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KR20240118943A - Microorganism having enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase from glutamicibacter halophytocola and uses thereof - Google Patents

Microorganism having enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase from glutamicibacter halophytocola and uses thereof Download PDF

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KR20240118943A
KR20240118943A KR1020230010758A KR20230010758A KR20240118943A KR 20240118943 A KR20240118943 A KR 20240118943A KR 1020230010758 A KR1020230010758 A KR 1020230010758A KR 20230010758 A KR20230010758 A KR 20230010758A KR 20240118943 A KR20240118943 A KR 20240118943A
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KR
South Korea
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microorganism
panthenol
beta
pantoate
alanine ligase
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Pending
Application number
KR1020230010758A
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Korean (ko)
Inventor
김희주
신광수
김상준
주시연
김희영
김비나
Original Assignee
씨제이제일제당 (주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 씨제이제일제당 (주) filed Critical 씨제이제일제당 (주)
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Priority to PCT/KR2024/001306 priority patent/WO2024158257A1/en
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Abstract

본 출원은 글루타미시박터 할로피토콜라 유래 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물, 상기 미생물을 포함하는 판테놀 생산용 조성물, 및 상기 미생물을 배양하는 단계를 포함하는 판테놀 생산방법을 제공하며, 판테놀의 생산능이 우수하다. The present application discloses a microorganism with enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola, a composition for producing panthenol containing the microorganism, and a method for producing panthenol comprising culturing the microorganism. It has excellent production capacity of panthenol.

Description

글루타미시박터 할로피토콜라 유래 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물 및 이의 용도{Microorganism having enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase from glutamicibacter halophytocola and uses thereof}Microorganism having enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase from glutamicibacter halophytocola and uses thereof}

글루타미시박터 할로피토콜라 유래 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물, 상기 미생물을 포함하는 판테놀 생산용 조성물, 및 상기 미생물을 배양하는 단계를 포함하는 판테놀의 생산 방법이 제공된다.Provided are microorganisms with enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola, a composition for producing panthenol containing the microorganisms, and a method for producing panthenol comprising culturing the microorganisms. .

판테놀(Panthenol)은 비타민 B5의 프로비타민 형태의 물질로 화장품, 식품 및 음료 등에 다양하게 응용되고 있는 상업적으로 중요한 물질 중 하나이다. 판테놀은 보습력이 우수하여 화장품, 퍼스널케어 제품 등 스킨케어 제품에 사용되고 있고 화학적으로 합성하여 주로 제조하고 있다. Panthenol is a provitamin form of vitamin B5 and is one of the commercially important substances with various applications in cosmetics, food, and beverages. Panthenol has excellent moisturizing properties, so it is used in skin care products such as cosmetics and personal care products, and is mainly manufactured by chemical synthesis.

판테놀을 화학적으로 제조하는 공정 중 DL-판토락톤을 제조하고 D-형태를 분리하는 과정에서 포름알데히드와 시아나이드와 같은 폐수가 발생하며, 또한 D-형태의 판토락톤과 3-아미노프로판올을 축합하는 단계에서 메탄 및 디클로로메탄 등 다량의 유기용매를 사용하고 폐수가 발생하여 환경적으로 문제가 발생한다. During the process of chemically producing panthenol, wastewater such as formaldehyde and cyanide is generated during the process of producing DL-pantolactone and separating the D-form, and also the D-form of pantolactone and 3-aminopropanol are generated. In the condensation step, a large amount of organic solvents such as methane and dichloromethane are used, and waste water is generated, causing environmental problems.

화학 합성법으로 생산되는 D-형태의 판테놀 물질을 미생물을 활용하여 발효 생산을 할 경우 DL-판토락톤을 분리하는 과정이 없이 생체 활성을 갖는 D-형태의 panthenol을 생산할 수 있으므로 화학 합성법에서 필요한 다량의 유기용매를 사용하지 않아 폐수처리 문제가 발생되지 않는 이점이 있다. When the D-form panthenol produced by chemical synthesis is fermented and produced using microorganisms, bioactive D-form panthenol can be produced without the process of separating DL-pantolactone, so the large amount required for chemical synthesis can be produced. It has the advantage of not causing wastewater treatment problems because it does not use organic solvents.

이에 생물공학적으로 판테놀을 제조하는데 유리한 효과를 갖는 미생물 및 이를 이용하여 판테놀을 고효율로 제조하는 기술의 개발이 요구된다.Accordingly, there is a need for the development of microorganisms that have an advantageous effect in biotechnologically producing panthenol and technologies for producing panthenol with high efficiency using them.

WOW.O. 2001-021772 2001-021772 A2A2

본 출원의 일 예는 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화되고, 판테놀의 생산능이 향상된 미생물을 제공한다.An example of the present application provides a microorganism with enhanced pantoate-beta-alanine ligase activity and improved panthenol production ability.

본 출원의 다른 예는 상기 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 판테놀의 제조방법을 제공한다.Another example of the present application provides a method for producing panthenol, including culturing the microorganism in a medium.

본 출원의 또 다른 예는 상기 미생물을 포함하는 판테놀 생산용 조성물을 제공한다.Another example of the present application provides a composition for producing panthenol containing the above microorganism.

본 출원의 또 다른 예는 상기 미생물을 판테놀 생산에 사용하기 위한 용도를 제공한다.Another example of the present application provides the use of said microorganism for panthenol production.

본 출원의 또 다른 예는 상기 미생물을 판테놀 생산용 조성물의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공한다.Another example of the present application provides the use of the microorganism for the production of a composition for producing panthenol.

본 출원은 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 (pantoate-beta-alanine ligase), 예컨대, 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola) 유래 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 판테놀 생산 및/또는 생산능 향상을 위한 용도에 관한 것이다.The present application relates to panthenol production and/or production ability of pantoate-beta-alanine ligase, such as pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola. It is about use for improvement.

본 출원의 일 양상은 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물 (균주, 또는 재조합 세포)을 제공한다.One aspect of the present application provides a microorganism (strain, or recombinant cell) with enhanced pantoate-beta-alanine ligase activity.

본 출원에서 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 (pantoate-beta-alanine ligase, 또는 PanC 단백질)는 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 활성 (pantoate-beta-alanine ligase activity)을 갖는 단백질이라면 제한 없이 포함할 수 있다. 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 코리네박테리움 속 미생물 (예컨대, 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum)), 에스케리키아 속 미생물 (예컨대, 에스케리키아 콜리 (Escherichia coli)), 코랄리오마르가리타 속 미생물 (예컨대, 코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis)), 액티노박테리아 속 미생물 (예컨대, 액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium)), 니트로소스피라 속 미생물 (예컨대, 니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus), 니트로소코커스 속 미생물 (예컨대, 니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii), 또는 글루타미시박터 속 미생물 (예컨대, 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola)) 유래의 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, pantoate-beta-alanine ligase (pantoate-beta-alanine ligase, or PanC protein) may be included without limitation as long as it is a protein having pantoate-beta-alanine ligase activity. You can. The pantoate-beta-alanine ligase is a microorganism of the genus Corynebacterium (e.g., Corynebacterium glutamicum ), a microorganism of the genus Escherichia (e.g., Escherichia coli ), Microorganisms of the genus Coraliomargarita (e.g., Coraliomargarita akajimensis ), microorganisms of the genus Actinobacteria (e.g., Actinobacteria bacterium ), microorganisms of the genus Nitrosospira (e.g., Nitrosospira) Nitrosospira lacus , a microorganism of the genus Nitrosococcus (e.g., Nitrosococcus watsonii ), or a microorganism of the genus Glutamicibacter (e.g., Glutamicibacter halophytocola ) It may be possible, but it is not limited to this.

일 예에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 것일 수 있다. 상기 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 공지의 데이터 베이스인 NCBI에서 그 서열을 얻을 수 있다 (NCBI Reference Sequence: WP_060700217.1).In one example, the pantoate-beta-alanine ligase may be from Glutamicibacter halopytocola. The sequence of the pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola can be obtained from NCBI, a known database (NCBI Reference Sequence: WP_060700217.1).

일 예에서, 상기 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 서열번호 43의 아미노산 서열을 가지거나, 포함하거나, 상기 아미노산 서열로 이루어지거나, 또는 상기 아미노산 서열로 필수적으로 이루어질(essentially consisting of) 수 있다.In one example, the pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halopytocola has, includes, consists of, or consists essentially of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 43. It can be accomplished (essentially consisting of).

일 예에서, 상기 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 서열번호 43의 아미노산 서열과 적어도 70% 이상, 75% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 94.44% 이상, 94.79% 이상, 95% 이상, 95.14% 이상, 95.49% 이상, 95.83% 이상, 96% 이상, 96.18% 이상, 96.53% 이상, 96.88% 이상, 97% 이상, 97.22% 이상, 97.57% 이상, 97.92% 이상, 98% 이상, 98.26% 이상, 98.61% 이상, 98.96% 이상, 99% 이상, 99.31% 이상, 99.5% 이상, 99.65% 이상, 99.7% 이상 또는 99.9% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 아미노산 서열을 포함하거나 상기 서열로 이루어진 것일 수 있다. In one example, the pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halopytocola has at least 70%, 75%, 80%, 85%, or 90% of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 43. , 94.44% or higher, 94.79% or higher, 95% or higher, 95.14% or higher, 95.49% or higher, 95.83% or higher, 96% or higher, 96.18% or higher, 96.53% or higher, 96.88% or higher, 97% or higher, 97.22% or higher, 97.57 % or more, 97.92% or more, 98% or more, 98.26% or more, 98.61% or more, 98.96% or more, 99% or more, 99.31% or more, 99.5% or more, 99.65% or more, 99.7% or more, or 99.9% or more homology or identity. It may contain or consist of an amino acid sequence having the above sequence.

