고자 하는 시도와 함께 유전자의 뉴클레오타이드 서열을 분석하려는 노력들이 진행되고 있다. 이러한 노력의 일환으로서, 기존의 미세조류에 유용한 유전자를 도입하여 원하는 형질을 나타내도록 하려는 시도가 계속되고 있다. 그러나 미세조류는 형질전환 효율이 낮고, 도입된 유전자의 발현 효율이 낮은 등의 형질전환 기술 상에 문제가 있다. (Lumbreras et al. , Plnat J. 1998; 14: 441-447). In recent years, efforts have been made to analyze the nucleotide sequence of genes with the attempt to use microalgae in the latest biotechnology such as biofuel development, carbon dioxide reduction, and high value-added material production. As part of this effort, attempts have been made to introduce genes useful in existing microalgae to exhibit desired traits. However, microalgae have problems in transformation techniques such as low transformation efficiency and low expression efficiency of introduced genes. (Lumbreras et al., Plnat J. 1998; 14: 441-447).
이러한 문제를 해결하기 위한 중요한 수단 중의 하나로 미세조류를 위한 각종 프로모터들이 개발되고 있고, 미세조류에서 유래한 프로모터를 사용함으로써 기존에 알려진 고등식물용 프로모터를 사용하는 경우보다 효과적인 형질전환 및 유전자 발현을 유도할 수 있었다 (Walker et al . , J. Applied Phycol. 2005; 17: 363-368). 최근에 연구 및 발표되고 있는 클라미도모나스 속 조류 (Schroda et al . , The Plant Journal 2000; 21(2): 121-131)와 두날리엘라 속 조류 (Li et al. , Mol Biol. Rep. 2010; 37: 1143-1154)를 위한 프로모터에 대한 연구도 이러한 연구의 한 결과이다. As one of the important means to solve this problem, various promoters for microalgae are being developed, and promoters derived from microalgae By using this method, it was possible to induce more efficient transformation and gene expression than using a conventionally known promoter for higher plants (Walker et al., J. Applied Phycol. 2005; 17: 363-368). Recently studied and published Chlamydomonas algae (Schroda et al., The Plant Journal 2000; 21 (2): 121-131) and Dunalella algae (Li et al., Mol Biol. Rep. 2010 37: 1143-1154), a study of promoters is one result of this study.
상기 Schroda et al.에서 발표된 클라미도모나스 속 조류 유래의 프로모터는 두 가지 서로 다른 프로모터를 융합시킨 것으로 주로 열 층격에 의해 유전자의 발현을 유도하는 프로모터이다. 상기 프로모터를 이용하는 경우, 유전자의 발현 유도를 위해 열올 가하게 되면, 조류의 생장이나 대사과정에 무리를 줄 수 있는 문제가 있다. Promoter derived from Chlamydomonas algae published in Schroda et al. Is a fusion of two different promoters and is a promoter that mainly induces gene expression by thermal stratification. In the case of using the promoter, if heat is added to induce the expression of a gene, there is a problem that can give rise to the growth or metabolism of the bird.
상기 Li et al.에서 발표된 두날리엘라 속 조류 유래의 프로모터는 염농도가 높은 조건 (2M NaCl)에서 유전자의 발현을 유도하는 프로모터이다. 상기 프로모터는 호염성의 생물종에만 적용될 수 있을 뿐이어서, 활용 범위가 좁은 문제가 있다. Promoter derived from Dunalella genus alga published in Li et al. Is a promoter that induces the expression of genes under high salt conditions (2M NaCl). The promoter is only applicable to basophilic species, there is a narrow range of applications.
이에, 다양한 종류의 생물체에 적용가능하여 활용 범위가 넓으면서도, 생물체의 생장이나 대사과정에 무리를 주지 않고, 간편하게 유전자의 발현을 조절할 수 있는 프로모터의 개발이 절실한 실정이다. 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 발명이 속하는 기술 분야의 수준 및 본 발명의 내용이 보다 명확하게 설명된다. 【발명의 내용】 Accordingly, the development of a promoter that can be easily applied to various kinds of living organisms and can regulate gene expression without burdening the growth or metabolic process of the living organisms is necessary. Throughout this specification, many papers and patent documents are referenced and their citations are indicated. The disclosures of cited papers and patent documents are incorporated herein by reference in their entirety, and the level of the technical field to which the present invention belongs and the contents of the present invention are more clearly explained. [Content of invention]
【해결하고자 하는 과제】 Problem to be solved
본 발명의 목적은 다양한 종류의 생물체에 적용가능하면서도, 광의 조사에 의하여 간편하게 유전자의 발현을 조절할 수 있는 프로모터 및 이를 포함하는 유전자 발현 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적 및 이점은 하기의 발명의 상세한 설명, 청구범위 및 도면에 의해 보다 명확하게 된다. It is an object of the present invention to provide a gene and a gene expression system including the same, which can be applied to various kinds of organisms, and which can easily regulate expression of a gene by irradiation of light. Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, claims and drawings.
【과제 해결 수단] [Measure solution]
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면은 서열번호 In order to achieve the above object, one aspect of the present invention is SEQ ID NO:
12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 광 유도성 프로모터를 제공한다. Provided is a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence described as 12.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다른 측면은 상기 광 유도성 프로모터를 포함하는 발현백터, 및 상기 발현백터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다. In addition, another aspect of the present invention to achieve the above object provides an expression vector comprising the photo-inducible promoter, and a transformant transformed with the expression vector.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 광 유도성 프로모터에 외래 단백질을 코딩하는 유전자가 작동가능하게 연결된 발현 컨스트럭트, 상기 발현 컨스트럭트를 포함하는 발현백터, 및 상기 발현백터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다. In addition, another aspect of the present invention to achieve the above object is an expression construct, the expression construct operably linked to a gene encoding a foreign protein to a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12, An expression vector including a truck, and a transformant transformed with the expression vector are provided.
아울러, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면은 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 상기 배양된 형질전환체에 광을 조사하는 단계를 포함하는 외래 단백질의 생산 방법을 제공한다. 【발명의 효과】 In addition, another aspect of the present invention to achieve the above object is the step of culturing the transformant; And it provides a method for producing a foreign protein comprising the step of irradiating the cultured transformant with light. 【Effects of the Invention】
본 발명의 광 유도성 프로모터는 광의 조사에 의하여 유전자의 발현을 유도하고 광의 광도에 따라 유전자의 발현량을 조절하므로, 생물체의 생장이나 대사과정에 무리를 주지 않고 간편하게 유전자의 발현올 조절할 수 있는 효과가 있고, 다양한 종류의 생물체에 적용가능하여 활용 범위가 넓은 장점이 있다. Since the light inducible promoter of the present invention induces gene expression by irradiation of light and regulates the expression level of the gene according to the light intensity, it is possible to easily control the expression of the gene without burdening the growth or metabolic process of the organism. There is a wide range of advantages that can be applied to various kinds of organisms.
다만 , 본 발명의 효과는 상기에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 하기의 기재로부터 당업자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다. 【도면의 간단한 설명】 However, the effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. [Brief Description of Drawings]
도 la 및 lb 는 본 발명의 실시예 <1-2>에서 LSIP_P 가 클로닝된 PGEM(R)-T easy 백터를 뉴클레오타이드 서열 분석한 결과를 나타낸 그림으로서, La and lb are nucleotide sequence analysis results of a P GEM (R) -T easy vector cloned with LSIP_P in Example <1-2> of the present invention.
회색 음영으로 표시한 부분은 첫 번째 액손을 나타낸 것이고; The shaded portion of gray represents the first axon;
회색 음영으로 표시된 부분을 제외한 나머지 부분의 뉴클레오타이드 서열이 !^ ! ?의 뉴클레오타이드 서열이다. The nucleotide sequence of the remainder except for the shaded portion of gray is the nucleotide sequence of! ^ !?.
도 2는 두날리엘라 에스피 . /2a//e//a sp.)의 LSIP_P와 두날리엘라 바다빌 bar clawing cbr 프로모터의 뉴클레오타이드 서열을 비교한 그림으로서 , 2 is Dunaliella Esp. LSIP_P and Dunaliella Badhama at / 2a // e // a sp. Figure comparing the nucleotide sequences of the bar clawing cbr promoter,
bar 는 두날리엘라 바다빌 (Zte //e//a bardawil)^ cbr 프로모터의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸 것이고; bar represents the nucleotide sequence of Dunalella haevil (Zte // e // a bardawil) ^ cbr promoter;
sp는 두날리엘라 에스피.의 !^^?의 뉴클레오타이드 서열을 나타낸 것이다. sp shows the nucleotide sequence of! ^^? of Dunaliella sp.
도 3 은 클라미도모나스용 발현백터인 pN7-AR_P-LUC— TPsaD 의 백터 맵으로서, 3 is a vector map of pN7-AR_P-LUC—TPsaD, which is an expression vector for chlamidomonas,
nic7 유전자는 형질전환시 선별 마커로 작용하는 quinolinate synthetase 유전자를 나타낸 것이고; the nic7 gene represents the quinolinate synthetase gene which acts as a selection marker upon transformation;
AR-P는 클라미도모나스 유래의 재조합 프로모터를 나타낸 것이며 ; Renilla lucif erase CDS 는 기질 (Coelenterazine)을 분해하면서 빛을 내도록 하는 효소를 암호화하는 유전자를 나타낸 것이고; AR-P represents a recombinant promoter from Chlamydomonas; Renilla lucif erase CDS represents a gene encoding an enzyme that causes light to be degraded while cleaving a substrate (Coelenterazine);
PsaD-T 는 클라미도모나스 유래의 PsaD 유전자의 터미네이터 부분을 나타낸 것이다. PsaD-T represents the terminator portion of the PsaD gene from Chlamydomonas.
도 4는 상기 도 3의 pN7-ARᅳ P-LUC-TPsaD에서 AR_P가 제거된 부위에 1LSIP_P, 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P 또는 Bar-CBR_P를 삽입한 발현백터의 백터 맵이다. 4 is a vector map of an expression vector in which 1LSIP_P, 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P, or Bar-CBR_P is inserted into a region from which AR_P is removed in pN7-AR- P-LUC-TPsaD of FIG.
