We determined the nucleotide sequence of the URA3 gene encoding orotidine-5'-phosphate decarboxylase (OMPDCase) of the erythritol-producing osmotolerant yeast Candida magnoliae by degenerate polymerase chain reaction and genome walking. Sequence analysis revealed the presence of an uninterrupted open-reading frame of 795 bp, encoding a 264 amino acid residue protein with the highest identity to the OMPDCase of the yeast Kluyveromyces marxianus. Phylogenetic analysis of the deduced amino acid sequence revealed that it shared a high degree of identity with other yeast OMPDCase homologs. The cloned URA3 gene successfully complemented the ura3 null mutation in Saccharomyces cerevisiae, revealing that it encodes a functional OMPDCase in C. magnoliae. An enzyme activity assay and reverse transcription polymerase chain reaction indicated that the expression level of the C. magnoliae URA3 gene in S. cerevisiae was not as high as that of the S. cerevisiae URA3 gene. The GenBank accession number for C. magnoliae URA3 is JF521441.
본 연구는 에탄올내성, 내열성, ${\beta}-glucanase$ 활성 및 xylose 대사가 가능한 새로운 생물시스템을 육종하기 위해 원형질체융합(protoplast fusion)이라는 방법을 사용하여 S. cerevisiae BYK-F11 균주와 P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주와의 genome shuffling을 시도하였다. P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주는 URA3 유전자를 결실시켜 uracil 영양요구주로 구축되었다. Protoplast fusion을 통해 몇몇의 융합체가 선별되었고, 두 모균주인 BYK-F11 균주와 P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주의 핵형(karyotype)를 모두 가지는 BYKPS-F8 균주가 22개의 융합체중에서 최종 선정되었다. 이어 ${\beta}-glucanase$ 활성, xylose 이용능, 에탄올내성, 내열성 및 에탄올생산성에 대한 다양한 표현형이 조사되었다. BYKPS-F8 균주는 모균주인 BYK-F11 균주가 가지는 ${\beta}-glucanase$ 활성을 가지게 되었고, P. $stipitis{\Delta}ura$ 균주가 가지는 xylose 이용능도 모균주보다 1.2배 증가되었음을 확인할 수 있었다. BYKPS-F8 균주는 $40^{\circ}C$에서 내열성을 보였으며, 8% 에탄올이 첨가된 배지에서 모균주에 비해 에탄올 내성이 증가되었음을 확인 할 수 있었다. 20 g/l의 xylose가 함유된 배지에서 72시간 배양에 의해 약 7.5 g/l의 에탄올을 생산할 수 있었으며, 260시간의 장기간의 배양에도 BYKPS-F8균주에 도입한 다형질이 안정적으로 유지됨을 확인하였다. 따라서, 본 연구에서 사용된 균주 육종방법을 통해 다형질을 가진 다른 속간의 균주 융합 및 산업적으로 유용한 생물시스템의 육종이 가능함을 확인하였다.
A ura5 gene encoding Orotate Phosphoribosyl Transferase (OPRTase) of Metarhizium anisopliae was cloned by PCR methods and sequenced. The sequenced ura 5 gene encodes a polypeptide of 234 amino acid residues. This deduced amino acid sequence showed high similarity to other fungi OPRTase and there was no intron sequence between ATG starting codon and TGA ending codon.
Two knockout vectors, in which the truncated Kluyveromyces lactis URAS gene is flanked by a direct repeat, were developed for Saccharomyces cerevisiae. Each vector was designed to harbor 5'- and 3'-end homology regions for integration. Two knockout fragments were devised to integrate into the correct locus in a complementary manner to disrupt a gene of interest and. concomitantly to make functional Kl URA3 for transfomant selection. The use of dual complementary knockout cassettes was expected to dramatically reduce integration into unwanted loci in the genome. The knockout system developed in this study was successfully used for disruption of the GAL1 gene in S. cerevisiae.