또한, 이러한 상동성 또는 동일성을 가지며 판토에이트-베타-알라닌 리가아제에 상응하는 효능을 나타내는 아미노산 서열이라면, 일부 서열이 결실, 변형, 치환, 보존적 치환 또는 부가된 아미노산 서열을 갖는 변이체도 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제에 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 아미노산 서열 N-말단, C-말단 및/또는 내부에 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 활성 (pantoate-beta-alanine ligase activity)을 변경하지 않는 서열 추가 또는 결실, 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이, 잠재성 돌연변이(silent mutation) 또는 보존적 치환을 가지는 경우일 수 있다.In addition, if the amino acid sequence has such homology or identity and shows efficacy corresponding to pantoate-beta-alanine ligase, a variant having an amino acid sequence in which some sequences are deleted, modified, substituted, conservatively substituted, or added may also be used in the pantoate-beta-alanine ligase. It may be included in ate-beta-alanine ligase. For example, addition or deletion of sequences at the N-terminus, C-terminus and/or within the amino acid sequence without altering the pantoate-beta-alanine ligase activity may occur naturally. It may be a case of an existing mutation, a silent mutation, or a conservative substitution.

상기 “보존적 치환(conservative substitution)”은 한 아미노산을 유사한 구조적 및/또는 화학적 성질을 갖는 또 다른 아미노산으로 치환시키는 것을 의미한다. 이러한 아미노산 치환은 일반적으로 잔기의 극성, 전하, 용해도, 소수성, 친수성 및/또는 양친매성(amphipathic nature)에서의 유사성에 근거하여 발생할 수 있다. 통상적으로, 보존적 치환은 단백질 또는 폴리펩타이드의 활성에 거의 영향을 미치지 않거나 또는 영향을 미치지 않을 수 있다.The “conservative substitution” means replacing one amino acid with another amino acid having similar structural and/or chemical properties. These amino acid substitutions may generally occur based on similarities in the polarity, charge, solubility, hydrophobicity, hydrophilicity and/or amphipathic nature of the residues. Typically, conservative substitutions may have little or no effect on the activity of the protein or polypeptide.

본 출원에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자에 의하여 코딩되는 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 활성을 갖는 폴리펩타이드일 수 있다. 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자는 코리네박테리움 속 미생물 (예컨대, 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum)), 에스케리키아 속 미생물 (예컨대, 에스케리키아 콜리 (Escherichia coli)), 코랄리오마르가리타 속 미생물 (예컨대, 코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis)), 액티노박테리아 속 미생물 (예컨대, 액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium)), 니트로소스피라 속 미생물 (예컨대, 니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus), 니트로소코커스 속 미생물 (예컨대, 니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii) 또는 글루타미시박터 속 미생물 (예컨대, 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola)) 유래의 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, the pantoate-beta-alanine ligase may be a polypeptide having pantoate-beta-alanine ligase activity encoded by the pantoate-beta-alanine ligase gene. The pantoate-beta-alanine ligase gene is a microorganism of the genus Corynebacterium (e.g., Corynebacterium glutamicum ), a microorganism of the genus Escherichia (e.g., Escherichia coli ). , microorganisms of the genus Coraliomargarita (e.g., Coraliomargarita akajimensis ), microorganisms of the genus Actinobacteria (e.g., Actinobacteria bacterium ), microorganisms of the genus Nitrosospira (e.g., nitrosource) Nitrosospira lacus , a microorganism of the genus Nitrosococcus (e.g., Nitrosococcus watsonii ) or a microorganism of the genus Glutamicibacter (e.g., Glutamicibacter halophytocola ) It may be possible, but it is not limited to this.

일 예에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자는 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 것일 수 있다. 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자는 공지의 데이터 베이스인 NCBI에서 그 서열을 얻을 수 있다 (NCBI Reference Sequence: CP012750.1).In one example, the pantoate-beta-alanine ligase gene may be from Glutamicibacter halopytocola. The sequence of the pantoate-beta-alanine ligase gene can be obtained from NCBI, a known database (NCBI Reference Sequence: CP012750.1).

일 예에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자는 서열번호 42의 핵산 서열을 가지거나, 포함하거나, 상기 핵산 서열로 이루어지거나, 또는 상기 핵산 서열로 필수적으로 이루어질(essentially consisting of) 수 있다.In one example, the pantoate-beta-alanine ligase gene may have, include, consist of, or consist essentially of the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 42. .

일 예에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 유전자는 서열번호 42의 핵산 서열과 적어도 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.7% 또는 99.9% 이상의 상동성 또는 동일성을 가지는 핵산 서열을 포함하거나 상기 서열로 이루어진 것일 수 있다.In one example, the pantoate-beta-alanine ligase gene is at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, and the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 42. It may contain or consist of a nucleic acid sequence having more than 99%, 99.5%, 99.7%, or 99.9% homology or identity.

본 출원에서, 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드가 "특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열을 가진다, 포함한다, 상기 서열로 이루어진다, 또는 상기 서열로 필수적으로 이루어진다(essentially consisting of)" 라 함은 상기 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드가 상기 특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열을 필수적으로 포함하는 것을 의미할 수 있으며, 상기 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드의 본래의 기능 및/또는 목적하는 기능을 유지하는 범위에서 상기 특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열에 변이(결실, 치환, 변형, 및/또는 부가)가 가해진 "실질적으로 동등한 서열"을 포함하는 것(또는 상기 변이를 배제하지 않는 것)으로 해석될 수 있다. 일 예에서, 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드가 "특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열을 가진다, 포함한다, 상기 서열로 이루어진다, 또는 상기 서열로 필수적으로 이루어진다" 라 함은 상기 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드가 (i) 상기 특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열을 필수적으로 포함하거나, 또는 (ii) 상기 특정 핵산 서열(염기서열) 또는 아미노산 서열과 70% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 91% 이상, 92% 이상, 93% 이상, 94% 이상, 95% 이상, 96% 이상, 97% 이상, 98% 이상, 98% 이상, 99% 이상, 99.5% 이상, 또는 99.9% 이상의 상동성 또는 동일성을 갖는 핵산 서열 또는 아미노산 서열로 이루어지거나 이를 필수적으로 포함하고 본래의 기능 및/또는 목적하는 기능을 유지하는 것을 의미할 수 있다.In the present application, the term "polynucleotide or polypeptide" refers to "having, comprising, consisting of, or consisting essentially of a specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence". This may mean that a nucleotide or polypeptide essentially includes the specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence, and the specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence may be used to It can be interpreted as including (or not excluding) a “substantially equivalent sequence” in which mutations (deletions, substitutions, modifications, and/or additions) are made to the nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence. . In one example, a polynucleotide or polypeptide "has, includes, consists of, or consists essentially of a specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence" means that the polynucleotide or polypeptide is (i) essentially comprising the specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence, or (ii) at least 70%, 80%, 85%, or 90% of the specific nucleic acid sequence (base sequence) or amino acid sequence. or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, 98% or more, 99% or more, 99.5% or more, or 99.9% or more. It may mean that it consists of or essentially includes a nucleic acid sequence or amino acid sequence having homology or identity and maintains its original function and/or desired function.

일 예에서, 상기 목적하는 기능은 미생물의 판테놀 생산능을 부여하거나, 이를 증가(향상)시키는 기능을 의미할 수 있다.In one example, the desired function may refer to a function that grants or increases (improves) the panthenol production ability of microorganisms.

본 출원에서, ‘상동성(homology)’ 또는 ‘동일성(identity)’은 두 개의 주어진 아미노산 서열 또는 염기 서열 상호간 유사한 정도를 의미하며 백분율로 표시될 수 있다. 용어 상동성 및 동일성은 종종 상호교환적으로 이용될 수 있다.In this application, ‘homology’ or ‘identity’ refers to the degree of similarity between two given amino acid sequences or base sequences and can be expressed as a percentage. The terms homology and identity can often be used interchangeably.

보존된(conserved) 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드의 서열 상동성 또는 동일성은 표준 배열 알고리즘에 의해 결정되며, 사용되는 프로그램에 의해 확립된 디폴트 갭 페널티가 함께 이용될 수 있다. 실질적으로, 상동성을 갖거나(homologous) 또는 동일한(identical) 서열은 일반적으로 서열 전체 또는 일부분과 중간 또는 높은 엄격한 조건(stringent conditions)에서 하이브리드할 수 있다. 하이브리드화는 폴리뉴클레오타이드에서 일반 코돈 또는 코돈 축퇴성을 고려한 코돈을 함유하는 폴리뉴클레오타이드와의 하이브리드화 역시 포함됨이 자명하다.The sequence homology or identity of a conserved polynucleotide or polypeptide is determined by standard alignment algorithms, and may be used with a default gap penalty established by the program used. Substantially homologous or identical sequences are generally capable of hybridizing to all or part of a sequence under moderate or high stringent conditions. It is obvious that hybridization also includes hybridization of polynucleotides with polynucleotides containing common codons or codons taking codon degeneracy into account.