도 5 는 pN7-lLSIP_P-LUOTPsaD, PN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7- 8LSIP_P-LUC-TPsaD, PN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN7-Bar_CBR_P— LUC-TPsaD가 도입된 형질전환체에서 분리한 genomic DNA 에서 PCR 을 수행하여 936 bp 길이의 루시퍼라제 유전자에 해당하는 밴드가 각각 검출됨을 확인함으로써 상기 백터들이 정상적으로 도입되었는지 여부를 확인한 젤 사진으로서, +와 -는 각각 형질전환에 이용한 플라스미드 백터, 그리고 형질전환시키지 않은 원래의 클라미도모나스를 나타낸 것을 의미하고 ; Figure 5 Isolates from transformants introduced pN7-lLSIP_P-LUOTPsaD, P N7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-17LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-Bar_CBR_P—LUC-TPsaD As a gel photograph confirming whether the vectors were normally introduced by performing PCR on genomic DNA and confirming that respective bands corresponding to the 936 bp luciferase gene were detected. + And-mean the plasmid vector used for transformation and the original Chlamydomonas without transformation;
1 내지 6은 1LSIP_P, 7 내지 12는 4LSIP_P, 13 내지 18은 8LSIP_P, 19 내지 24 는 17LSIP_P 및 25 내지 30 은 Bar-CBRᅳ P 를 각각 리포터 유전자 앞에 넣은 형질전환체를 의미한다. 1 to 6 are 1LSIP_P, 7 to 12 are 4LSIP_P, 13 to 18 are 8LSIP_P, 19 to 24 are 17LSIP_P, and 25 to 30 are Bar-CBR ᅳ P, respectively.
도 6 은 1LSIP_P. 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P 및 Bar-CBR_P 의 조절을 받는 루시퍼라제 (luciferase)의 조사되는 광의 세기 (light intensity)에 따른 발현 정도를 측정한 그래프이다. 6 shows 1LSIP_P. It is a graph measuring the expression level according to the light intensity of luciferase which is controlled by 4LSIP_P, 8LSIP_P, 17LSIP_P and Bar-CBR_P.
도 7 은 1LSIP_P. 4LSIP_P, 8LSIPᅳ P, 17LSIP_P 및 Bar-CBR_P 의 조절을 받는 루시퍼라제 (luciferase)의 조사되는 광의 세기 (light intensity)에 따른 발현 비율을 측정한 그래프로서, Luminescence ratio 는 (빛에 노출된 세포에서의 발광량) I (암처리 세포에서의 발광량)를 의미한다. 【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】 7 is 1LSIP_P. Luminescence ratio is a graph measuring the expression ratio according to the irradiated light intensity of luciferase under the control of 4LSIP_P, 8LSIP ᅳ P, 17LSIP_P and Bar-CBR_P. Luminescence Amount) I (luminescence amount in cancer treated cells). [Specific contents to carry out invention]
먼저, 본 발명의 명세서에서 이용된 용어를 설명한다. First, the terms used in the specification of the present invention will be described.
본 발명에서 일컫는 '두날리엘라 ^^\. DimalieUa sp.)'는 종래 Kim et al.CPhycological Research 2010; 58: 17-28) 문헌에서 전형적인 두날리엘라 살리나 ¾/7M//e//a salina)^는 서로 구분되는 것으로 분류하여 새롭게 재명명한 두날리엘라 속의 조류를 의미하는 것으로서, 종래의 두날리엘라 살리나 (Z½2a//e//a sa/ / )와는 동속이종의 조류이다. In the present invention, referred to as' dunaliella ^^ \. DimalieUa sp.) Is renamed from the existing Kim et al. CPhycological Research 2010; 58: 17-28), and the typical Dunaliella salina ¾ / 7M // e // a salina) is newly renamed Meaning a bird in the genus of two nalellia, it is a species of the same species as the conventional dunaliella salina (Z½2a / / e / / a sa / /).
본 발명에서 일컫는 'LSIP Lignt and Salt Inducible Protein)'는 상기 DunalieHa sp.에서 유래한, 서열번호 3 의 아미노산 서열을 갖는 단백질로서, 상기 Kim et a l.(Phyco logical Research 2010; 58: 17-28) 문헌에서 cbr 단백질 (carotenoid biosynthesis related protein)이라고 알려져 있다. 상기 Kim et al. 문헌에서는 상기 서열번호 3 의 아미노산 서열을 갖는 단백질이 다른 두날리엘라 속의 조류인 두날리엘라 살리나 (Z¾/y //e//a salina) 및 두날리엘라 바다빌 0 ?3//e//3 bardawil) 등의 cbr 단백질과 80% 정도의 높은 상동성을 나타낸다 하여, 이를 cbr 단백질이라고 명명하고 있다. 그러나 상기 D. salina 및 D. bardawil 종과는 달리, 상기 두날리엘라 에스피 . ¾7/ //e//a sp.)는 카로테노이드 (carotenoid)를 축적하지 않는 종으로서, 특히 두날리앨라 에스피 . ½2a//e//a sp.)에서 상기 서열번호 3 의 단백질이 수행하는 기능이나 상기 서열번호 3 의 단백질과 카로테노이드 (carotenoid) 간의 연관성에 관해서는 전혀 밝혀진 바가 없다는 측면에서, 두날리앨라 에스피 . ¾//7a//e//a sp,)에서 유래한 상기 서열번호 3 의 단백질은 상기 D. salina 및 D. bardawi 1 의 cbr 단백질과 구분될 필요가 있다. 따라서, 본 발명에서는 상기 서열번호 3 의 단백질을 LSIP(Lignt and Salt Inducible Protein)이라고 재명명하고, 이를 D. salina 및 D. bardawi 1 의 cbr 단백질과 구분되는 것으로 정의한다. In the present invention, the term 'LSIP Lignt and Salt Inducible Protein)' is a protein having an amino acid sequence of SEQ ID NO. 3 derived from DunalieHa sp., And described by Kim et al. (Phyco logical Research 2010; 58: 17-28). It is known in the literature as the cbr protein (carotenoid biosynthesis related protein). Kim et al. In the literature, the protein having the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 is Dunalella salina (Z¾ / y // e // a salina), algal in another Dunaliella genus and Dunalella haevil 0 -3 // e // 3 bardawil), such as cbr protein and shows a high homology of about 80%, it is named cbr protein. However, unlike the D. salina and D. bardawil species, the Dunaliella sp. ¾7 / // e // a sp.) Species that do not accumulate carotenoids, especially Dunaliella sp. Dunaliala sp. In terms of the function performed by the protein of SEQ ID NO: 3 in ½2a // e // a sp.) Or the association between the protein of SEQ ID NO: 3 and the carotenoid. The protein of SEQ ID NO: 3 derived from ¾ // 7a // e // a sp,) needs to be distinguished from the cbr proteins of D. salina and D. bardawi 1. Therefore, in the present invention, the protein of SEQ ID NO: 3 is renamed as Lignt and Salt Inducible Protein (LSIP), and it is defined as distinguished from the cbr proteins of D. salina and D. bardawi 1.
본 발명에서 일컫는 '프로모터'는 특정한 숙주세포에서 작동 가능하게 연결된 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 조절하는 DNA 서열을 의미한다. As used herein, the term "promoter" refers to a DNA sequence that regulates the expression of a gene encoding a foreign protein operably linked in a particular host cell.
본 발명에서 일컫는 '발현백터'는 숙주세포에서 목적으로 하는 외래 단백질을 발현할 수 있는 백터로서, 유전자 삽입물이 발현되도록 작동가능하게 연결된 필수적인 조절 요소를 포함하는 백터를 의미한다. 적합한 발현백터는 프로모터, 오퍼레이터, 개시코돈, 종결코돈, 폴리아데닐화 시그 ¾ 및 인핸서와 같은 발현 조절 서열 외에도 막 표적화 또는 분비를 위한 시그널 서열 또는 리더 서열올 포함하며 목적에 따라 다양하게 제조될 수 있다. The expression vector, which is referred to in the present invention, is a vector capable of expressing a foreign protein of interest in a host cell, and means a vector including essential regulatory elements operably linked to express a gene insert. Suitable expression vectors include signal sequences or leader sequences for membrane targeting or secretion in addition to expression control sequences such as promoters, operators, initiation codons, termination codons, polyadenylation Sig ¾ and enhancers and can be prepared in various ways depending on the purpose. .
본 발명의 백터 시스템은 당업계에 공지된 다양한 방법을 통해 구축될 수 있으며 , 이에 대한 구체적인 방법은 Sambrook et al . Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)에 개시되어 있다. 이하, 본 발명을 상세히 설명한다. The vector system of the present invention can be constructed through various methods known in the art, and specific methods thereof are described in Sambrook et al. Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press (2001). Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1. 두날리엘라 에스피 . 유래 프로모터 Dunaliella Esp. Originated promoter
본 발명의 일 측면은 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 두날리엘라 에스피. 유래 프로모터를 제공한다. One aspect of the invention is Dunaliella sp. Comprising a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18. Provide a derived promoter.
본 발명의 상기 두날리엘라 에스피 . 유래 프로모터는 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 상기 프로모터는 100 bp 길이의 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 상기 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열은 그 하류 (downstream) 즉 상기 뉴클레오타이드 서열의 3' 말단 쪽에 작동가능하게 연결된 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 '발현 '을 유도 및 향상시킨다. 그러나, 상기 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열은 상기와 같은 유전자의 발현을 유도 및 향상시키는 성질을 갖는 프로모터의 최소 단위일 뿐, 상기 프로모터의 서열이 상기 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열에 한정되지 아니한다. 따라서, 상기 프로모터는 서열번호 4로 기재되는 뉴클레오타이드 서열에서, 상기 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열이 포함되도록 선택되는 100 bp 내지 2084 bp 길이의 뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 일 예로서, 상기 프로모터는 439 bp 길이를 갖는 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열, 845 bp 길이를 갖는 서열번호 1 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열 또는 1702 bp 의 길이를 갖는 서열번호 2 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열올 포함할 수 있다. The Dunaliella sp of the present invention. The derived promoter comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18. The promoter comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18 of 100 bp in length. The nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 18 induces and enhances the 'expression' of the gene downstream of that, ie, the gene encoding the foreign protein operably linked to the 3 'end of the nucleotide sequence. However, the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 is only a minimum unit of a promoter having the property of inducing and enhancing the expression of such genes, and the sequence of the promoter is not limited to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18. Thus, the promoter may be a nucleotide sequence of 100 bp to 2084 bp in length selected from the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 4, to include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18. As an example, the promoter may be a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 12 having a length of 439 bp, a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 1 having a length of 845 bp, or a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 2 having a length of 1702 bp. It may include.