Water-soluble polyethyleneimine (PE) derivatives containing nucleic acid bases and hydrophilic amino acids such as homoserine (Hse) and serine were prepared by the activated ester method as nucleic acid models. From spectroscopic measurements, the polymers were found to interact with DNA accompanied by an induction of conformational change. Hypochromicity in UV spectra indicated that a stable polymer complex was formed between poly (A) with PEIHse-Ura by complementary hydrogen bonding with equimolar nucleic base units (adenine:uracil=1:1). The induced conformation of DNA by the interaction with the polymer containing uracil and homoserine (PEI-Hse-Ura) was concluded to be a super triple helical structure. The formation of the polymer complex, DNA: PEI-Hse-Ura, was found to be affected by the presence of metal ions such as $Ca^{2+}\;and\;Cu^{2+}$.
세균의 protopalst 융합을 연구하기 위하여 Bacillus subtilis로부터 두 개의 영양 요구성 균주를 NTG처리에 의해서 분리하였다. 두 개의 영양 요구성 균주는 Uracil 요구성 균주와 Tryptophan 요구성 균주였다. $ura^-$균주와 $trp^-$균주의 친주로의 역돌연변이율은 각각 $2.4{\times}10^{-8}$과 $1{\times}10^{-8}$이하였다. Lysozyme 처리에 의하여 protoplast를 만들기 위한 최적 pH와 온도는 6.5와 $30^{\circ}C$였다. Protoplast 생성을 위한 lysozyme의 최적농도는 $200{\mu}g/ml$였다. Protoplast가 본래의 균체로 회복되는 율은 3.3%였다.
Transformation-associated recombination (TAR) 클로닝 법은 복잡한 게놈으로부터 염색체 내의 특정부위나 유전자를 선택적으로 분리할 수 있다. 이 방법은 목적 유전자에 근접한 작은 게놈DNA 염기서열 정보를 필요로 한다. 이 기술은 효모의 spheroplast transformation을 시키는 동안 목적으로 하는 유전자의 5' 또는 3' 서열을 포함하고 있는 TAR vector와 게놈DNA사이에서 일어나는 상동성재조합에 의해 이루어진다. 본 연구에서는 plasmid 모델시스템을 이용하여 target hooks 내에 존재하는 비상동성 염기서 열이 상동성재조합에 미치는 영향을 조사하였다. plasmid에 존재하는HIS3유전자와 변형시킨 his3-TRP1-his3 단편 사이의 상동성재조합의 효율은 $Ura^+$ 형질전환체의 형질분석에 의해 이루어졌다. $Ura^+$ 형질전환체의 수는 7종류의 서로 달리 변형된 his3-TRP1-his3 단편들을 사용하였을 매 거의 동일하게 나타났다. 그러나 $Trp^+His^+$ positive recombinants의 빈도는 변형된 his3-TRP1-his3 단편 내에 비상동성 영역에 부정확한 간격을 지닐 때 현저한 감소를 나타내었다. 이러한 결과로서, 부정확한 간격이 target hook과 substrate DNA 사이에 일어나는 상동성재조합을 방해하는 것으로 사료된다. 그러므로 이종간의 상동유전자를 클로닝 할 때에는 target hook내의 비상동성 염기서열이 존재한다면 이것이 정확한 간격을 지니는지 여부를 중요란 요인으로 고려해야 한다.
To improve the fermentation characteristics of the haploid starch-fermenting recombinant yeast strain K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3) secreting both $\alpha$-amylase and glucoamylase was rare-mated with polyploid industrial yeast Saccharomyces sp. K35. The K35 strain had good fermentation-characteristics such as ethanol-tolerance, high temperature and sugar-tolerance, and high fermentation rate. Among the resulting 66 hybrids, the best strain RH51 was selected. The RH51 exhibited amylolytic activity of K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3) as well as ethanol and sugar tolerance of K35. The optimum temperature of hybrid RH51 for starch fermentation was 34$\circ$C which was same as that of K35 but different from that (30$\circ$C) of K114/YIpMS$\Delta$R(LEU2/URA3). The optimum pH was 5.0. The optimum size of inoculum was 2% as the pellet (w/v) of yeast cells. The hybrid strain RH51 produced 7.0% ethanol (w/v) from 20% (w/v) soluble starch while K35 formed almost no ethanol, 0.3% (w/v). RH51 strain produced 7.5% (w/v) ethanol after 8 days in a 2.5 l fermenter containing 800 ml of 20% (w/v) soluble starch. The residual starch content in the fermentation medium was 1.68% (w/v), and therefore almost all the starch was fermented completely.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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