임의의 두 폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드 서열이 상동성, 유사성 또는 동일성을 갖는지 여부는, 예를 들어, Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: 2444에서와 같은 디폴트 파라미터를 이용하여 "FASTA" 프로그램과 같은 공지의 컴퓨터 알고리즘을 이용하여 결정될 수 있다. 또는, EMBOSS 패키지의 니들만 프로그램(EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277)(버전 5.0.0 또는 이후 버전)에서 수행되는 바와 같은, 니들만-운치(Needleman-Wunsch) 알고리즘(Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453)이 사용되어 결정될 수 있다(GCG 프로그램 패키지 (Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387 (1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop, [ED.,] Academic Press, San Diego,1994, 및 [CARILLO ETA/.](1988) SIAM J Applied Math 48: 1073을 포함한다). 예를 들어, 국립 생물공학 정보 데이터베이스 센터의 BLAST, 또는 ClustalW를 이용하여 상동성, 유사성 또는 동일성을 결정할 수 있다.Whether any two polynucleotide or polypeptide sequences have homology, similarity or identity can be determined, for example, by Pearson et al (1988) [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85]: It can be determined using a known computer algorithm such as the "FASTA" program using default parameters as in 2444. Or, as performed in the Needleman program in the EMBOSS package (EMBOSS: The European Molecular Biology Open Software Suite, Rice et al., 2000, Trends Genet. 16: 276-277) (version 5.0.0 or later), It can be determined using the Needleman-Wunsch algorithm (Needleman and Wunsch, 1970, J. Mol. Biol. 48: 443-453) (GCG program package (Devereux, J., et al, Nucleic Acids Research 12: 387 (1984)), BLASTP, BLASTN, FASTA (Atschul, [S.] [F.,] [ET AL, J MOLEC BIOL 215]: 403 (1990); Guide to Huge Computers, Martin J. Bishop , [ed.,] Academic Press, San Diego, 1994, and [CARILLO ETA/.] (1988) SIAM J Applied Math 48: 1073), or BLAST from the National Center for Biotechnology Information Database. ClustalW can be used to determine homology, similarity, or identity.

폴리뉴클레오타이드 또는 폴리펩타이드의 상동성, 유사성 또는 동일성은, 예를 들어, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math (1981) 2:482에 공지된 대로, 예를 들면, Needleman et al. (1970), J Mol Biol. 48:443과 같은 GAP 컴퓨터 프로그램을 이용하여 서열 정보를 비교함으로써 결정될 수 있다. 요약하면, GAP 프로그램은 두 서열 중 더 짧은 것에서의 기호의 전체 수로, 유사한 배열된 기호(즉, 뉴클레오타이드 또는 아미노산)의 수를 나눈 값으로 정의할 수 있다. GAP 프로그램을 위한 디폴트 파라미터는 (1) 이진법 비교 매트릭스(동일성을 위해 1 그리고 비-동일성을 위해 0의 값을 함유함) 및 Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation, pp. 353-358 (1979)에 의해 개시된 대로, Gribskov et al(1986) Nucl. Acids Res. 14: 6745의 가중된 비교 매트릭스(또는 EDNAFULL (NCBI NUC4.4의 EMBOSS 버전) 치환 매트릭스); (2) 각 갭을 위한 3.0의 페널티 및 각 갭에서 각 기호를 위한 추가의 0.10 페널티(또는 갭 개방 패널티 10, 갭 연장 패널티 0.5); 및 (3) 말단 갭을 위한 무 페널티를 포함할 수 있다.Homology, similarity or identity of polynucleotides or polypeptides is defined in, for example, Smith and Waterman, Adv. Appl. Math (1981) 2:482, see, for example, Needleman et al. (1970), J Mol Biol. This can be determined by comparing sequence information using a GAP computer program such as 48:443. In summary, a GAP program can be defined as the number of similarly aligned symbols (i.e. nucleotides or amino acids) divided by the total number of symbols in the shorter of the two sequences. The default parameters for the GAP program are (1) a binary comparison matrix (containing values 1 for identity and 0 for non-identity) and Schwartz and Dayhoff, eds., Atlas Of Protein Sequence And Structure, National Biomedical Research Foundation , pp. 353-358 (1979), Gribskov et al (1986) Nucl. Acids Res. 14: Weighted comparison matrix of 6745 (or EDNAFULL (EMBOSS version of NCBI NUC4.4) permutation matrix); (2) a penalty of 3.0 for each gap and an additional 0.10 penalty for each symbol in each gap (or a gap opening penalty of 10 and a gap extension penalty of 0.5); and (3) no penalty for end gaps.

상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드는 재조합 벡터를 사용하여 미생물에 도입될 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 재조합 벡터는 삽입 벡터 또는 발현 벡터로 사용될 수 있다. 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제를 미생물에서 발현시키는 것은, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드, 또는 이를 포함하는 재조합 벡터를 포함하는 재조합 미생물을 배양하는 것에 의하여 수행될 수 있다.The polynucleotide encoding the pantoate-beta-alanine ligase can be introduced into a microorganism using a recombinant vector, but is not limited thereto. The recombinant vector can be used as an insertion vector or an expression vector. Expressing the pantoate-beta-alanine ligase in a microorganism can be performed by culturing a recombinant microorganism containing a polynucleotide encoding the pantoate-beta-alanine ligase, or a recombinant vector containing the same. there is.

상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제를 암호화하는 폴리뉴클레오타이드 또는 이를 포함하는 재조합 벡터의 미생물로의 도입은 공지된 형질전환 방법을 당업자가 적절히 선택하여 수행될 수 있다. 상기 형질전환 방법은 핵산을 숙주 세포(미생물) 내로 도입하는 어떠한 방법으로도 수행 가능하며, 숙주 세포에 따라 당 분야에서 공지된 형질전환 기술을 적절히 선택하여 수행할 수 있다. 상기 공지된 형질전환 방법으로 전기천공법 (electroporation), 인산칼슘 (CaPO4) 침전법, 염화칼슘 (CaCl2) 침전법, 미세주입법 (microinjection), 폴리에틸렌글리콜 (PEG) 침전법(polyethylene glycol-mediated uptake), DEAE-덱스트란법, 양이온 리포좀법, 리포펙션(lipofection), 초산 리튬-DMSO법 등이 예시될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Introduction of the polynucleotide encoding the pantoate-beta-alanine ligase or a recombinant vector containing the same into a microorganism can be performed by appropriately selecting a known transformation method by a person skilled in the art. The transformation method can be performed by any method of introducing a nucleic acid into a host cell (microorganism), and can be performed by appropriately selecting transformation techniques known in the art depending on the host cell. The known transformation methods include electroporation, calcium phosphate (CaPO4) precipitation, calcium chloride (CaCl2) precipitation, microinjection, polyethylene glycol (PEG) precipitation (polyethylene glycol-mediated uptake), Examples may include the DEAE-dextran method, cationic liposome method, lipofection, and lithium acetate-DMSO method, but are not limited thereto.

상기 형질전환된 폴리뉴클레오타이드는 숙주 세포 내에서 발현될 수 있기만 한다면, 숙주 세포의 염색체 내에 삽입되어 위치하거나 염색체 외에 위치할 수 있다. 상기 폴리뉴클레오타이드는 숙주 세포 내로 도입되어 발현될 수 있는 것이면, 그 도입되는 형태는 제한이 없다. 예를 들면, 상기 폴리뉴클레오타이드는 자체적으로 발현되는데 필요한 모든 요소를 포함하는 유전자 구조체인 발현 카세트 (expression cassette)의 형태로 숙주 세포에 도입될 수 있다. 상기 발현 카세트는 통상 상기 폴리뉴클레오타이드에 작동 가능하게 연결되어 있는 프로모터 (promoter), 전사 종결신호, 리보좀 결합부위 및/또는 번역 종결신호 등의 발현 조절 요소를 포함할 수 있다. 상기 발현 카세트는 자체 복제가 가능한 발현 벡터 형태일 수 있다. 또한, 상기 폴리뉴클레오타이드는 그 자체의 형태로 숙주세포에 도입되어 숙주세포에서 발현에 필요한 서열과 작동 가능하게 연결되어 있는 것일 수도 있다. 상기에서 용어 "작동 가능하게 연결"된 것이란 상기 폴리뉴클레오타이드의 전사 조절 (예, 전사 개시)을 수행할 수 있도록 발현조절 요소 (예, 프로모터)와 폴리뉴클레오타이드가 기능적으로 연결되어 있는 것을 의미할 수 있다. 작동 가능한 연결은 당업계의 공지된 유전자 재조합 기술을 이용하여 수행할 수 있다.As long as the transformed polynucleotide can be expressed within the host cell, it may be inserted into and located within the chromosome of the host cell or may be located outside the chromosome. As long as the polynucleotide can be introduced and expressed into a host cell, the form in which it is introduced is not limited. For example, the polynucleotide can be introduced into a host cell in the form of an expression cassette, which is a genetic structure containing all elements necessary for self-expression. The expression cassette may typically include expression control elements such as a promoter, transcription termination signal, ribosome binding site, and/or translation termination signal that are operably linked to the polynucleotide. The expression cassette may be in the form of an expression vector capable of self-replication. Additionally, the polynucleotide may be introduced into the host cell in its own form and operably linked to a sequence required for expression in the host cell. As used herein, the term "operably linked" may mean that an expression control element (e.g., promoter) and a polynucleotide are functionally connected to perform transcriptional regulation (e.g., transcription initiation) of the polynucleotide. . Operable linkage can be accomplished using genetic recombination techniques known in the art.