상기 프로모터는 두날리엘라 에스피 //e/ /a sp.)에서 유래한 것으로서, 상기 두날리엘라 에스피.의 LSIP 단백질을 코딩하는 유전자의 상류 (upstream)에서 존재하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다. 따라서, 자연 유래 또는 인위적으로 합성한 뉴클레오타이드 서열이 모두 상기 프로모터로서 이용될 수 있다. The promoter is derived from Dunaliella sp. // e / / a sp.), Preferably present upstream of the gene encoding the LSIP protein of Dunaliella sp., But is not limited thereto. . Thus, all naturally occurring or artificially synthesized nucleotide sequences can be used as the promoter.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 상기 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 프로모터인 1LSIPᅳ P 에 루시퍼라제 (lucif erase) 유전자를 작동가능 하게 연결하여, 도 4 와 같은 맵을 갖는 발현백터 PN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD를 제조하였고, 상기 1LSIPJ3가 유래한 두날리엘라 에스피.와는 이속이종인 클라미도모나스 레인하드티 ]L173(ChJamy omonas reinhardtii JL173) 세포에 상기 발현백터를 도입하여 형질전환체를 제조하였다. 그런 다음, 상기 형질전환체를 암처리하거나 또는 상기 형질전환체에 광도 30, 300 또는 600 μπιοΐ photon/m2/s 의 광을 각각 조사하예 리포터 유전자인 루시퍼라제의 발현 여부 및 루미네선스 비 (luminescence ratio)를 측정하였다. 그 결과, 리포터 유전자인 루시퍼라제는 본 발명의 1SLIPᅳ P 하에서 광의 조사 여부 및 조사된 광의 세기 (light intensity)에 관계없이, 광이 조사된 형질전환체에서만 발현되었다 (표 3 및 도 6 참조). In a specific embodiment of the present invention, by operably connecting the luciferase gene (lucif erase) gene to 1LSIP ᅳ P which is a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18, the expression vector P N7-lLSIP_P having a map as shown in FIG. -LUC-TPsaD was prepared, and the transformant was prepared by introducing the expression vector into Chlamymonas reinhardtii JL173 cells, which is a heterogeneous heterodyne with Dunaliella sp., Derived from 1LSIPJ 3 . . Thereafter, the transformant is treated with cancer or irradiated with a light of luminous intensity 30, 300 or 600 μπιοΐ photon / m 2 / s, respectively, and whether the expression of the reporter gene luciferase and the luminescence ratio ( luminescence ratio) was measured. As a result, the reporter gene luciferase was irradiated with light under 1SLIPSL P of the present invention and Regardless of the light intensity, light was expressed only in the irradiated transformants (see Table 3 and FIG. 6).
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열은 프로모터 활성을 갖는 기본 단위로서, 상기 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열의 하류에 작동가능하게 연결되는 외래 유전자를 안정적이면서도 매우 효율적으로 발현시킬 수 있음을 알 수 있다. From the above results, the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 of the present invention is a basic unit having promoter activity and is stable and highly efficient for a foreign gene operably linked downstream of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 above. It can be seen that can be expressed as.
2. 광 유도성 프로모터 2. Photo Inductive Promoter
본 발명의 다른 측면은 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 광 유도성 프로모터를 제공한다. Another aspect of the invention provides a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12.
또한, 본 발명의 다른 측면은 상기 광 유도성 프로모터를 포함하는 발현백터, 및 상기 발현백터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다. In addition, another aspect of the present invention provides an expression vector comprising the light inducible promoter, and a transformant transformed with the expression vector.
본 발명의 상기 광 유도성 프로모터는 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. The light inducible promoter of the present invention comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12.
상기 프로모터는 439 bp 길이의 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함한다. 상기 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열은 프로모터 활성을 갖는 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열을 기본 단위로 하여, 상기 서열번호 18 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열의 5' 부분에 상기 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열이 나타내는 프로모터 활성을 조사되는 광의 세기에 따라 조절할 수 있는 339 bp 길이의 뉴클레오타이드 서열이 추가적으로포함된 것이다. The promoter comprises a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12 of 439 bp in length. The nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 is based on the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 having a promoter activity, the promoter activity represented by the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 in the 5 'portion of the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 18 An additional 339 bp long nucleotide sequence that can be adjusted according to the intensity of light to be irradiated is included.
상기 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열은 광의 조사에 의해 그 하류 (downstream) 즉 상기 뉴클레오타이드 서열의 3' 말단 쪽에 작동가능하게 연결된 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 유도하고, 특히 조사되는 광의 세기에 따라 상기 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현량을 조절한다. 그러나, 상기 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열은 상기와 같은 광의 세기 (light intensity)에 따라 그 하류에 연결된 유전자 발현의 정도를 조절하는 성질을 갖는 프로모터의 최소 단위일 뿐, 상기 프로모터의 서열이 상기 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열에 한정되지 아니한다. 따라서, 상기 프로모터는 서열번호 4 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열에서, 상기 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열이 포함되도록 선택되는 439 bp 내지 2084 bp 길이의 뉴클레오타이드 서열일 수 있다. 일 예로서, 상기 프로모터는 845 bp 길이를 갖는 서열번호 1 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열 또는 1702 bp 의 길이를 갖는 서열번호 2 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열로 구성될 수 있다. The nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12 induces expression of a gene encoding a foreign protein operatively linked downstream thereof, ie, to the 3 'end of the nucleotide sequence by irradiation of light, in particular at the intensity of the light to be irradiated. Accordingly, the expression level of the gene encoding the foreign protein is adjusted. However, the nucleotide sequence represented by SEQ ID NO: 12 is only a minimum unit of a promoter having a property of controlling the degree of gene expression linked downstream thereof according to the light intensity as described above, and the sequence of the promoter It is not limited to the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12. Thus, the promoter is set forth in SEQ ID NO: 4 In the nucleotide sequence, it may be a nucleotide sequence of 439 bp to 2084 bp in length selected to include the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12. As an example, the promoter may be composed of a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 1 having a length of 845 bp or a nucleotide sequence described by SEQ ID NO: 2 having a length of 1702 bp.
상기 프로모터는 두날리엘라 에스피 . 723// / a sp.)에서 유래한 것으로서, 상기 두날리엘라 에스피.의 LSIP 단백질을 코딩하는 유전자의 상류 (upstream)에서 존재하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 아니한다. 따라서, 자연 유래 또는 인위적으로 합성한 뉴클레오타이드 서열이 모두 상기 프로모터로서 이용될 수 있다. The promoter is Dunaliella sp. 723 /// a sp.), But is preferably present upstream of the gene encoding the LSIP protein of Dunaliella sp., But is not limited thereto. Thus, all naturally occurring or artificially synthesized nucleotide sequences can be used as the promoter.
상기 광 유도성 프로모터는 발현백터에 포함되어, 상기 프로모터의 하류에 작동가능하게 연결된 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 광 의존적으로 조절할 수 있다. The photoinducible promoter may be included in an expression vector to optically regulate expression of a gene encoding a foreign protein operably linked downstream of the promoter.
상기 발현백터는 외래 단백질을 코딩하는 유전자가 상기 프로모터에 작동가능하게 삽입될 수 있는 다중클로닝부위 (multiple cloning site, MCS)를 더 포함할 수 있다. 상기 다중클로닝부위를 이용하여, 외래 단백질을 코딩하는 유전자를 상기 발현백터 내로 손쉽게 삽입할 수 있다. 상기 발현백터에는 벡터를 함유하는 숙주세포를 선별하기 위한 선별 마커를 더 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 종래 공지된 모든 종류의 선별 마커일 수 있으며, 항생제 내성 유전자, 발광 유전자 및 quinolinate synthetase유전자 등이 이용될 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. The expression vector may further include a multiple cloning site (MCS) through which a gene encoding a foreign protein can be operably inserted into the promoter. By using the multicloning region, a gene encoding a foreign protein can be easily inserted into the expression vector. The expression vector may further include a selection marker for selecting a host cell containing the vector. The selection marker may be any type of selection marker known in the art, and antibiotic resistance genes, light emitting genes, and quinolinate synthetase genes may be used, but is not limited thereto.
상기 발현백터는 종래의 모든 발현백터에 상기 광 유도성 프로모터를 도입한 것일 수 있고, 공지의 방법에 의하여 인위적으로 디자인된 재조합 발현백터일 수 있다. 상기 광 유도성 프로모터를 도입하여 발현백터를 제조하는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 공지의 방법에 따라 용이하게 실시가능하다. The expression vector may be the introduction of the light inducible promoter in all conventional expression vectors, it may be a recombinant expression vector artificially designed by a known method. The expression vector may be prepared by introducing the light inducible promoter according to a method well known to those skilled in the art.
상기 발현백터의 제조를 위한 백터는 상기 광 유도성 프로모터를 도입할 수 있는 것이라면 무엇이든 사용가능하고, 플라스미드 백터, 코즈미드 백터, 박테리오파아지 백터 및 바이러스 백터 등 일 수 있다. 특히, 미세조류 또는 고등식물과 같은 숙주세포 내에서 안정하게 존재하고 카피수가 많은 백터를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 발현백터는 숙주세포에 도입되어, 상기 숙주세포를 상기 발현백터로 형질전환할 수 있다. The vector for the production of the expression vector may be used as long as it can introduce the light inducible promoter, and may be a plasmid vector, a cosmid vector, a bacteriophage vector and a viral vector. In particular, it is desirable to use vectors that are stable in host cells, such as microalgae or higher plants, and that have a high copy number. The expression vector may be introduced into a host cell to transform the host cell into the expression vector.
