Abstract
The overproduction and high level secretion of Glucose Oxidase (GOD) from A. niger in S. cerevisiae was carried out by cloning GOD gene. For this purpose, using two different strong promoters (ADH1 promoter, GAL10 promoter) and signal sequences (${alpha}$-MF signal sequence of S. cerevisiae and ${alpha}$-amylase signal sequence of A. oryzae) and GAL7- and GOD terminator, four expression vectors were constructed. All the expression vectors were transformed in S. cerevisiae 2805 using auxotroph method. By the flask culture, transformants of pGAL expression vector series containing GAL 10 promotor showed much higher GOD productivity than transformants of pADH expression vector series containing ADH1 promoter Transformants of pGALGO2 containing GAL10 promotor and ${alpha}$-amylase signal sequence has shown the best productivity of GOD ($GOD_{total}$: 10.3 unit/mL, $GOD_{ex}$: 8.7 unit/mL) at 115 hr. This value was three fold higher than that of pGALGO1 containing GAL 10 promotor and ${alpha}$-MF signal sequence, even if the same promotor was involved. Through the ${alpha}$-amylase signal sequence of A. oryzae, GOD was secreted much more than the case of ${alpha}$-MF signal sequence from S. cerevisiae. These results suggest that signal sequence may play a important roles in not only the secretion but also the overproduction of foreign protein. Secretion rate of GOD in pGALGO1 and pGALGO2 was 89% and 84%, respectively, Because of the overglycosylation in S. cerevisiae the molecular weight of recombinant GOD in S. cerevisiae was much larger (250 kDa) than that of nature GOD in A. niger (170 kDa).
A. niger의 GOD(Glucose Oxidase) 대량생산과 효율적인 분비를 protein의 대량생산에 많이 사용되는 strain인 S. cerevisiae에서 시도하였다. S. cerevisiae의 ADH1과 GAL 10 promotor, 그리고 ${alpha}$-MF signal sequence와 A. oryzae의 ${alpha}$-amylase signal sequence 및 S. cerevisiae의 GAL7과 A. niger의 GOD terminator를 이용하여 4개의 expression vector를 합성한 후 S. cerevisiae 2805에 auxotroph 방법으로 형질변환시켰다. 변이체들을 배양하여 세포내와 세포외의 GOD활성도를 분석한 결과 GAL 10 promotor가 삽입된 pGAL변이체들이 ADH1 promotor가 삽입된 pADH 변이체들 보다 GOD 생산성이 높았다. GAL 10 promotor와 A. oryzae의 ${alpha}$-amylase signal sequence가 삽입된 pGALGO2에서 115시간 배양시 GOD의 생산이 가장 높았다($GOD_{total}$: 10.3 unit/mL, $GOD_{ex}$: 8.7 unit/mL). 이 수치는 같은 promotor인 GAL 10 promotor와 ${alpha}$-MF signal sequence가 삽입된 pGALGO1보다 3배정도 높다. 이 결과는 ADH 1 promotor를 사용하였을 경우에도 일치하였다. 또한 A. oryzae의 ${alpha}$-amylase signal sequence가 S. cerevisiae의 ${alpha}$-MF signal sequence보다 GOD를 더 효과적으로 분비시켰다. 상기 결과로 미루어 보면 signal sequence가 단백질의 분비 외에도 단백질 합성에도 많은 영향을 주는 것으로 추측된다. pGALGO1과 pGALGO2의 GOD분비효율은 각각 89%, 84%이었다. S. cerevisiae에서는 일반적으로 과당화가 일어나기 때문에 S. cerevisiae에서 합성된 재조합 GOD의 분자량은 250 kDa으로 A. niger의 GOD(170 kDa)보다 더 컸다.