본 출원에서 사용된 용어 "벡터"는 적합한 숙주 또는 숙주 세포내로 목적 폴리뉴클레오티드를 전달하기 위한 DNA 제조물을 의미한다. 일 예로 적합한 숙주 내에서 목적 폴리펩타이드를 발현시킬 수 있도록 적합한 발현조절영역(또는 발현조절서열)에 작동 가능하게 연결된 상기 목적 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 염기 서열을 포함하는 것일 수 있다. 상기 발현조절영역은 전사를 개시할 수 있는 프로모터, 그러한 전사를 조절하기 위한 임의의 오퍼레이터 서열, 적합한 mRNA 리보좀 결합부위를 코딩하는 서열, 및 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열을 포함할 수 있다. 벡터는 적당한 숙주세포 내로 형질전환된 후, 숙주 게놈과 무관하게 복제되거나 기능할 수 있으며, 게놈 그 자체에 통합될 수 있다. 일례로 목적 폴리뉴클레오티드는 염색체 삽입용 벡터를 통해 염색체 내로 삽입될 수 있다. 상기 폴리뉴클레오티드의 염색체 내로의 삽입은 당업계에 알려진 임의의 방법, 예를 들면, 상동재조합(homologous recombination)에 의하여 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 상기 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커(selection marker)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 선별 마커는 벡터로 형질전환된 세포를 선별, 즉 목적 핵산 분자의 삽입 여부를 확인하기 위한 것으로, 약물 내성, 영양 요구성, 세포 독성제에 대한 내성 또는 표면 폴리펩타이드의 발현과 같은 선택가능 표현형을 부여하는 마커들이 사용될 수 있다. 선택제(selective agent)가 처리된 환경에서는 선별 마커를 발현하는 세포만 생존하거나 다른 표현 형질을 나타내므로, 형질전환된 세포를 선별할 수 있다.As used in this application, the term “vector” refers to a DNA preparation for delivering a polynucleotide of interest into a suitable host or host cell. As an example, it may include a base sequence of a polynucleotide encoding the target polypeptide operably linked to a suitable expression control region (or expression control sequence) so that the target polypeptide can be expressed in a suitable host. The expression control region may include a promoter capable of initiating transcription, an optional operator sequence for regulating such transcription, a sequence encoding a suitable mRNA ribosome binding site, and a sequence regulating termination of transcription and translation. After transformation into a suitable host cell, the vector can replicate or function independently of the host genome and can be integrated into the genome itself. For example, a polynucleotide of interest can be inserted into a chromosome through a vector for chromosome insertion. Insertion of the polynucleotide into the chromosome may be accomplished by any method known in the art, for example, homologous recombination, but is not limited thereto. A selection marker may be additionally included to confirm whether the chromosome has been inserted. The selection marker is used to select cells transformed with a vector, that is, to confirm the insertion of the target nucleic acid molecule, and is used to determine selectable phenotypes such as drug resistance, auxotrophy, resistance to cytotoxic agents, or expression of surface polypeptides. Markers that give may be used. In an environment treated with a selective agent, only cells expressing the selection marker survive or show other expression traits, so transformed cells can be selected.

본 출원에서 사용되는 벡터는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 알려진 임의의 벡터를 이용할 수 있다. 통상 사용되는 벡터의 예로는 천연 상태이거나 재조합된 상태의 플라스미드, 코스미드, 바이러스 및 박테리오파지를 들 수 있다. 예를 들어, 파지 벡터 또는 코스미드 벡터로서 pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, 및 Charon21A 등을 사용할 수 있으며, 플라스미드 벡터로서 pDZ계, pDC계, pBR계, pUC계, pBluescriptII계, pGEM계, pTZ계, pCL계 및 pET계 등을 사용할 수 있다. 일 예로, pDZ, pDC, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC 벡터 등을 사용할 수 있다.The vector used in this application is not particularly limited, and any vector known in the art can be used. Examples of commonly used vectors include plasmids, cosmids, viruses, and bacteriophages in a natural or recombinant state. For example, pWE15, M13, MBL3, MBL4, IXII, ASHII, APII, t10, t11, Charon4A, and Charon21A can be used as phage vectors or cosmid vectors, and pDZ-, pDC-, and pBR-based plasmid vectors can be used. , pUC-based, pBluescriptII-based, pGEM-based, pTZ-based, pCL-based, pET-based, etc. can be used. For example, pDZ, pDC, pACYC177, pACYC184, pCL, pECCG117, pUC19, pBR322, pMW118, pCC1BAC vector, etc. can be used.

본 출원에서 용어, 폴리펩타이드 활성의 “강화”는, 폴리펩타이드의 활성이 내재적 활성에 비하여 증가되는 것을 의미한다. 상기 강화는 활성화(activation), 상향조절(up-regulation), 과발현(overexpression), 증가(increase) 등의 용어와 혼용될 수 있다. 여기서 활성화, 강화, 상향조절, 과발현, 증가는 본래 가지고 있지 않았던 활성을 나타내게 되는 것, 또는 내재적 활성 또는 변형 전 활성에 비하여 향상된 활성을 나타내게 되는 것을 모두 포함할 수 있다. 상기 “내재적 활성”은 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화하는 경우, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩타이드의 활성을 의미한다. 이는 “변형 전 활성”과 혼용되어 사용될 수 있다. 폴리펩타이드의 활성이 내재적 활성에 비하여 “강화”, “상향조절”, “과발현” 또는 “증가”한다는 것은, 형질 변화 전 모균주 또는 비변형 미생물이 본래 가지고 있던 특정 폴리펩타이드의 활성 및/또는 농도(발현량)에 비하여 향상된 것을 의미한다. In this application, the term “enhancement” of polypeptide activity means that the activity of the polypeptide is increased compared to the intrinsic activity. The enhancement may be used interchangeably with terms such as activation, up-regulation, overexpression, and increase. Here, activation, enhancement, upregulation, overexpression, and increase may include showing an activity that it did not originally have, or showing improved activity compared to the intrinsic activity or activity before modification. The “intrinsic activity” refers to the activity of a specific polypeptide originally possessed by the parent strain or unmodified microorganism before the change in trait when the trait changes due to genetic mutation caused by natural or artificial factors. This can be used interchangeably with “activity before modification.” “Enhanced,” “upregulated,” “overexpressed,” or “increased” in the activity of a polypeptide compared to its intrinsic activity means that the activity and/or concentration of a specific polypeptide originally possessed by the parent strain or unmodified microorganism before the transformation. It means improved compared to (expression amount).

상기 강화는 외래의 폴리펩타이드를 도입하거나, 내재적인 폴리펩타이드의 활성 강화 및/또는 농도(발현량) 증가를 통해 달성할 수 있다. 상기 폴리펩타이드의 활성의 강화 여부는 해당 폴리펩타이드의 활성 정도, 발현량 또는 해당 폴리펩타이드 활성에 의한 산물의 양의 증가로부터 확인할 수 있다.The enhancement can be achieved by introducing an exogenous polypeptide, enhancing the activity and/or increasing the concentration (expression amount) of the intrinsic polypeptide. Whether the activity of the polypeptide is enhanced can be confirmed from the level of activity of the polypeptide, the expression level, or an increase in the amount of products due to the activity of the polypeptide.

상기 폴리펩타이드의 활성의 강화는 당해 분야에 잘 알려진 다양한 방법의 적용이 가능하며, 목적 폴리펩타이드의 활성을 변형전 미생물보다 강화시킬 수 있는 한, 제한되지 않는다. 구체적으로, 분자생물학의 일상적 방법인 당업계의 통상의 기술자에게 잘 알려진 유전자 공학 및/또는 단백질 공학을 이용한 것일 수 있으나, 이로 제한되지 않는다(예컨대, Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology. 2010, Vol. 2. 1-16, Sambrook et al. Molecular Cloning 2012 등).Enhancement of the activity of the polypeptide can be done by applying various methods well known in the art, and is not limited as long as the activity of the target polypeptide can be enhanced compared to that of the microorganism before modification. Specifically, genetic engineering and/or protein engineering well known to those skilled in the art, which are routine methods of molecular biology, may be used, but are not limited thereto (e.g., Sitnicka et al. Functional Analysis of Genes. Advances in Cell Biology 2010, Vol. 2. 1-16, Molecular Cloning 2012, etc.

구체적으로, 본 출원의 폴리펩타이드의 강화는Specifically, the reinforcement of the polypeptide of the present application is

1) 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가; 1) Increased intracellular copy number of the polynucleotide encoding the polypeptide;

2) 폴리펩타이드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역을 활성이 강력한 서열로 교체; 2) Replacement of the gene expression control region on the chromosome encoding the polypeptide with a highly active sequence;

3) 폴리펩타이드를 코딩하는 유전자 전사체의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역을 코딩하는 염기서열의 변형; 3) Modification of the base sequence encoding the start codon or 5'-UTR region of the gene transcript encoding the polypeptide;

4) 폴리펩타이드 활성이 강화되도록 상기 폴리펩타이드의 아미노산 서열의 변형;4) modification of the amino acid sequence of the polypeptide to enhance polypeptide activity;

5) 폴리펩타이드 활성이 강화도록 상기 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형 (예를 들어, 폴리펩타이드의 활성이 강화되도록 변형된 폴리펩타이드를 코딩하도록 상기 폴리펩타이드 유전자의 폴리뉴클레오티드 서열의 변형);5) modification of the polynucleotide sequence encoding the polypeptide to enhance the polypeptide activity (e.g., modification of the polynucleotide sequence of the polypeptide gene to encode a polypeptide modified to enhance the activity of the polypeptide);

6) 폴리펩타이드의 활성을 나타내는 외래 폴리펩타이드 또는 이를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입; 6) Introduction of a foreign polypeptide exhibiting the activity of the polypeptide or a foreign polynucleotide encoding the same;

7) 폴리펩타이드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화; 7) Codon optimization of the polynucleotide encoding the polypeptide;

8) 폴리펩타이드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식; 또는8) Analyzing the tertiary structure of the polypeptide, select exposed sites and modify or chemically modify them; or

9) 상기 1) 내지 8) 중 선택된 2 이상의 조합일 수 있으나, 이에, 특별히 제한되는 것은 아니다.9) It may be a combination of two or more selected from 1) to 8) above, but is not particularly limited.