상기 형질전환은 종래 공지된 형질전환 기술에 의해 당업자가 용이하게 수행할 수 있고, 상기 형질전환 기술은 Kindle(1990)에 의해 공지된 글라스 비드를 이용한 형질전환법, 칼슘 /폴리에틸렌 글리콜법을 이용한 원형질체의 형질전환법, 전기천공법, 미량주사법, 입자 층격 투입법 (particle bombardment ) , 전기층격법 (electrophration), 아그로박테리움을 매개로 한 방법, 유전자 총 또는 물리적 도입법 등이 있다. 상기 형질전환 기술은 숙주세포의 종류 및 특성에 맞게 당업자가 적절히 선택하여 수행할 수 있다. The transformation can be easily performed by those skilled in the art by a conventionally known transformation technique, the transformation technique is a protoplast using a transformation method using glass beads, calcium / polyethylene glycol method known by Kindle (1990) Transfection, electroporation, microinjection, particle bombardment, electrophration, Agrobacterium-mediated methods, gene guns or physical introduction methods. The transformation technique may be performed by those skilled in the art as appropriately selected according to the type and characteristics of the host cell.
상기 발현백터를 형질전환시키기 위한 숙주세포는 미세조류 또는 고등식물인 것이 바람직하고, 클라미도모나스 또는 두날리엘라인 것이 더욱 바람직하나 이에 한정되지 않으며 , 본 발명의 프로모터를 인식할 수 있는 The host cell for transforming the expression vector is preferably a microalgae or a higher plant, and more preferably, chlamidomonas or dunnaliline, but not limited thereto, and may recognize the promoter of the present invention.
RNA 중합효소를 가진 세포는 모두 사용가능하다. All cells with RNA polymerase can be used.
본 발명의 구체적인 실시예에서는 상기 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 프로모터인 4LSIP_P, 상기 서열번호 1 의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 프로모터인 8LSIP_P 및 상기 서열번호 2 의 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 프로모터인 17LSIP_P 에 각각 루시퍼라제 (luciferase) 유전자를 작동가능하게 연결하여, 도 4 와 같은 맵을 갖는 발현백터 pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, PN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 를 제조하였고, 상기 LSIP_P 가 유래한 두날리엘라 에스피.와는 이속이종인 클라미도모나스 레인하드티 Al?人 Chlamydomonas reinhardtii ) ) 세포에 상기 세 발현백터 pN7-4LSIP_P-LUOTPsaD, pN7- 8LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 를 각각 도입하여 형질전환체를 제조하였다. 그런 다음, 상기 형질전환체를 암처리하거나 또는 상기 형질전환체에 광도 30, 300 또는 600 μιτιοΐ photon/m2/s 의 광을 각각 조사하여, 리포터 유전자인 luciferase 의 발현 여부 및 luminescence ratio를 측정하였다. 그 결과, 리포터 유전자인 luciferase 는 광이 조사된 형질전환체에서만 발현되었고, 조사된 광의 광도가 증가할수록 높은 luminescence ratio를 나타냄을 확인하였다 (도 6 및 표 2 참조). 상기와 같은 결과로부터, 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열, 및 상기 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 서열번호 1 또는 서열번호 2 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열이 광 유도성 프로모터의 활성을 나타냄을 알 수 있다. 즉, 상기 서열번호 12로 기재되는 뉴클레오타이드 서열이 상기와 같은 광 유도성 프로모터 활성의 최소 단위로서 역할을 하고, 서열번호 4 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열에서, 상기 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열이 포함되도록 선택되는 다양한 길이의 뉴클레오타이드 서열 또한 상기와 같은 광 유도성 프로모터의 활성을 갖는 다는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 LSIP_P 는 상기 LSIP_P 가 유래한 두날리엘라 속의 조류가 아닌 이속이종의 생물체에서도 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 광 의존적으로 조절할 수 있음이 확인된 바, 다양한 종의 생물체에 폭 넓게 적용될 수 있음을 알 수 있다. In a specific embodiment of the present invention, 4LSIP_P, a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12, 8LSIP_P, a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1, and 17LSIP_P, a promoter comprising the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2, respectively luciferase (l uc if erase) the expression vector pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-8LSIP_P -LUC-TPsaD and pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD having a map as to possibly connect the gene activated, and Figure 4 The three expression vectors, pN7-4LSIP_P-LUOTPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7, were prepared and cloned from the two species Klimidomonas Reinhardty Al) human cells, which are heterogeneous with Dunaliella sp. Transformants were prepared by introducing -17LSIP_P-LUC-TPsaD, respectively. Then, the transformant was treated with cancer or irradiated with light of 30, 300 or 600 μιτιοΐ photon / m 2 / s of light, respectively, to determine whether the reporter gene luciferase was expressed and the luminescence ratio. . As a result, the reporter gene luciferase was expressed only in the light irradiated transformant, and as the light intensity of the irradiated light was increased, it was confirmed that high luminescence ratio was shown (see FIG. 6 and Table 2). From the above results, the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12, and the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 or SEQ ID NO: 2 comprising the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 12 show activity of the light inducible promoter. Able to know. That is, the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 12 serves as the minimum unit of the light inducible promoter activity as described above, and in the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 4, the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 is selected to be included It can be seen that nucleotide sequences of various lengths also have the activity of such light inducible promoters. In addition, the LSIP_P has been found to be able to optically control the expression of genes encoding foreign proteins in heterogeneous organisms other than the birds of the genus Denaliella from which the LSIP_P is derived, and are widely applied to various species of organisms. It can be seen that.
3. 광 유도성 프로모터를 이용한 외래 단백질의 생산 3. Production of Foreign Proteins Using Photoinducible Promoter
본 발명의 또 다른 측면은 서열번호 12 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 광 유도성 프로모터에 외래 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열이 작동가능하게 연결된 발현 컨스트럭트, 상기 발현 컨스트럭트를 포함하는 발현백터, 및 상기 발현백터로 형질전환된 형질전환체를 제공한다. Another aspect of the invention is an expression construct comprising an expression construct operably linked to a nucleotide sequence encoding a foreign protein to a light inducible promoter comprising the nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 12, an expression vector comprising said expression construct , And transformants transformed with the expression vector.
또한, 본 발명의 또 다른 측면은 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 상기 배양된 형질전환체에 광을 조사하는 단계를 포함하는 외래 단백질의 생산 방법을 제공한다. In addition, another aspect of the present invention comprises the steps of culturing the transformant; And it provides a method for producing a foreign protein comprising the step of irradiating the cultured transformant with light.
본 발명의 상기 발현 컨스트럭트는 서열번호 1 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 포함하는 광 유도성 프로모터 및 상기 광 유도성 프로모터에 작동가능하게 연결된 외래 단백질을 코딩하는 유전자를 포함한다. The expression construct of the present invention comprises a light inducible promoter comprising a nucleotide sequence set forth in SEQ ID NO: 1 and a gene encoding a foreign protein operably linked to the light inducible promoter.
상기 광 유도성 프로모터에 관해서는 상기 " . 광 유도성 프로모터、、 항목에서 설명한 바와 동일하다. 따라서 이에 관해서는 상기 ' . 광 유도성 프로모터、、 항목의 설명을 원용하여 상세한 설명은 생략하도톡 하고, 이하에서는 상기 발현 컨스트럭트에 특이적인 구성에 대해서만 설명한다. 상기 외래 단백질은 생산하고자 하는 단백질을 의미하는 것으로서 유전자의 뉴클레오타이드 서열이 알려진 모든 종류의 단백질일 수 있다. 특히 , 상기 외래 단백질은 호르몬, 호르몬 유사체, 효소, 효소 저해제, 신호전달단백질 또는 그 일부분, 항체 또는 그 일부분, 단쇄항체, 어피바디, 펩타이드 앱타머, 결합단백질 또는 그 결합도메인, 항원, 부착단백질, 구조단백질, 조절단백질, 독소단백질, 사이토카인, 전사조절 인자 및 혈액 응고 인자를 포함하나, 이에 한정되지 않는다. The light inducible promoter is the same as described in the item ". Light inducible promoter." Thus, the descriptions of the light inducible promoters and the item will be omitted. In the following, only the configuration specific to the expression construct will be described. The foreign protein refers to a protein to be produced, and may be any kind of protein in which the nucleotide sequence of the gene is known. In particular, the foreign protein may be a hormone, a hormonal analog, an enzyme, an enzyme inhibitor, a signaling protein or a part thereof, an antibody or a part thereof, a short chain antibody, affibody, a peptide aptamer, a binding protein or a binding domain thereof, an antigen, an adhesion protein, Structural proteins, regulatory proteins, toxin proteins, cytokines, transcriptional regulators, and blood coagulation factors.
상기 외래 단백질을 코딩하는 유전자는 상기 광 유도성 프로모터에 작동가능하게 연결된다. 상기 작동가능하게 연결된다는 것은 상기 외래 단백질의 발현이 상기 광 유도성 프로모터의 활성에 의해 조절될 수 있도록 연결되는 것을 의미한다. 따라서, 상기 광 유도성 프로모터에 외래 단백질을 코딩하는 유전자가 작동가능하게 연결되어 형성되는 상기 발현 컨스트럭트는 상기 외래 단백질을 코딩하는 유전자를 발현하기 위한 단위로서 기능하는 발현 카세트가 된다. The gene encoding the foreign protein is operably linked to the light inducible promoter. The operably linked means that the expression of the foreign protein is linked such that it can be regulated by the activity of the photoinducible promoter. Thus, the expression construct formed by operably linking a gene encoding a foreign protein to the light inducible promoter becomes an expression cassette functioning as a unit for expressing the gene encoding the foreign protein.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 본 발명의 발현 컨스트럭트는 외래 단백질을 코딩하는 뉴클레오타이드 서열의 다운스트림에 터미네이터 서열을 추가적으로 포함한다. 본 발명에 이용될 수 있는 터미네이터 서열 (즉, 폴리 A 시그널 서열)은 당업계에 공지된 조류 (algae)에서 작동가능한 다양한 터미네이터 서열을 포함하며, 예를 들어 PsaD-T (클라미도모나스 유래의 PsaD유전자의 터미네이터)를 포함한다. According to one embodiment of the invention, the expression construct of the invention further comprises a terminator sequence downstream of the nucleotide sequence encoding the foreign protein. Terminator sequences (ie, poly A signal sequences) that may be used in the present invention include various terminator sequences operable in algae known in the art, for example PsaD-T (PsaD from Chlamydomonas). Terminator of the gene).
상기 발현 컨스트럭트는 발현백터에 포함되어, 상기 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 광 의존적으로 조절할 수 있다. The expression construct may be included in an expression vector to optically control the expression of the gene encoding the foreign protein.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 발현 컨스트럭트를 포함하는 형질전환체는 조류 (algae)이며, 구체적으로 녹조류 (Green algae)이고, 예컨대 Dunaliella, Chlamydomonas 등과 같은 녹조류이다. According to one embodiment of the invention, the transformant comprising the expression construct is algae, specifically green algae, for example green algae such as Dunaliella, Chlamydomonas and the like.
