SUC2 Gene을 갖는 재조합 Saccharomyces cerebisiae의 Invertase 발현특성

Expression of Invertase in Recombinant Saccharomyces cerebisiae Containing SUC2 Gene

유전자의 재조합 균주의 생산성을 향상시키기 위한 발효시스템 개발을 목적으로 regulated promoter 인 SUC2 gene 갖는 유전자 재조합 S. cerebisiae를 모델로하여 유전자 산물인 Invertase 발현에 미치는 글루코오스 농도의 영향, 발효 중 플라스미드의 불안정성, 생육특성 및 continuous fed batch system을 연구하였다. 유전자 재조합 균주는 biphasic growth 현상을 보였으며 글루코오스 농도가 0.9g/$\ell$에서 2.2g/L로 증가함에 따라 비증식 속도는 0.224 h$^{-1}$에서 0.226 h$^{-1}$로 증가했으며 숙주효모보다 낮은 값을 나타내었다. 유전자 재조합 균주의 invertase 생산은 발효조내의 글루코오스 농도에 크게 영향을 받아 글루코오스 농도가 0.25~0.4g/L로 감소될 때 invertase 생산이 시작되었으며 회분발효중 플라스미드의 분리는 글루코오스 자화기간 동안에 빈번히 일어났으나 에탄을 자화기간에는 완만해지는 경향을 보였다. 또한 통기를 해주지 않고 배지의 용존산소만으로 배양시킨 결과 통기를 한 경우에 비하여 invertase의 비활성과 총활성이 각각 1.5 및 1.3 배 증가되었다. 균체의 증식단계와 유전자의 발현단계로 구분하여 발효시키기 위하여 영양분을 함유한 글루코오스 용액을 48m1/h(0.096g 글루코오스/48L의 유량으로 12시간 연속적으로 공급하여 fed batch 배양한 결과 invertase의 비활성과 총활성이 비통기적 회분배양 보다 각각 1.74, 2.74배 증가되었다.

To maximize the performance of recombinant cell fermentation process through optimizing environmental conditions, the production of invertase from recombinant Saccharomyces cerebisiae Containing SUC2 gene was studied as a model. The recombinant cells showed biphasic growth on glucose. Since the promoter of the SUC2 is regulated by the concentration of glucose in the medium, expression of invertase by recombinant yeast began when the glucose concentration decreased in a range of 0.25-0.4 g/L during the batch culture. Plasmid segregation occured frequently during glucose fermentation, and infrequently during ethanol oxidation. A rapid appearance of invertase activity with glucose was observed under nonaerated condition, and the maximum specific invertase activity was about 1.5 times as high as under aerobic condition, In fed batch culture, when n low level of glucose was continuously supplied to the tormentor after the time of glucose depletion during growth phase, specific and total invertase activity increased about 1.7 and 2.9 fold, respectively, in a batch culture.