보다 구체적으로,More specifically,

상기 1) 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 세포 내 카피수 증가는, 해당 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 작동가능하게 연결된, 숙주와 무관하게 복제되고 기능할 수 있는 벡터의 숙주세포 내로의 도입에 의해 달성되는 것일 수 있다. 또는, 해당 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내의 염색체 내에 1 카피 또는 2 카피 이상 도입에 의해 달성되는 것일 수 있다. 상기 염색체 내에 도입은 숙주세포 내의 염색체 내로 상기 폴리뉴클레오티드를 삽입시킬 수 있는 벡터가 숙주세포 내에 도입됨으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.1) The increase in the intracellular copy number of the polynucleotide encoding the polypeptide is due to the introduction into the host cell of a vector capable of replicating and functioning independently of the host to which the polynucleotide encoding the polypeptide is operably linked. It may be achieved by Alternatively, this may be achieved by introducing one or more copies of the polynucleotide encoding the polypeptide into the chromosome of the host cell. The introduction into the chromosome may be performed by introducing a vector capable of inserting the polynucleotide into the chromosome of the host cell into the host cell, but is not limited to this.

상기 2) 폴리펩타이드를 코딩하는 염색체상의 유전자 발현조절영역(또는 발현조절서열)을 활성이 강력한 서열로 교체는, 예를 들면, 상기 발현조절영역의 활성을 더욱 강화하도록 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 가지는 서열로의 교체일 수 있다. 상기 발현조절영역은, 특별히 이에 제한되지 않으나 프로모터, 오퍼레이터 서열, 리보좀 결합 부위를 코딩하는 서열, 그리고 전사 및 해독의 종결을 조절하는 서열 등을 포함할 수 있다. 일 예로, 본래의 프로모터를 강력한 프로모터로 교체시키는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.2) Replacement of the gene expression control region (or expression control sequence) on the chromosome encoding the polypeptide with a highly active sequence, for example, deletion, insertion, or non-conservative use to further enhance the activity of the expression control region. Alternatively, it may be a mutation in the sequence due to conservative substitution or a combination thereof, or replacement with a sequence with stronger activity. The expression control region is not particularly limited thereto, but may include a promoter, an operator sequence, a sequence encoding a ribosome binding site, and a sequence that regulates the termination of transcription and translation. As an example, the original promoter may be replaced with a strong promoter, but the method is not limited thereto.

공지된 강력한 프로모터의 예에는 CJ1 내지 CJ7 프로모터(미국등록특허 US 7662943 B2), lac 프로모터, trp 프로모터, trc 프로모터, tac 프로모터, 람다 파아지 PR 프로모터, PL 프로모터, tet 프로모터, gapA 프로모터, SPL7 프로모터, SPL13(sm3) 프로모터(미국등록특허 US 10584338 B2), O2 프로모터(미국등록특허 US 10273491 B2), tkt 프로모터, yccA 프로모터 등이 있으나, 이에 제한되지 않는다.Examples of known strong promoters include CJ1 to CJ7 promoters (US Patent US 7662943 B2), lac promoter, trp promoter, trc promoter, tac promoter, lambda phage PR promoter, PL promoter, tet promoter, gapA promoter, SPL7 promoter, SPL13. (sm3) promoter (US Patent US 10584338 B2), O2 promoter (US Patent US 10273491 B2), tkt promoter, yccA promoter, etc., but is not limited thereto.

상기 3) 폴리펩타이드를 코딩하는 유전자 전사체의 개시코돈 또는 5'-UTR 지역을 코딩하는 염기서열 변형은, 예를 들면, 내재적 개시코돈에 비해 폴리펩타이드 발현율이 더 높은 다른 개시코돈을 코딩하는 염기 서열로 치환하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.3) The base sequence modification encoding the start codon or 5'-UTR region of the gene transcript encoding the polypeptide is, for example, a base encoding another start codon with a higher polypeptide expression rate than the internal start codon. It may be a substitution by sequence, but is not limited thereto.

상기 4) 및 5)의 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열의 변형은, 폴리펩타이드의 활성을 강화하도록 상기 폴리펩타이드의 아미노산 서열 또는 상기 폴리펩타이드를 코딩하는 폴리뉴클레오티드 서열을 결실, 삽입, 비보존적 또는 보존적 치환 또는 이들의 조합으로 서열상의 변이 발생, 또는 더욱 강한 활성을 갖도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열 또는 활성이 증가하도록 개량된 아미노산 서열 또는 폴리뉴클레오티드 서열로의 교체일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 교체는 구체적으로 상동재조합에 의하여 폴리뉴클레오티드를 염색체내로 삽입함으로써 수행될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 이때 사용되는 벡터는 염색체 삽입 여부를 확인하기 위한 선별 마커 (selection marker)를 추가로 포함할 수 있다.The modification of the amino acid sequence or polynucleotide sequence of 4) and 5) includes deletion, insertion, non-conservative or conservative amino acid sequence of the polypeptide or polynucleotide sequence encoding the polypeptide to enhance the activity of the polypeptide. It may be a mutation in the sequence due to a substitution or a combination thereof, or a replacement with an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to have stronger activity, or an amino acid sequence or polynucleotide sequence improved to increase activity, but is limited thereto. no. The replacement may be specifically performed by inserting a polynucleotide into a chromosome by homologous recombination, but is not limited thereto. The vector used at this time may additionally include a selection marker to check whether chromosome insertion has occurred.

상기 6) 폴리펩타이드의 활성을 나타내는 외래 폴리뉴클레오티드의 도입은, 상기 폴리펩타이드와 동일/유사한 활성을 나타내는 폴리펩타이드를 코딩하는 외래 폴리뉴클레오티드의 숙주세포 내 도입일 수 있다. 상기 외래 폴리뉴클레오티드는 상기 폴리펩타이드와 동일/유사한 활성을 나타내는 한 그 유래나 서열에 제한이 없다. 상기 도입에 이용되는 방법은 공지된 형질전환 방법을 당업자가 적절히 선택하여 수행될 수 있으며, 숙주 세포 내에서 상기 도입된 폴리뉴클레오티드가 발현됨으로써 폴리펩타이드가 생성되어 그 활성이 증가될 수 있다.6) Introduction of a foreign polynucleotide showing the activity of the polypeptide may be introduction into the host cell of a foreign polynucleotide encoding a polypeptide showing the same/similar activity as the polypeptide. There are no restrictions on the origin or sequence of the foreign polynucleotide as long as it exhibits the same/similar activity as the polypeptide. The method used for the introduction can be performed by appropriately selecting a known transformation method by a person skilled in the art, and by expressing the introduced polynucleotide in the host cell, a polypeptide can be produced and its activity can be increased.

상기 7) 폴리펩타이드를 암호화하는 폴리뉴클레오티드의 코돈 최적화는, 내재 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 전사 또는 번역이 증가하도록 코돈 최적화한 것이거나, 또는 외래 폴리뉴클레오티드가 숙주세포 내에서 최적화된 전사, 번역이 이루어지도록 이의 코돈을 최적화한 것일 수 있다.7) Codon optimization of the polynucleotide encoding the polypeptide is codon optimization of the native polynucleotide to increase transcription or translation within the host cell, or codon optimization of the foreign polynucleotide to increase transcription or translation within the host cell. The codon may have been optimized to achieve this.

상기 8) 폴리펩타이드의 삼차구조를 분석하여 노출 부위를 선택하여 변형하거나 화학적으로 수식하는 것은, 예를 들어 분석하고자 하는 폴리펩타이드의 서열정보를 기지 단백질들의 서열정보가 저장된 데이터베이스와 비교함으로써 서열의 유사성 정도에 따라 주형 단백질 후보를 결정하고 이를 토대로 구조를 확인하여, 변형하거나 화학적으로 수식할 노출 부위를 선택하여 변형 또는 수식하는 것일 수 있다.Above 8) Analyzing the tertiary structure of a polypeptide and selecting exposed sites to modify or chemically modify the sequence information, for example, by comparing the sequence information of the polypeptide to be analyzed with a database storing the sequence information of known proteins to determine sequence similarity. Depending on the degree, a template protein candidate may be determined, the structure may be confirmed based on this, and an exposed site to be modified or chemically modified may be selected and modified or modified.

이와 같은 폴리펩타이드 활성의 강화는, 상응하는 폴리펩타이드의 활성 또는 농도 발현량이 야생형이나 변형 전 미생물 균주에서 발현된 폴리펩타이드의 활성 또는 농도를 기준으로 하여 증가되거나, 해당 폴리펩타이드로부터 생산되는 산물의 양의 증가되는 것일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.Such enhancement of polypeptide activity means that the activity or concentration of the corresponding polypeptide is increased based on the activity or concentration of the polypeptide expressed in the wild type or unmodified microbial strain, or the amount of product produced from the polypeptide is increased. may be increased, but is not limited to this.