또한, 상기 발현 컨스트럭트를 포함하는 상기 발현백터는 숙주세포에 도입되어, 상기 숙주세포를 상기 발현백터로 형질전환할 수 있다. 상기와 같이 형성된 형질전환체는 상기 외래 단백질의 생산에 이용될 수 있다. In addition, the expression vector including the expression construct may be introduced into a host cell, and the host cell may be transformed into the expression vector. The transformant formed as described above can be used for the production of the foreign protein.
본 발명의 상기 외래 단백질의 생산 방법은 1) 상기 형질전환체를 배양하는 단계; 및 2) 상기 배양된 형질전환체에 광을 조사하는 단계를 포함한다. 상기 단계 1)의 배양은 상기 형질전환체의 종류 및 특성에 따라 배양 방법, 배양 배지, 배양 조건 등을 달리하여 당업자가 적절히 수행할 수 있다. The foreign protein production method of the present invention comprises the steps of 1) culturing the transformant; And 2) irradiating the cultured transformant with light. The culturing of step 1) may be appropriately performed by those skilled in the art by varying a culture method, a culture medium, and culture conditions according to the type and characteristics of the transformant.
상기 단계 2)의 광 조사는 상기 단계 1)에서 배양된 형질전환체에서 외래 단백질을 코딩하는 유전자의 발현을 유도하는 단계로서, 상기 유전자는 광 유도성 프로모터의 활성에 의하여 그 발현이 조절된다. The light irradiation of step 2) induces the expression of a gene encoding a foreign protein in the transformant cultured in step 1), wherein the gene is regulated by the activity of a light inducible promoter.
상기 단계 2)의 광은 외래 단백질의 목표 생산량에 따라 그 광도를 당업자가 적절히 선택될 수 있고, 상기 조사 광의 광도는 10 내지 1000 umol photon/ mVs 일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. 또한 상기 단계 2)의 광은 외래 단백질의 목표 생산량에 따라 그 조사 시간을 당업자가 적절히 선택될 수 있고, 상기 광의 조사 시간은 1 내지 5 시간일 수 있으나, 이에 한정되지 아니한다. The light of step 2) may be appropriately selected by those skilled in the art according to a target production amount of a foreign protein, and the light intensity of the irradiated light may be 10 to 1000 umol photon / mVs, but is not limited thereto. In addition, the light of step 2) may be appropriately selected by the person skilled in the art according to the target production amount of the foreign protein, the irradiation time of the light may be 1 to 5 hours, but is not limited thereto.
상기 외래 단백질의 생산 방법은 3) 상기 형질전환체로부터 발현된 외래 단백질을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다. The foreign protein production method may further comprise the step of separating the foreign protein expressed from the transformant 3).
상기와 같은 발현 컨스트럭트, 이를 포함하는 발현백터 및 상기 발현백터가 포함된 형질전환체를 이용하여 외래 단백질올 용이하게 생산할 수 있다. 이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. By using the expression construct as described above, an expression vector including the same, and a transformant including the expression vector, foreign proteins can be easily produced. Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples.
단, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다. However, the following examples are only for the understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the following examples.
【실시예 1】 Example 1
광 유도성 프로모터 LSIPᅳ P의 클로닝 및 뉴클레오타이드 서열 분석 종래 Park et al .(Marine Biotechnology, 2006; 8: 120-128) 및 Kim et al.CPhycological Research 2010; 58: 17-28) 문헌을 참조하여, 두날리엘라 에스피 . (/½3//e//a sp.)에서 광의 광도에 따라 발현량이 변하는 것으로 알려진 단백질인 LSIP 의 업스트림 (upstream) 부분을 클로닝하여 그 뉴클레오타이드 서열을 분석하였고, 이를 LSIP_P 라고 명명하였다. <1-1> 광 유도성 프로모터 !^^—?의 클로닝 Cloning and Nucleotide Sequence Analysis of the Light Inducible Promoter LSIP ᅳ P Referring to the literature, Park et al. (Marine Biotechnology, 2006; 8: 120-128) and Kim et al. CPhycological Research 2010; 58: 17-28). Dunaliella Esp. The nucleotide sequence was cloned by cloning the upstream portion of LSIP, a protein known to vary in expression according to the intensity of light at (/ ½3 // e // a sp.), And was named LSIP_P. <1-1> Cloning of light inducible promoter! ^^ —?
종래 Park et al. (Marine Biotechnology, 2006; 8: 120—128) 및 Kim et al.CPhycological Research 2010; 58: 17-28) 문헌에서 확립한 두날리엘라 에스피 sp.)의 genomic DNA 에서 , GenomeWalker™ Universal Kit (Cat. #638904) (CI ontech, USA)를 이용하여 제조사에서 제공하는 프로토콜에 따라 광 유도성 프로모터인 LSIP_P 를 pGEM(R)-T easy 백터 (Promega, USA)에 클로닝하여 pGEM(R)-T-LSIP_P 를 제조하였다. 상기 Kit를 이용하여 상기 !^ ᅳ?의 클로닝 과정에서, 서열번호 6으로 기재되는 뉴클레오타이드 서열 및 서열번호 7 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 각각 GSPKgene specific primer 1) 및 GSP2(gene specific primer 2)로 이용하였다. Park et al. (Marine Biotechnology, 2006; 8: 120-128) and Kim et al. CPhycological Research 2010; 58: 17-28. In genomic DNA of sp.), the light-inducible promoter LSIP_P was converted to pGEM (R) -T easy vector (GenoWalker ™ Universal Kit (Cat. # 638904) (CI ontech, USA) according to the manufacturer's protocol. Promega, USA) to prepare pGEM (R) -T-LSIP_P. In the cloning process using the kit, the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 6 and the nucleotide sequence shown in SEQ ID NO: 7 were used as GSPKgene specific primer 1) and GSP2 (gene specific primer 2), respectively. .
<1-2> 광유도성 프로모터 LSIPJ의 뉴클레오타이드 서열 분석 <1-2> Nucleotide Sequence Analysis of the Photoinductive Promoter LSIPJ
상기 실시예 <1-1>에서 클로닝된 LSIP_P 를 (주)마크로젠 (한국)에 의뢰하여 뉴클레오타이드 서열을 분석하였다. 뉴클레오타이드 서열 분석에는 서열번호 6의 GSP1과 서열번호 7의 GSP2, 및 상기 Genome Walker™ The nucleotide sequence was analyzed by applying LSIP_P cloned in Example <1-1> to Macrogen (Korea). Nucleotide sequence analysis includes GSP1 of SEQ ID NO: 6 and GSP2 of SEQ ID NO: 7, and the Genome Walker ™
Universal Kit에서 제공되는 어댑터 프라이머를 이용하였다. Adapter primers provided in the Universal Kit were used.
그 결과, 상기 pGEM(R)-T easy 백터에는 서열번호 5 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열이 클로닝되어 있음을 확인하였다 (도 la 및 도 lb). 상기와 같은 뉴클레오타이드 서열 분석 결과로부터, 상기 서열번호 5 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열에서 LSIP 의 첫 번째 액손 서열의 상류 (upstream)에 존재하는 서열이 LSIP_P 의 뉴클레오타이드 서열이 되고, 결국 LSIP_P 는 서열번호 4 로 기재되는 뉴클레오타이드 서열을 가지는 것으로 확인되었다. As a result, it was confirmed that the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 5 was cloned into the pGEM (R) -T easy vector (FIGS. La and lb). From the above nucleotide sequence analysis, the sequence present upstream of the first axon sequence of LSIP in the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 5 becomes the nucleotide sequence of LSIP_P, and finally, LSIP_P is described in SEQ ID NO: 4 Was identified as having a nucleotide sequence.
<1-3> 광 유도성 프로모터 LSIP_P의 상동성 분석 <1-3> Homology Analysis of the Inductive Promoter LSIP_P
상기 실시예 <1ᅳ2>에서 수득한 LSIP_P 의 뉴클레오타이드 서열을, 종래 Lers et al.CThe Journal of Biological Chemistry 1991; 266(21): The nucleotide sequence of LSIP_P obtained in the above Example <1 # 2> was prepared by Lers et al. C The Journal of Biological Chemistry 1991; 266 (21):
13598-13705) 문헌에서 밝혀진 두날리엘라 바다빌 /? //e//a bardawi 1) 유래의 cbr 프로모터의 뉴클레오타이드 서열 (서열번호 14)과 비교하여 상동성을 분석하였다. 13598-13705) Dunaliella Hamilville revealed in the literature /? Homology was analyzed in comparison with the nucleotide sequence (SEQ ID NO: 14) of the cbr promoter from // e // a bardawi 1).
그 결과, 본 발명의 LSIP_P 와 D. bardawi 1 의 cbr 프로모터는 상동성이 32 %로 매우 낮음을 확인하였다 (도 2). [실시예 2】 As a result, the cbr promoter of LSIP_P and D. bardawi 1 of the present invention was found to have a very low homology of 32% (Fig. 2). Example 2
!^ ! ?를 포함하는 발현백터의 제조 ! ^ !? Production of Expression Vectors Including
상기 실시예 1에서 클로닝된 !^^ᅳ 의 효과 및 이속이종의 생물체에 대한 상기 LSIP_P 의 적용가능성을 확인하기 위하여, 두날리엘라 속의 조류가 아닌 다른 속의 생물체인 클라미도모나스 레인하드티 (( /a77J¾½70/ S reinhardtin^ 발현 시스템을 이용하였다. In order to confirm the effect of! ^^ ᅳ cloned in Example 1 and the applicability of the LSIP_P to a heterogeneous organism, Chlamydomonas rain hard tea ((/ a77J¾½70 / S reinhardtin ^ expression system was used.
상기 (λ reinhardtii 의 발현 시스템을 이용하기 위하여, 본 발명자들이 자체적으로 개발한 클라미도모나스용 발현백터인 pN7-AR_P-LUC- TPsaD 를 이용하였다. 상기 pN7— AR_P-LUC-TPsaD 는 서열번호 8 의 뉴클레오타이드 서열을 가지고, 도 3 에 도시된 바와 같은 맵으로 구성되어 있다. In order to use the expression system of λ reinhardtii, pN7-AR_P-LUC-TPsaD, an expression vector for chlamidomonas developed by the present inventors, was used. The pN7—AR_P-LUC-TPsaD is represented by SEQ. It has a nucleotide sequence and consists of a map as shown in FIG. 3.
