출아효모에서 다양한 이종 유전자의 안정적 동시발현을 위한 방법의 비교
Comparison of Methods for Stable Simultaneous Expression of Various Heterologous Genes in Saccharomyces cerevisiae
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초록
본 연구는 출아효모 Saccharomyces cerevisiae을 이용해이종 유전자(heterologous gene)를 효모염색체내에 도입하여 안정적으로 발현하기 위한 시스템의 비교에 대해서 연구하였다. 반복적으로 사용할 수 있는 Cre/loxP system의 이용을 위해 C. glabrata 유래 유전자를 선택마커로 사용하였고, universal pRS-CMT vector를 이용한 4종의 유전자(XYLP, XYLB, GRE3 및 XYL2 유전자)를 모델 유전자로 cloning하였다. 구축된 pRS-XylP, pRS-XylB, pRS-Gre3 및pRS-Xyl2 plasmid를 이용한 4번의 sequential integration 을 통해 효모염색체내에 도입된 4종의 유전자를 순차적으로 발현시킬 수 있었다. 또한 4종의 유전자 발현 cassette를동시에 가지는 pRS-PBG2 plasmid에 의한 one-step integration을 통해서, 도입될 유전자들의 순서를 정할 수 있었으며 각 유전자들의 동시발현을 안정적으로 유지할 수 있었다. 결론적으로 본 연구에서 사용한 4종의 유전자들의 염색체내 동시 integration 및 발현을 위해서는 one-step integration이 효과적임을 확인하였으며, 적절한 유전자 도입방법을 통해 산업적으로 유용한 생물시스템의 손쉬운 육종이 가능하리라 기대한다.
Abstract
We compared two integration systems for stable expression of heterologous genes in Saccharomyces cerevisiae. A Candida glabrata-derived gene was used as the selective marker for the Cre/loxP system, and XYLP, XYLB, GRE3, and XYL2 genes were used as model heterologous genes and ligated into the universal pRSCMT vector. The resulting pRS-XylP, pRS-XylB, pRS-Gre3, and pRS-Xyl2 plasmids were sequentially integrated into yeast chromosome VII by four integration processes (marker rescue and gene integration). The four introduced genes were successfully expressed. Further, the pRS-PBG2 plasmid harboring expression cassettes for the four genes was constructed for one-step integration. The four genes that were introduced were stably maintained as a gene cluster and were simultaneously expressed. The one-step integration was more effective for the simultaneous integration and expression of the four genes related to xylan/xylose metabolism. This method will enable the generation of a useful biosystem through appropriate use of gene integration methods.
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