본 출원에서 용어, "미생물(또는, 균주)"은 야생형 미생물이나 자연적 또는 인위적으로 유전적 변형이 일어난 미생물을 모두 포함하며, 외부 유전자가 삽입되거나 내재적 유전자의 활성이 강화되거나 약화되는 등의 원인으로 인해서 특정 기작이 강화되거나 약화된 미생물로서, 목적하는 폴리펩타이드, 단백질 또는 산물(예컨대, 판테놀)의 생산을 위하여 유전적 변형(modification)을 포함하는 미생물일 수 있다.In this application, the term "microorganism (or strain)" includes both wild-type microorganisms and microorganisms that have undergone natural or artificial genetic modification, due to causes such as insertion of foreign genes or strengthening or weakening of the activity of intrinsic genes. As a result, it is a microorganism in which a specific mechanism is strengthened or weakened, and may be a microorganism that includes genetic modification for the production of a desired polypeptide, protein, or product (e.g., panthenol).

본 출원의 미생물은 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드의 활성이 강화되도록 유전적으로 변형된 미생물(예컨대, 재조합 미생물)일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.The microorganism of the present application may be a microorganism (e.g., a recombinant microorganism) that has been genetically modified to enhance the activity of pantoate-beta-alanine ligase or a polynucleotide encoding it, but is not limited thereto.

본 출원의 미생물(또는 균주, 재조합 세포)은 판테놀 생산능을 가지거나 판테놀 생산능(또는 생산량)이 향상된 미생물일 수 있다.The microorganism (or strain, recombinant cell) of the present application may be a microorganism that has panthenol production ability or has improved panthenol production ability (or production volume).

본 출원의 미생물은 자연적으로 판테놀 생산능이 없는 미생물, 또는 판테놀 생산능을 가지고 있는 미생물에 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 도입 또는 강화되어 판테놀 생산능이 부여되거나 향상된 미생물일 수 있으나 이에 제한되지 않는다. 상기 판테놀 생산능이 부여되거나 향상된 미생물은 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물일 수 있다.The microorganism of the present application may be a microorganism that does not naturally have the ability to produce panthenol, or a microorganism that has the ability to produce panthenol or is given or enhanced the ability to produce panthenol by introducing or enhancing the activity of pantoate-beta-alanine ligase in a microorganism that has the ability to produce panthenol, but is not limited thereto. No. The microorganism endowed or improved with the ability to produce panthenol may be a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola has been introduced.

상기 미생물(또는 균주, 재조합 세포)이 판테놀 생산능(또는 생산량)이 향상되거나 베타-알라닌 또는 판테놀 생산능을 갖는다는 것은 상기 미생물(또는 균주, 재조합 세포)이 비변형 미생물, 재조합 전의 세포, 모균주, 야생형 균주, 및/또는 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물보다 판테놀 생산능이 향상되거나, 판테놀 생산능이 없는 비변형 미생물, 재조합 전의 세포, 모균주 및/또는 야생형 균주와는 달리 판테놀 생산능이 부여된 것을 의미할 수 있다.The fact that the microorganism (or strain, recombinant cell) has an improved panthenol production capacity (or production capacity) or beta-alanine or panthenol production capacity means that the microorganism (or strain, recombinant cell) is an unmodified microorganism, a cell before recombination, or a parent cell. Strains, wild-type strains, and/or microorganisms with improved panthenol production ability than microorganisms into which pantoate-beta-alanine ligase derived from other microorganisms has been introduced, or unmodified microorganisms without panthenol production ability, cells before recombination, parent strain, and/or wild-type strains. Unlike this, it may mean that the ability to produce panthenol is granted.

일 예에 따른 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물은 강화 전 미생물, 즉 동종의 비변형 미생물과 비교하여, 판테놀 생산능이 향상(증가)된 것일 수 있다. 본 출원에서, "비변형 미생물"은 미생물에 자연적으로 발생할 수 있는 돌연변이를 포함하는 균주를 제외하는 것이 아니며, 야생형 균주 또는 천연형 균주 자체이거나, 자연적 또는 인위적 요인에 의한 유전적 변이로 형질이 변화되기 전 균주를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 비변형 미생물은 일 예에 따라 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화되지 않거나 강화되기 전의 균주(또는 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성의 강화를 유도하는 변이가 도입되지 않거나 도입되기 전의 균주)를 의미할 수 있다. 상기 "비변형 미생물"은 “변형 전 균주”, “변형 전 미생물”, “비변이 균주”, “비변형 균주”, “비변이 미생물” 또는 “기준 미생물”과 혼용될 수 있다. 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된다는 것은 전술한 바와 같다. 일 예에서 상기 판테놀 생산능의 증가 여부를 비교하는 대상 균주인, 비변형 미생물은 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주일 수 있다.In one example, microorganisms with enhanced pantoate-beta-alanine ligase activity may have improved (increased) panthenol production ability compared to microorganisms before enhancement, that is, unmodified microorganisms of the same type. In this application, “unmodified microorganism” does not exclude strains containing mutations that may occur naturally in microorganisms, and is a wild-type strain or a natural strain itself, or whose characteristics change due to genetic mutation caused by natural or artificial factors. It may refer to a strain before becoming a strain. For example, the unmodified microorganism is a strain in which the activity of pantoate-beta-alanine ligase is not enhanced or is not enhanced (or a mutation that induces enhancement of the activity of pantoate-beta-alanine ligase is present). It may mean a strain that is not introduced or before being introduced. The “non-modified microorganism” may be used interchangeably with “pre-transformed strain”, “pre-transformed microorganism”, “non-mutated strain”, “non-modified strain”, “non-mutated microorganism” or “reference microorganism”. As described above, the activity of the pantoate-beta-alanine ligase is enhanced. In one example, the unmodified microorganism, which is the target strain to compare whether the panthenol production ability is increased, may be a wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain.

일 예에 따른 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물은 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물일 수 있으며, 상기 미생물은 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물과 비교하여, 판테놀 생산능이 더욱 향상(증가)된 것일 수 있다. 상기 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 코리네박테리움 속 미생물 (예컨대, 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum)), 에스케리키아 속 미생물 (예컨대, 에스케리키아 콜리 (Escherichia coli)), 코랄리오마르가리타 속 미생물 (예컨대, 코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis)), 또는 액티노박테리아 속 미생물 (예컨대, 액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium)), 니트로소스피라 속 미생물 (예컨대, 니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus), 또는 니트로소코커스 속 미생물 (예컨대, 니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii) 유래의 것일 수 있다.According to one example, the microorganism with enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase may be a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola has been introduced, and the microorganism may be derived from another microorganism. Compared to microorganisms into which pantoate-beta-alanine ligase was introduced, the panthenol production ability may be further improved (increased). The pantoate-beta-alanine ligase derived from the other microorganisms is a microorganism of the genus Corynebacterium (e.g., Corynebacterium glutamicum ), a microorganism of the genus Escherichia (e.g., Escherichia coli) coli ), microorganisms of the genus Coraliomargarita (e.g., Coraliomargarita akajimensis ), or microorganisms of the genus Actinobacteria (e.g., Actinobacteria bacterium ), microorganisms of the genus Nitrosospira ( For example, it may be from Nitrosospira lacus, or a microorganism of the genus Nitrosococcus (e.g., Nitrosococcus watsonii ).

상기 미생물(또는 균주, 재조합 세포)은 추가적으로 판테놀 생산이 증가되도록 하는 변이를 포함할 수 있고, 상기 변이의 위치 및/또는 변이 대상이 되는 유전자 및/또는 단백질의 종류는 판테놀 생산이 증가되도록 하는 것이면 제한 없이 포함될 수 있다. 상기 재조합 세포는 형질전환이 가능한 세포라면 제한 없이 사용 가능할 수 있다.The microorganism (or strain, recombinant cell) may additionally contain a mutation that increases panthenol production, and the location of the mutation and/or the type of gene and/or protein subject to the mutation are such that panthenol production is increased. May be included without limitation. The recombinant cells can be used without limitation as long as they are cells capable of transformation.

상기 판테놀은 DL-판테놀 (CAS No. 16485-10-2) 또는 D-판테놀 (CAS No. 81-13-0)일 수 있으며, 일 예에서 D-판테놀일 수 있다.The panthenol may be DL-panthenol (CAS No. 16485-10-2) or D-panthenol (CAS No. 81-13-0), and in one example, it may be D-panthenol.

일 예에서, 상기 판테놀 생산능이 향상된 미생물은 변이 전 모균주, 비변형 미생물, 또는 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물과 비교하여, 판테놀 생산능이 약 10% 이상, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 50% 이상, 약 100% 이상, 약 150% 이상, 약 200% 이상, 약 250% 이상, 약 300% 이상, 약 350% 이상, 약 400% 이상, 약 450% 이상, 약 500% 이상, 약 600% 이상, 약 700% 이상, 약 800% 이상, 약 900% 이상, 또는 약 1000% 이상 증가된 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In one example, the microorganism with improved panthenol production ability has a panthenol production ability of about 10% or more, about 10% or more, compared to the parent strain before mutation, an unmodified microorganism, or a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase from another microorganism has been introduced. 20% or more, about 30% or more, about 50% or more, about 100% or more, about 150% or more, about 200% or more, about 250% or more, about 300% or more, about 350% or more, about 400% or more, about It may be increased by more than 450%, more than about 500%, more than about 600%, more than about 700%, more than about 800%, more than about 900%, or more than about 1000%, but is not limited thereto.