<2-1> pN7-lLSIPJ-LUC-TPsaD의 클로닝 <2-1> Cloning of pN7-lLSIPJ-LUC-TPsaD
상기 실시예 1 에서 제조한 pGEM(R)-T-LSIP_P 를 주형으로 하여, Xbal 제한효소 부위를 갖는 서열번호 19 및 EcoRI 의 제한효소 부위를 갖는 서열번호 11 의 프라이머 쌍으로 PCR(Polymerase Chain React ion)을 수행함으로써, 서열번호 18 의 뉴클러 j오타이드 서열을 갖는 1LSIP_P 를 수득하였다. PCR (Polymerase Chain React ion) using a primer pair of SEQ ID NO: 19 having an Xbal restriction enzyme site and SEQ ID NO: 11 having a restriction enzyme site of EcoRI using pGEM (R) -T-LSIP_P prepared in Example 1 as a template ), 1LSIP_P having the nucleus j nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 was obtained.
그런 다음, 상기 pN7-AR_P-LUC-TPsaD 에서 Xbal 및 EcoRI 의 제한효소를 이용하여 AR_P를 제거하고, AR_P 가 제거된 부위에 상기 수득된 1LSIPᅳ P 를 삽입함으로써 , 도 4 와 같은 맵을 갖는 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD 발현백터를 제조하였다. Then, pN7 having a map as shown in FIG. 4 by removing AR_P from the pN7-AR_P-LUC-TPsaD using Xbal and EcoRI restriction enzymes and inserting the obtained 1LSIP ᅳ P into the site where the AR_P was removed -lLSIP_P-LUC-TPsaD expression vector was prepared.
<2-2> pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD의 클로닝 <2-2> Cloning of pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD
상기 실시예 1 에서 제조한 pGEM(R)-T-LSIP_P 를 주형으로 하여, Xbal 제한효소 부위를 갖는 서열번호 13 및 EcoRI 의 제한효소 부위를 갖는 서열번호 U 의 프라이머 쌍으로 PCR(Polymerase Chain React ion)을 수행함으로써, 서열번호 12 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 4LSIP_P 를 수득하였다. PCR (Polymerase Chain React ion) using a primer pair of SEQ ID No. 13 having an Xbal restriction enzyme site and a SEQ ID No. 13 having a restriction enzyme site of EcoRI using pGEM (R) -T-LSIP_P prepared in Example 1 as a template ), 4LSIP_P having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 12 was obtained.
그런 다음, 상기 pN7-AR_P-LUOTPsaD 에서 Xbal 및 EcoRI 의 제한효소를 이용하여 AR_P를 제거하고, AR_P가 제거된 부위에 상기 수득된 4LSIP_P 를 삽입함으로써 , 도 4 와 같은 맵을 갖는 pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD 발현백터를 제조하였다. <2-3> pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD의 클로닝 Then, by removing the AR_P using the restriction enzymes of Xbal and EcoRI in the pN7-AR_P-LUOTPsaD and inserting the obtained 4LSIP_P into the site where the AR_P was removed, pN7-4LSIP_P-LUC having a map as shown in FIG. A TPsaD expression vector was prepared. <2-3> Cloning of pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD
상기 실시예 1 에서 제조한 pGEM(R)-T-LSIP_P 를 주형으로 하여, Xbal 제한효소 부위를 갖는 서열번호 9 및 EcoRI 의 제한효소 부위를 갖는 서열번호 11 의 프라이머 쌍으로 PCR(Polymerase Chain React ion)을 수행함으로써, 서열번호 1 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 8LSIP_P 를 수득하였다. PCR (Polymerase Chain React ion) using a primer pair of SEQ ID No. 9 having an Xbal restriction enzyme site and SEQ ID NO: 11 having a restriction enzyme site of EcoRI using pGEM (R) -T-LSIP_P prepared in Example 1 as a template. ), 8LSIP_P having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 was obtained.
그런 다음 상기 pN7— AR_P-LUC-TPsaD 에서 Xbal 및 EcoRI 의 제한효소를 이용하여 AR_P를 제거하고, AR_P 가 제거된 부위에 상기 수득된 8LSIPᅳ P 를 삽입함으로써 , 도 4 와 같은 맵을 갖는 pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 발현백터를 제조하였다. Then, AR_P was removed from the pN7—AR_P-LUC-TPsaD using Xbal and EcoRI restriction enzymes, and the 8LSIP ᅳ P obtained above was inserted into the site where the AR_P was removed, thereby providing a pN7- having a map as shown in FIG. 4. An 8LSIP_P-LUC-TPsaD expression vector was prepared.
<2-4> pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD의 클로닝 <2-4> Cloning of pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD
상기 실시예 1 에서 제조한 pGEM(R)-T-LSIP_P 를 주형으로 하여, Xbal 제한효소 부위를 갖는 서열번호 10 및 EcoRI 의 제한효소 부위를 갖는 서열번호 11 의 프라이머 쌍으로 PCR(Polymerase Chain React ion)을 수행함으로써, 서열번호 2 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 17LSIP_P 를 수득하였다. PCR (Polymerase Chain React ion) using a primer pair of SEQ ID NO: 10 having an Xbal restriction enzyme site and SEQ ID NO: 11 having a restriction enzyme site of EcoRI using pGEM (R) -T-LSIP_P prepared in Example 1 as a template ), 17LSIP_P having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 2 was obtained.
그런 다음, 상기 pN7-AR_P-LUC-TPsaD 에서 Xbal 및 EcoRI 의 제한효소를 이용하여 AR_P를 제거하고, AR_P 가 제거된 부위에 상기 수득된 17LSIP_P를 삽입함으로써, 도 4 와 같은 맵을 갖는 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 발현백터를 제조하였다. Then, AR_P was removed from the pN7-AR_P-LUC-TPsaD by using Xbal and EcoRI restriction enzymes, and the 17LSIP_P obtained above was inserted into the site where the AR_P was removed, thereby having pN7-17LSIP_P having a map as shown in FIG. 4. -A LUC-TPsaD expression vector was prepared.
【실시예 3】 Example 3
클라미도모나스 레인하드티 ( Chlai da mas reinhardt ii)로의 형질전환 Transformation into Chlai da mas reinhardt ii
<3-1> gamete autolysine의 제조 <3-1> Preparation of gamete autolysine
상기 실시예 2 에서 제조한 발현백터 pN7-lLSIP— P-LUC-TPsaD, PN7-Expression vector pN7-lLSIP prepared in Example 2—P-LUC-TPsaD, P N7-
4LSIP_P-LUC-TPsaD, PN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN7— 17LSIP_P-LUC-TPsaD를 C. reinhardt ii 로 형질전환하는 과정에서, 상기 C. reinhardt ii 의 세포벽 제거를 위해 이용되는 gamete autolysine 을 종래의 Harris et al .(Chlamydomonas Handbook(Academic, New York) , 00.47, 593-594) 문헌에서 확립된 방법으로 제조하였다. 상기 gamete autolysine 의 제조를 위하여, 교배 (mating) 효율이 좋은 야생형인 클라미도모나스 레인하드티 CC620(ChIamydomonas reinhardtii CC620) 및 클라미도모나스 레인하드티 Wl\ Chlamydomonas reinhardtii CC621 을 이용하였다. 구체적으로, 하기 표 1 의 조성을 갖는 TAP 액체 배지에서 배양된 각각의 C. reinhardtii CC620 및 C. reinhardtii CC621 세포들을 약 1X106 cell/plate 의 농도로 TAP 고체배지 상에 플레이팅하고, 1 주일 동안 배양한 다음, 배양된 세포들을 질소원이 없는 TAP 액체배지에 풀어 5시간 동안 배양하였다. 그런 다음, 상기 각각의 ( . reinhardtii CC620 및 C. reinhardtii CC621 세포수를 계수하여, 두 세포를 1:1 의 세포수 비율이 되도록 섞어 15 분 동안 배양하였다. 상기와 같이 흔합되어 배양된 C. reinhardtii CC620 및 C. reinhardtii CC621 세포들을 원삼분리하여 상층액을 수득하였고, 상기 수득된 상층액을 0.45 의 주사기 필터로 여과함으로써 gamete autolysine 를 제조하였다. 상기와 같이 제조된 gamete autolysine 은 -80 내지 -70 °C에 보관하였다. In the process of transforming 4LSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-8LSIP_P-LUC-TPsaD, and pN7—17LSIP_P-LUC-TPsaD to C. reinhardt ii, gamete autolysine used for cell wall removal of C. reinhardt ii is conventionally used. Prepared by Harris et al. (Chlamydomonas Handbook (Academic, New York), 00.47, 593-594). Preparation of the g amet e autolysine To this end, we used wild-type Chlamydomonas reinhardtii CC620 and Chlamydomonas reinhardtii CC621, which are wild type with good mating efficiency, and Wl \ Chlamydomonas reinhardtii CC621. Specifically, each C. reinhardtii CC620 and C. reinhardtii CC621 cells cultured in TAP liquid medium having the composition of Table 1 below were plated on TAP solid medium at a concentration of about 1 × 10 6 cells / plate, and cultured for 1 week. Then, the cultured cells were incubated in TAP liquid medium without a nitrogen source for 5 hours. Then, by counting the respective cell numbers (.reinhardtii CC620 and C. reinhardtii CC621), the cells were mixed to a cell number ratio of 1: 1 and incubated for 15 minutes. C. reinhardtii incubated as described above It was to separate the CC620 and CC621 C. reinhardtii cells wonsam to give the supernatant, by filtering the resulting supernatant with a 0.45 syringe filter was prepared in the gamete autolysine. the gamete autolysine prepared as described above is -80 to -70 ° Stored in C.
