Abstract
To express constitutively the inulinase gene (INUl) of Kluyveromyces marxianus in Saccharomyces cerevisiae, three yeast promoters such as GAPDH, ADH1 and ENO1 were connected upstream of INUl. The resulting plasmids, pYIGP, pADHl-INU, and pENO-INU were introduced to S. cerevisiae SEY2102 host strain, respectively, and then each transformants were selected by staining of colonies on sucrose-agar plate. When the yeast transformants were cultivated on 2$\%$ dextrose media, the total expression levels of inulinase reached to 1.11 unit/mL, 0.88 unit/mL, and 0.69 unit/mL for respective GAPDH, ADH1, and ENO1 promoter systems. On 4% dextrose media, however, the inulinase activities were observed at 2.00 unit/mL for pYIGP, 0.71 unit/mL for pADH1-INU, and 1.40 unit/mL for pENO-INU. This result indicates that the constitutive expression of INUl was significantly affected by the initial concentration of dextrose and the promoter strength was in the order GAPDH, ENO1, and ADH1 promoter at high dextrose concentration. Taking into account the plasmid stability, however, it is suggested that the ENO1 promoter system is more suitable for the INU1 expression on high dextrose medium or in the fed-batch cultivation accumulating ethanol at high level.
S. cerevisiae의 대표적인 구성적 promoter로 GAPDH, ADH1 및 ENO1를 사용하고 이들 promoter 하류에 INUl의 ORF를 in frame으로 연결한 각각의 plasmid pYIGP, pADHl-lNU 및 pENO-INU를 구축하였다. 이들 plasmid 를 함유한 재조합 S. cerevisiae SEY2102 균주들을 sucrose 함유 평판배지에서 선별한 후, 초기 포도당 농도가 2$\%$ 또는 4$\%$인 배지에서 배양했을 때, 모든 균주들은 12시간 이후부터 정지기에 들어갔으며, 정지기에서도 느리지만 균체증식과 inulinase 발현은 계속되었다. 4% 포도당 배지에서 inulinase 총발현량은 ADH1 promoter 계를 제외하고 GAPDH와 ENO1 promoter의 경우 2$\%$ 포도당 배지 때 보다 약 2배 증가한 2.0 unit/mL과 1.4 unit/mL를 각각 보였다. 단위균체농도당 inulinase 활성 즉, 비활성은 GAPDH와 ENOl promoter계의 경우 포도당 농도가 4$\%$일 때 2$\%$때보다 약 63$\%$ 정도의 비활성 증가를 나타내었다. 하지만 ADH1 promoter의 경우는 오히려 비활성이 약 40$\%$ 감소하였다. 그러나, plasmid 안정성 측면에서는 ADH1과 ENO1 promoter 발현계가 GAPDH promoter 경우의 34$\%$보다 훨씬 뛰어난 80$\%$이상을 보였다. 결론적으로 높은 포도당 농도에서 구성적 promoter의 활성 (발현능)은 GAPDH, ENO1, ADH1 promoter 순으로 나타났지만, 초기 포도당 농도가 높을 때나 에탄을 생산이 심각한 유가식 배양에서는 ENO1 promoter가 inulinase의 구성적 발현ㆍ생산에 더 적합할 것으로 사료된다.