다른 예에서, 상기 판테놀 생산능이 향상된 미생물은 변이 전 모균주, 비변형 미생물, 또는 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물과 비교하여, 판테놀 생산능이 약 1.1배 이상, 약 1.2배 이상, 약 1.3배 이상, 약 1.5배이상, 약 2배 이상, 약 2.5배 이상, 약 3배 이상, 약 3.5배 이상, 약 4배 이상, 약 4.5배 이상, 약 5배 이상, 약 6배 이상, 약 7배 이상, 약 8배 이상, 약 9배 이상, 약 10배 이상 증가한 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In another example, the microorganism with improved panthenol production ability has a panthenol production ability of about 1.1 times more, about 1.1 times or more, compared to the parent strain before mutation, an unmodified microorganism, or a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase from another microorganism has been introduced. 1.2 times or more, approximately 1.3 times or more, approximately 1.5 times or more, approximately 2 times or more, approximately 2.5 times or more, approximately 3 times or more, approximately 3.5 times or more, approximately 4 times or more, approximately 4.5 times or more, approximately 5 times or more, approximately It may be an increase of 6 times or more, about 7 times or more, about 8 times or more, about 9 times or more, or about 10 times or more, but is not limited thereto.

다른 예에서, 상기 판테놀 생산능이 향상된 미생물은 변이 전 모균주, 비변형 미생물, 또는 다른 미생물 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제가 도입된 미생물과 비교하여, 판테놀 생산능이 약 0.1 g/l 이상, 약 0.2 g/l 이상, 약 0.3 g/l 이상, 약 0.4 g/l 이상, 약 0.5 g/l 이상, 약 0.6 g/l 이상, 약 0.7 g/l 이상, 약 0.8 g/l 이상, 약 0.9 g/l 이상, 약 1.0 g/l 이상, 약 1.1 g/l 이상, 약 1.2 g/l 이상, 약 1.3 g/l 이상, 약 1.4 g/l 이상, 약 1.5 g/l 이상, 약 1.6 g/l 이상, 약 1.7 g/l 이상, 약 1.8 g/l 이상, 약 1.9 g/l 이상, 약 2.0 g/l 이상, 약 2.5 g/l 이상, 또는 약 3.0 g/l 이상 증가한 것일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.In another example, the microorganism with improved panthenol production ability has a panthenol production ability of about 0.1 g/l or more compared to the parent strain before mutation, an unmodified microorganism, or a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase from another microorganism has been introduced. , about 0.2 g/l or more, about 0.3 g/l or more, about 0.4 g/l or more, about 0.5 g/l or more, about 0.6 g/l or more, about 0.7 g/l or more, about 0.8 g/l or more, About 0.9 g/l or more, about 1.0 g/l or more, about 1.1 g/l or more, about 1.2 g/l or more, about 1.3 g/l or more, about 1.4 g/l or more, about 1.5 g/l or more, about An increase of more than 1.6 g/l, more than about 1.7 g/l, more than about 1.8 g/l, more than about 1.9 g/l, more than about 2.0 g/l, more than about 2.5 g/l, or more than about 3.0 g/l It may be possible, but it is not limited to this.

상기 용어 “약(about)”은 ±0.5, ±0.4, ±0.3, ±0.2, ±0.1 등을 모두 포함하는 범위로, 약 이란 용어 뒤에 나오는 수치와 동등하거나 유사한 범위의 수치를 모두 포함하나, 이에 제한되지 않는다.The term “about” is a range that includes ±0.5, ±0.4, ±0.3, ±0.2, ±0.1, etc., and includes all values in a range that are equivalent or similar to the value that appears after the term “about.” Not limited.

일 예에서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물은 코리네박테리움 속(Corynebacterium sp.) 미생물일 수 있다. 상기 코리네박테리움 속 미생물은 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum), 코리네박테리움 크루디락티스 (Corynebacterium crudilactis), 코리네박테리움 데세르티 (Corynebacterium deserti), 코리네박테리움 이피시엔스 (Corynebacterium efficiens), 코리네박테리움 칼루내 (Corynebacterium callunae), 코리네박테리움 스테셔니스 (Corynebacterium stationis), 코리네박테리움 싱굴라레 (Corynebacterium singulare), 코리네박테리움 할로톨레란스 (Corynebacterium halotolerans), 코리네박테리움 스트리아툼 (Corynebacterium striatum), 코리네박테리움 암모니아게네스 (Corynebacterium ammoniagenes), 코리네박테리움 폴루티솔리 (Corynebacterium pollutisoli), 코리네박테리움 이미탄스 (Corynebacterium imitans), 코리네박테리움 테스투디노리스 (Corynebacterium testudinoris), 및 코리네박테리움 플라베스센스 (Corynebacterium flavescens)로 이루어지는 미생물 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.In one example, the microorganism with enhanced pantoate-beta-alanine ligase activity may be a Corynebacterium sp. microorganism. The microorganisms in the Corynebacterium genus include Corynebacterium glutamicum , Corynebacterium crudilactis , Corynebacterium deserti , and Corynebacterium eph. Corynebacterium efficiens , Corynebacterium callunae , Corynebacterium stationis , Corynebacterium singulare , Corynebacterium halotolerans ), Corynebacterium striatum , Corynebacterium ammoniagenes, Corynebacterium pollutisoli , Corynebacterium imitans , Corynebacterium It may be one or more types of microorganisms selected from the group consisting of Corynebacterium testudinoris and Corynebacterium flavescens.

본 출원의 또 다른 하나의 양상은 본 출원의 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 판테놀 생산방법 (또는 제조방법)을 제공한다.Another aspect of the present application provides a method (or production method) for producing panthenol, including the step of culturing the microorganism of the present application in a medium.

본 출원의 판테놀 생산방법은 본 출원의 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함할 수 있다. 본 출원의 미생물, 판테놀 등에 대해서는 전술한 바와 같다. The panthenol production method of the present application may include culturing the microorganism of the present application in a medium. The microorganisms, panthenol, etc. of the present application are as described above.

본 출원에서, "배양"은 본 출원의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물, 예컨대 코리네박테리움 글루타미쿰 균주를 적당히 조절된 환경 조건에서 생육시키는 것을 의미한다. 본 출원의 배양과정은 당업계에 알려진 적당한 배지와 배양조건에 따라 이루어질 수 있다. 이러한 배양 과정은 선택되는 균주에 따라 당업자가 용이하게 조정하여 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 배양은 회분식, 연속식 및/또는 유가식일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In the present application, “culturing” means growing a microorganism with enhanced activity of the panthoate-beta-alanine ligase of the present application, such as a Corynebacterium glutamicum strain, under appropriately controlled environmental conditions. The culture process of the present application can be carried out according to appropriate media and culture conditions known in the art. This culture process can be easily adjusted and used by a person skilled in the art depending on the strain selected. Specifically, the culture may be batch, continuous, and/or fed-batch, but is not limited thereto.

본 출원에서, "배지"는 본 출원의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물, 예컨대 코리네박테리움 글루타미쿰 균주를 배양하기 위해 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 혼합한 물질을 의미하며, 생존 및 발육에 불가결한 물을 비롯하여 영양물질 및 발육인자 등을 공급한다. 구체적으로, 본 출원의 미생물의 배양에 사용되는 배지 및 기타 배양 조건은 통상의 미생물의 배양에 사용되는 배지라면 특별한 제한 없이 어느 것이나 사용할 수 있으나, 본 출원의 미생물을 적당한 탄소원, 질소원, 인원, 무기화합물, 아미노산 및/또는 비타민 등을 함유한 통상의 배지 내에서 호기성 조건 하에서 온도, pH 등을 조절하면서 배양할 수 있다. In the present application, “medium” refers to a material mixed as a main ingredient with the nutrients necessary for cultivating microorganisms with enhanced pantoate-beta-alanine ligase activity, such as Corynebacterium glutamicum strains of the present application. It supplies water, nutrients and growth factors that are essential for survival and development. Specifically, the medium and other culture conditions used for cultivating the microorganisms of the present application can be any medium used for cultivating ordinary microorganisms without particular restrictions, but the microorganisms of the present application can be grown with an appropriate carbon source, nitrogen source, personnel, and inorganic substances. It can be cultured under aerobic conditions in a typical medium containing compounds, amino acids, and/or vitamins while controlling temperature, pH, etc.

구체적으로, 본 출원의 미생물, 예컨대 코리네박테리움 속 균주에 대한 배양 배지는 문헌["Manual of Methods for General Bacteriology" by the American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981)]에서 찾아볼 수 있다.Specifically, culture media for microorganisms of the present application, such as strains of the genus Corynebacterium, can be found in the literature ["Manual of Methods for General Bacteriology" by the American Society for Bacteriology (Washington D.C., USA, 1981)] .