【표 1】 Table 1
<3-2> pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD , pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD , pN7-8LSIP_P- LUC-TPsaD및 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD의 도입 및 형질전환체의 선별 <3-2> Introduction of pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD and screening for transformants
종래의 Kindle et al.(Proc. Natl Acad. Sci. USA 1990; 87: 1228- 1232) 문헌에서 확립된 방법에 따라, 상기 실시예 2 에서 제조한 발현백터 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-4LSIP_P-LUC— TPsaD, PN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD를 클라미도모나스 레인하드티 \ΑΊ?人 Chlamydoiwnas reinhardtii JL173) 세포에 도입하였다. 구체적으로, 대수 성장기까지 배양된 (:. reinhardtii JL173 세포를 원심분리하여 수득하고, 상기 실시예 <3-1>에서 준비한 gamete autolysine 에 재현탁한 후, 상온에서 60 분 정도 반웅시켰다. 상기와 같이 gamete autolysine 과 반웅시킨 reinhardtii JL173 세포를 다시 원심분리하여 수득한 후, TAP 액체배지에 재현탁시켜 세포 농도를 IX 108 내지 3X108 cell/^로 맞추었다. 직경 425 내지 600 卿의 글라스 비드 (glass bead) (G8772) (Sigma, USA)가 0.3 g 씩 담긴 시험관에 상기 세포현탁액을 0.3 ml 씩 분주하였다. 상기 각각의 시험관에 1 /g의 Kpnl 으로 절단하여 선형화 (linearization)시킨 상기 실시예 2 의 백터 5 ^와 100 의 20 % PEGCpolyethylene glycol) 8000 을 넣고 25 초 동안 볼텍싱 (voltexing)한 다음, TAP 액체배지를 더 첨가하고 원심분리하여 세포를 수득하였다. 상기와 같이 수득한 세포를 다시 10 의 TAP 액체배지에 재현탁하고 원심분리하여 세포를 재수득한다. 상기와 같이 재수득된 세포를 0.3 ι 의 TAP 액체배지에 재현탁하였다. 그런 다음, 0.5 %의 아가로즈를 첨가하고 가열하여 45 °C까지 식힌 TAP 배지에, 상기 재현탁된 세포를 첨가하여 잘 섞는다. 그런 다음, 1 ppm 의 3- 아세틸피리딘 (3-acetylpyridine) (Sigma, USA)이 첨가된 TAP 고체 배지 상에 상기 세포를 플레이팅하여 굳히고, 5 내지 7일 동안 배양하였다. 상기 5 내지 7 일 동안 배양한 세포가 녹색의 콜로니를 형성하기 시작하면, 상기 콜로니를 이쑤시개로 찍어 새로운 TAP 고제배지 상에 옮김으로써 발현백터 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, PN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7- 8LSIP— P-LUC-TPsaD 및 pN7_17LSIP_P-LUC-TPsaD가 정상적으로 형질전환된 C. re/^a/^// JL173 형질전환체를 선별하였다. Expression vector pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, pN7- prepared in Example 2, according to a method established in the conventional Kindle et al. (Proc. Natl Acad. Sci. USA 1990; 87: 1228-1232) 4LSIP_P-LUC—TPsaD, P N7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD were introduced into Chlamydoiwnas reinhardtii JL173) cells. Specifically, obtained by centrifugation (.. reinhardtii JL173 cells cultured until the logarithmic growth phase, and resuspended in the gamete autolysine prepared in Example <3-1>, and reacted at room temperature for 60 minutes. After reinhardtii JL173 cells reacted with autolysine were centrifuged again, they were resuspended in TAP liquid medium to adjust the cell concentration to IX 10 8 to 3 × 10 8 cells / ^ Glass beads with diameters of 425 to 600 mm 3 (G8772) 0.3 ml of the cell suspension was dispensed in a test tube containing 0.3 g of (Sigma, USA) .The vector of Example 2 was cut and linearized by 1 / g Kpnl in each test tube. 5 ^ and 100 of 20% PEGCpolyethylene glycol) 8000 was added and vortexed for 25 seconds, and then TAP liquid medium was further added and centrifuged to obtain cells. The cells obtained as described above are resuspended in 10 TAP liquid medium and centrifuged to reacquire the cells. The cells reacquired as above were resuspended in 0.3 ι of TAP liquid medium. Then, add 0.5% agarose, heat and cool to 45 ° C in TAP medium, add the resuspended cells and mix well. The cells were then hardened by plating on TAP solid medium to which 1 ppm of 3-acetylpyridine (Sigma, USA) was added and incubated for 5-7 days. When the cells cultured for 5 to 7 days start to form green colonies, the colonies were picked with a toothpick and transferred onto a new TAP-prepared medium to express expression vectors pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, P N7-4LSIP_P-LUC- C. re / ^ a / ^ // JL173 transformants with TPsaD, pN7-8LSIP—P-LUC-TPsaD and pN7_17LSIP_P-LUC-TPsaD normally transformed were selected.
<3-3> pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD , pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD , pN7-8LSIP_P- LUC-TPsaD 및 pN7-17LSIP— P— LUC-TPsaD의 도입여부 확인 <3-3> Confirmation of introduction of pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pN7-17LSIP— P—LUC-TPsaD
상기 실시예 <3-2>에서 선별된 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체, PN7-4LSIP—P— LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체 및 PN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체를 TAP 액체배지에서 대수 성장기 정도까지 배양하여 각각 수득한 다음, DNeasy plant mini kit (69104) (QIAGEN, USA)를 이용하여 제조사에서 제공하는 프로토콜에 따라 genomic DNA를 각각 분리하였다. PN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD transformed normally selected in Example <3-2>, PN7-4LSIP—P—transformer normally introduced with pC7-7LSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD Were obtained by culturing the transformants normally introduced with P N7-17LSIP_P-LUC-TPsaD and culturing them to the logarithmic growth stage in TAP liquid medium, and then DNeasy plant mini kit (69104) (QIAGEN, USA Genomic DNA was isolated using the protocol provided by the manufacturer.
상기 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체 , pN7- PN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD transformant, pN7-
4LSIP_P-LUC-TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체, pN7-8LSIP_P_LUC- TPsaD 가 정상적으로 도입된 형질전환체 및 pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 에서 분리한 genomic DNA 를 주형으로, 서열번호 20 및 서열번호 21 의 프라이머 쌍으로 각각 PCR 을 수행하여 936 bp 길이의 루시퍼라제 (luciferase)의 유전자가 도입되었는지 여부를 확인하였다 . The transformants in which 4LSIP_P-LUC-TPsaD was normally introduced, the transformants in which pN7-8LSIP_P_LUC-TPsaD was normally introduced, and genomic DNA isolated from pN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD were used as templates. PCR was performed with each primer pair to confirm whether a luciferase gene of 936 bp length was introduced.
그 결과, 각각의 genomic DNA에서 약 936 bp의 루시퍼라제 유전자에 해당하는 밴드가 검출되었고 (도 5, 레인 1 내지 레인 24), 상기와 같은 결과로부터 상기 4 종류의 백터 pN그 LLSIP_P-LUC-TPsaD, pN7-4LSIP_P-LUC- TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 및 pN그 17LSIP_P-LUC-TPsaD 가 ( . reinhardtii JL173 세포에 정상적으로 도입되었음을 확인하였다. As a result, a band corresponding to about 936 bp luciferase gene was detected in each g enom ic DNA (FIG. 5, lanes 1 to 24), and from these results, the vector vector pL LLSIP_P-LUC -TPsaD, pN7-4LSIP_P-LUC- TPsaD, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD and pNg 17LSIP_P-LUC-TPsaD were confirmed to be normally introduced into (. Reinhardtii JL173 cells.
【실시예 4】 Example 4
!^^! ?의 활성 측정 ! ^ ^!? Activity measurement
상기 실시예 <3-2>에서 선별된 pN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD 형질전환체, PN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD 형질전환체, pN7-8LSIP_P-LUOTPsaD 형질전환체 및 PN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD 형질전환체를 각각 TAP 액체배지가 포함된 여러 개의 시험관에 나누어 배양하면서 , 상기 시험관을 암처리하거나 또는 30, 300 또는 600 umol photon/m2/s 의 광을 3 시간 정도 조사하였다. 그런 다음, 상기 형질전환체를 수득하고, Renilla Lucif erase assay kit(E2810)(Promega, USA)를 이용하여 제조사에서 제공하는 프로토콜에 따라 Luminometer(GloMaxTM 20/20) (Pr omega, USA)로 루시퍼라제 (luciferase)의 발광량을 측정하였다. 각각의 세기에서의 루시퍼라제 발현 정도를 분석하기 위하여, 0, 30, 300 또는 600 umol photon/mVs 의 광을 조사한 형질전환체의 루미네선스 ( luminescence)를 암처리한 형질전환체의 루미네선스 (luminescence)로 나누에 루미네선스 비 (luminescence ratio)를 비교하였다. PN7-lLSIP_P-LUC-TPsaD transformant, PN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD transformant, pN7-8LSIP_P-LUOTPsaD transformant and PN7-17LSIP_P-LUC-TPsaD transformant selected in Example <3-2> above The converters each contain a TAP liquid medium While dividing and incubating in three test tubes, the test tubes were dark-treated or irradiated with light of 30, 300 or 600 umol photon / m 2 / s for about 3 hours. Then, the transformant was obtained, and lucifer with Luminometer (GloMax TM 20/20) (Pr omega, USA) according to the protocol provided by the manufacturer using Renilla Lucif erase assay kit (E2810) (Promega, USA). The amount of luminescence of luciferase was measured. In order to analyze the degree of luciferase expression at each intensity, the luminescence of the transformant treated with the luminescence of the transformant irradiated with light of 0, 30, 300 or 600 umol photon / mVs The luminescence ratio was compared by dividing by (luminescence).
그 결과, 리포터 유전자인 루시퍼라제는 1LSIP_P 의 하류에서 조사된 광의 세기 (light intensity)에 관계없이 높은 루미네선스를 나타내었다. 또한, 리포터 유전자인 루시퍼라제는 4LSIP_P, 8LSIP_P 및 17LSIP_P 의 하류에서 조사된 광의 세기가 증가할수록 높은 루미네선스를 나타내었고, 약한 세기의 광 (0 또는 30 umol Photon/m2/s)과 강한 세기의 광 (300 또는 600 umol photon/m2/s)에서 발광된 루미네선스 비의 차이가 크게 나타났다 (표 2, 도 6 및 도 7). 상기와 같은 결과로부터, 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 1LSIPᅳ P 이 본 발명의 LSIP_P 가 프로모터 활성을 갖도록 하는 기본 단위임을 알수 있다. 따라서, 상기 1LSIP_P의 5' 말단에 일부 뉴클레오타이드 서열이 추가된 4LSIP_P, 8LSIP_P 또는 17LSIP_P 등과 같은 본 발명의 LSIP_P 는 조사되는 광의 세기 (light intensity)에 의존적으로 그 하류 (downstream)에 연결된 유전자의 발현을 조절함을 알 수 있다. As a result, the reporter gene luciferase showed high luminescence regardless of the light intensity irradiated downstream of 1LSIP_P. In addition, luciferase, a reporter gene, showed higher luminescence as the intensity of light irradiated downstream of 4LSIP_P, 8LSIP_P and 17LSIP_P increased, with weak intensity of light (0 or 30 umol P hoton / m 2 / s) and strong The difference in the emitted luminescence ratio was large in the light of intensity (300 or 600 umol photon / m 2 / s) (Tables 2, 6 and 7). From the above results, it can be seen that 1LSIP 'P having the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18 is a basic unit for LSIP_P of the present invention to have promoter activity. Accordingly, the LSIP_P of the present invention, such as 4LSIP_P, 8LSIP_P, or 17LSIP_P, in which some nucleotide sequences are added at the 5 'end of the 1LSIP_P, regulates the expression of a gene linked downstream thereof depending on the light intensity to be irradiated. It can be seen.
【표 2】 Table 2
【실시예 5】 Example 5
두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터와의 활성 비교 Activity Comparison with Dunaliella bambil-derived cbr promoter
종래 Lers et al . (The Journal of Biological Chemistry 1991; 266(21): 13598-13705) 문헌에서 밝혀진 두날리엘라 바다빌 0 ^//e//a bar daw m유래의 cbr 프로모터와 본 발명의 두날리엘라 에스피. 유래 LSIP 프로모터에 있어서 광에 의한 프로모터 활성 유도능을 비교하였다. Lers et al. (The Journal of Biological Chemistry 1991; 266 (21): 13598-13705) Dunaliella Bambil 0 ^ // e // a bar daw m derived cund promoter and Dunaliella sp of the present invention. The derived LSIP promoters were compared for their ability to induce promoter activity by light.
상기 Lers et al. 문헌에서 확립한 두날리엘라 바다빌의 genomic DNA를 주형으로 하여, Xbal 제한효소 부위를 갖는 서열번호 16 및 EcoRI 의 제한효소 부위를 갖는 서열번호 17 의 프라이머 쌍으로 PCR(Polymerase Chain Reaction)을 수행함으로써, 서열번호 14 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 831-081?_13를 수득하였다. Lers et al. PCR (Polymerase) was carried out using primer pairs of SEQ ID NO: 16 having an Xbal restriction enzyme site and SEQ ID NO: 17 having a restriction enzyme site of EcoRI, using the genomic DNA of Dunaliella thabil established in the literature as a template. Chain Reaction) gave 831-081? _1 3 having the nucleotide sequence of SEQ ID NO.
그런 다음, 실시예 2 와 동일한 방법으로 pN7-AR_P-LUC-TPsaD 에서 Xbal 및 EcoRI 의 제한효소를 이용하여 ARᅳ P 를 제거하고, AR_P 가 제거된 부위에 상기 수득된 Bar-CBR_P 를 삽입함으로써, 도 4 와 같은 맵을 갖는 pN7-Bar-CBR_P-LUC-TPsaD 발현백터를 제조하였다. Then, in the same manner as in Example 2 by removing the AR ᅳ P in the pN7-AR_P-LUC-TPsaD using Xbal and EcoRI restriction enzymes, by inserting the Bar-CBR_P obtained in the site where the AR_P is removed, PN7-Bar-CBR_P-LUC-TPsaD expression vector having a map as shown in Figure 4 was prepared.
상기와 같이 제조된 pN그 Bar-CBR_P-LUC-TPsaD 발현백터를 실시예 3 과 동일한 방법으로 (;. reinhardtii 로 형질전환하고, 제대로 형질전환된 형질전환체를 선별한 다음, 상기 형질전환체에서 분리한 pN7-Bar-CBRᅳ P- LUC-TPsaD genomic DNA 를 주형으로, 서열번호 20 및 서열번호 21 의 프라이머 쌍으로 각각 PCR 을 수행하여 936 bp 의 루시퍼라제 유전자에 해당하는 밴드를 확인함으로써 (도 5, 레인 25 내지 레인 30), 상기 pN그 Bar-CBR_P-LUC-TPsaD 가 C. reinhardtii JL173 세포에 정상적으로 도입되었음을 확인하였다. In the same manner as in Example 3 (p. Barg-CBR_P-LUC-TPsaD expression vector prepared as described above); transformed with reinhardtii, and screened for transformants transformed properly, and then in the transformant PCR was performed using the isolated pN7-Bar-CBR ᅳ P-LUC-TPsaD genomic DNA as a template and primer pairs of SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21 to identify the band corresponding to the 936 bp luciferase gene (Fig. 5, lanes 25 to 30), it was confirmed that the pNg Bar-CBR_P-LUC-TPsaD was normally introduced into C. reinhardtii JL173 cells.
상기와 같이 선별된 pN7-Bar-CBR_P-LUOTPsaD 형질전환체와 상기 실시예 <3-2>에서 선별된 pN7-lLSIPᅳ P-LUC-TPsaD 형질전환체, pN7-4LSIP_P- LUC-TPsaD 형질전환체, pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD 형질전환체 및 pN그 17LSIPᅳ P-LUC-TPsaD 형질전환체를 각각 TAP 액체배지가 포함된 여러 개의 시험관에 나누어 배양하면서, 상기 시험관을 암처리하거나 또는 30 또는 300 ymol photon/m2/s 의 광을 3 시간 정도 조사하였다. 그런 다음, 상기 형질전환체를 수득하고, Renilla Luc if erase assay kit(E2810)(Promega, USA)를 이용하여 제조사에서 제공하는 프로토콜에 따라 Luminometer(GloMax™ 20/20) (Promega, USA)로 루시퍼라제 (luciferase)의 발광량을 측정하였다. 각각의 세기에서의 루시퍼라제 발현 정도를 분석하기 위하여, 300 umol photon/m2/s 의 광을 조사한 형질전환체의 루미네선스를 30 ymol photon/m2/s 의 광을 조사한 형질전환체의 루미네선스로 나누어, 루미네선스 비 (luminescence ratio)를 비교하였다. PN7-Bar-CBR_P-LUOTPsaD transformant screened as described above, pN7-lLSIPLS P-LUC-TPsaD transformant screened in Example <3-2>, pN7-4LSIP_P-LUC-TPsaD transformant treatment of the test tubes with cancer or 30 or 300 by dividing the pN7-8LSIP_P-LUC-TPsaD transformant and the pN 17LSIP ᅳ P-LUC-TPsaD transformant into several test tubes each containing a TAP liquid medium. The light of ymol photon / m 2 / s was irradiated for about 3 hours. Then, the transformant was obtained and lucifered with Luminometer (GloMax ™ 20/20) (Promega, USA) according to the protocol provided by the manufacturer using Renilla Luc if erase assay kit (E2810) (Promega, USA). The amount of luminescence of luciferase was measured. In order to analyze the degree of luciferase expression at each intensity, the luminescence of the transformants irradiated with light of 300 umol photon / m 2 / s was measured for 30 ymol photon / m 2 / s of the transformants. The luminescence ratio was compared by dividing by luminescence.
그 결과, 리포터 유전자인 루시퍼라제는 두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터 하에서 보다 본 발명의 1LSIP_P 하에서 더욱 안정적이고, 일정한 발현 패턴을 보였다 (표 3 및 도 6). 즉, 두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터는 클론마다 프로모터 활성이 큰 편차를 나타냈으나, 본 발명의 1LSIP_P 프로모터는 클론마다 일정한 수준의 프로모터 활성을 나타냄을 확인하였다. 또한, 상기 리포터 유전자인 루시퍼라제는 두날리앨라 바다빌 유래 cbr 프로모터 하에서 보다 두날리엘리 에스피. 유래 LSIP_P(4LSIP_P, 8LSIP_P 및 17LSIIP_P) 하에서 더욱 높은 루미네선스 비를 나타내었다 (표 3 및 도 7). 이는 두날리엘라 에스피. 유래의 LSIP_P 가 두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터 보다, 조사되는 광의 세기 (light intensity)에 더욱 민감하게 반웅하여 루시퍼라제의 발현을 조절함올 의미한다. As a result, the reporter gene luciferase showed a more stable and constant expression pattern under the 1LSIP_P of the present invention than under the Dunaliella hambil-derived cbr promoter (Table 3 and FIG. 6). In other words, cinna promoter derived from Dunaliella haebil showed a large variation in promoter activity for each clone. The 1LSIP_P promoter was found to exhibit a constant level of promoter activity per clone. In addition, the reporter gene luciferase than Dunalielli sp. Higher luminescence ratios were shown under derived LSIP_P (4LSIP_P, 8LSIP_P and 17LSIIP_P) (Table 3 and FIG. 7). This is Dunaliella Esp. Derived LSIP_P reacted more sensitively to the light intensity irradiated than Dunaliella hamvil derived cbr promoter, thereby regulating the expression of luciferase.
상기와 같은 결과로부터, 본 발명의 LSIP_P 는 기본적으로 두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터보다 안정적인 프로모터 활성을 나타내는 서열번호 18 의 뉴클레오타이드 서열을 갖는 1LSIP_P 를 기본 단위로 하여, 상기 두날리엘라 바다빌 유래 cbr 프로모터보다 광의 세기에 더욱 민감하게 의존적이며, 더욱 민감하게 그 하류 (downstream)에 연결된 유전자의 발현을 조절함을 알 수 있다. 【표 3】 From the above results, LSIP_P of the present invention is based on the base of 1LSIP_P having a nucleotide sequence of SEQ ID NO: 18, which shows a more stable promoter activity than that of the Dunaliella hamville-derived cbr promoter. It can be seen that it is more sensitive to light intensity than a promoter and regulates the expression of genes linked downstream more sensitively. Table 3
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 상기와 같은 특정 실시예에만 한정되지 아나하며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다. In the above description of the preferred embodiment of the present invention by way of example, the scope of the present invention is not limited to the specific embodiment as described above, those skilled in the art described in the claims of the present invention Changes may be made as appropriate within the scope.
Claims
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2013
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