본 출원에서 상기 탄소원으로는 글루코오스, 사카로오스, 락토오스, 프룩토오스, 수크로오스, 말토오스 등과 같은 탄수화물; 만니톨, 소르비톨 등과 같은 당 알코올, 피루브산, 락트산, 시트르산 등과 같은 유기산; 글루탐산, 메티오닌, 라이신 등과 같은 아미노산 등이 포함될 수 있다. 또한, 전분 가수분해물, 당밀, 블랙스트랩 당밀, 쌀겨울, 카사버, 사탕수수 찌꺼기 및 옥수수 침지액 같은 천연의 유기 영양원을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 글루코오스 및 살균된 전처리 당밀(즉, 환원당으로 전환된 당밀) 등과 같은 탄수화물이 사용될 수 있으며, 그 외의 적정량의 탄소원을 제한 없이 다양하게 이용할 수 있다. 이들 탄소원은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In the present application, the carbon source includes carbohydrates such as glucose, saccharose, lactose, fructose, sucrose, maltose, etc.; Sugar alcohols such as mannitol, sorbitol, etc., organic acids such as pyruvic acid, lactic acid, citric acid, etc.; Amino acids such as glutamic acid, methionine, lysine, etc. may be included. Additionally, natural organic nutrient sources such as starch hydrolyzate, molasses, blackstrap molasses, rice bran, cassava, bagasse and corn steep liquor can be used, specifically glucose and sterilized pre-treated molasses (i.e. converted to reducing sugars). Carbohydrates such as molasses) can be used, and various other carbon sources in an appropriate amount can be used without limitation. These carbon sources may be used alone or in combination of two or more types, but are not limited thereto.

상기 질소원으로는 암모니아, 황산암모늄, 염화암모늄, 초산암모늄, 인산암모늄, 탄산안모늄, 질산암모늄 등과 같은 무기질소원; 글루탐산, 메티오닌, 글루타민 등과 같은 아미노산, 펩톤, NZ-아민, 육류 추출물, 효모 추출물, 맥아 추출물, 옥수수 침지액, 카세인 가수분해물, 어류 또는 그의 분해생성물, 탈지 대두 케이크 또는 그의 분해 생성물 등과 같은 유기 질소원이 사용될 수 있다. 이들 질소원은 단독으로 사용되거나 2종 이상이 조합되어 사용될 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.The nitrogen source includes inorganic nitrogen sources such as ammonia, ammonium sulfate, ammonium chloride, ammonium acetate, ammonium phosphate, anmonium carbonate, and ammonium nitrate; Organic nitrogen sources such as amino acids such as glutamic acid, methionine, and glutamine, peptone, NZ-amine, meat extract, yeast extract, malt extract, corn steep liquor, casein hydrolyzate, fish or its decomposition products, defatted soybean cake or its decomposition products, etc. can be used These nitrogen sources may be used alone or in combination of two or more types, but are not limited thereto.

상기 인원으로는 인산 제1칼륨, 인산 제2칼륨, 또는 이에 대응되는 소디움-함유 염 등이 포함될 수 있다. 무기화합물로는 염화나트륨, 염화칼슘, 염화철, 황산마그네슘, 황산철, 황산망간, 탄산칼슘 등이 사용될 수 있으며, 그 외에 아미노산, 비타민 및/또는 적절한 전구체 등이 포함될 수 있다. 이들 구성성분 또는 전구체는 배지에 회분식 또는 연속식으로 첨가될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니다.The agent may include monopotassium phosphate, dipotassium phosphate, or a corresponding sodium-containing salt. Inorganic compounds may include sodium chloride, calcium chloride, iron chloride, magnesium sulfate, iron sulfate, manganese sulfate, calcium carbonate, etc. In addition, amino acids, vitamins, and/or appropriate precursors may be included. These components or precursors can be added to the medium batchwise or continuously. However, it is not limited to this.

또한, 본 출원의 미생물의 배양 중에 수산화암모늄, 수산화칼륨, 암모니아, 인산, 황산 등과 같은 화합물을 배지에 적절한 방식으로 첨가하여, 배지의 pH를 조정할 수 있다. 또한, 배양 중에는 지방산 폴리글리콜 에스테르와 같은 소포제를 사용하여 기포 생성을 억제할 수 있다. 또한, 배지의 호기 상태를 유지하기 위하여, 배지 내로 산소 또는 산소 함유 기체를 주입하거나 혐기 및 미호기 상태를 유지하기 위해 기체의 주입 없이 혹은 질소, 수소 또는 이산화탄소 가스를 주입할 수 있으며, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, during the cultivation of the microorganism of the present application, compounds such as ammonium hydroxide, potassium hydroxide, ammonia, phosphoric acid, sulfuric acid, etc. can be added to the medium in an appropriate manner to adjust the pH of the medium. Additionally, during culturing, foam generation can be suppressed by using an antifoaming agent such as fatty acid polyglycol ester. In addition, to maintain the aerobic state of the medium, oxygen or oxygen-containing gas can be injected into the medium, or to maintain the anaerobic and microaerobic state, nitrogen, hydrogen, or carbon dioxide gas can be injected without gas injection, and is limited thereto. That is not the case.

본 출원의 배양에서 배양온도는 20 내지 45℃ 구체적으로는 25 내지 40℃ 를 유지할 수 있고, 약 10 내지 160 시간 동안 배양할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. In the culture of the present application, the culture temperature can be maintained at 20 to 45°C, specifically 25 to 40°C, and culture can be performed for about 10 to 160 hours, but is not limited thereto.

본 출원의 배양에 의하여 생산된 판테놀은 배지 중으로 분비되거나 세포 내에 잔류할 수 있다.Panthenol produced by the culture of the present application may be secreted into the medium or remain within the cells.

본 출원의 판테놀 생산방법은, 본 출원의 미생물(균주)을 준비하는 단계, 상기 미생물을 배양하기 위한 배지를 준비하는 단계, 또는 이들의 조합(순서에 무관, in any order)을, 예를 들어, 상기 배양하는 단계 이전에, 추가로 포함할 수 있다. The panthenol production method of the present application includes preparing a microorganism (strain) of the present application, preparing a medium for culturing the microorganism, or a combination thereof (in any order), for example , may be additionally included before the culturing step.

본 출원의 판테놀 생산방법은, 상기 배양에 따른 배지(배양이 수행된 배지) 또는 미생물(예컨대, 코리네박테리움 속 균주)로부터 판테놀을 회수하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 회수하는 단계는 상기 배양하는 단계 이후에 추가로 포함될 수 있다.The method for producing panthenol of the present application may further include the step of recovering panthenol from the culture medium (medium in which the culture was performed) or microorganisms (e.g., strains of the genus Corynebacterium). The recovering step may be additionally included after the culturing step.

상기 회수는 본 출원의 미생물의 배양 방법, 예를 들어 회분식, 연속식 또는 유가식 배양 방법 등에 따라 당해 기술 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 목적하는 판테놀을 수집(collect)하는 것일 수 있다. 예를 들어, 원심분리, 여과, 결정화 단백질 침전제에 의한 처리(염석법), 추출, 초음파 파쇄, 한외여과, 투석법, 분자체 크로마토그래피(겔여과), 흡착크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 친화도 크로마토그래피 등의 각종 크로마토그래피, HPLC 또는 이들의 방법을 조합하여 사용될 수 있으며, 당해 분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여 배지 또는 미생물로부터 목적하는 판테놀을 회수할 수 있다.The recovery may be to collect the desired panthenol using a suitable method known in the art according to the microorganism culture method of the present application, such as a batch, continuous, or fed-batch culture method. For example, centrifugation, filtration, crystallization, treatment with protein precipitants (salting out), extraction, ultrasonic disruption, ultrafiltration, dialysis, molecular sieve chromatography (gel filtration), adsorption chromatography, ion exchange chromatography, affinity. Various chromatography such as chromatography, HPLC, or a combination of these methods can be used, and the desired panthenol can be recovered from the medium or microorganism using a suitable method known in the art.

또한, 본 출원의 판테놀 생산방법은, 추가적으로 정제 단계를 포함할 수 있다. 상기 정제는 당해 기술분야에 공지된 적합한 방법을 이용하여, 수행할 수 있다. 일 예에서, 본 출원의 판테놀 생산방법이 회수 단계와 정제 단계를 모두 포함하는 경우, 상기 회수 단계와 정제 단계는 순서에 상관없이 연속적 또는 비연속적으로 수행되거나, 동시에 또는 하나의 단계로 통합되어 수행될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In addition, the panthenol production method of the present application may additionally include a purification step. The purification can be performed using a suitable method known in the art. In one example, when the panthenol production method of the present application includes both a recovery step and a purification step, the recovery step and the purification step are performed continuously or discontinuously regardless of the order, or are performed simultaneously or integrated into one step. It may be, but is not limited to this.

본 출원의 또 다른 하나의 양상은 본 출원의 미생물, 상기 미생물을 배양한 배지, 또는 이들의 조합을 포함하는 판테놀 생산용 조성물을 제공하는 것이다.Another aspect of the present application is to provide a composition for producing panthenol containing the microorganism of the present application, a medium culturing the microorganism, or a combination thereof.

본 출원의 또 다른 하나의 양상은 상기 미생물을 판테놀 생산에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.Another aspect of the present application is to provide a use of the microorganism for producing panthenol.

본 출원의 또 다른 하나의 양상은 상기 미생물을 판테놀 생산용 조성물의 제조에 사용하기 위한 용도를 제공하는 것이다.Another aspect of the present application is to provide a use for using the microorganism in the production of a composition for producing panthenol.

본 출원의 조성물은 판테놀 생산용 조성물에 통상 사용되는 임의의 적합한 부형제를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 부형제는, 예를 들어 보존제, 습윤제, 분산제, 현탁화제, 완충제, 안정화제 또는 등장화제 등일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.The composition of the present application may further comprise any suitable excipients commonly used in compositions for the production of panthenol, such excipients may be, for example, preservatives, wetting agents, dispersing agents, suspending agents, buffering agents, stabilizing agents or isotonic agents, etc. However, it is not limited to this.

본 출원의 조성물에서, 미생물(균주), 배지, 판테놀 등은 상기 다른 양상에서 기재한 바와 같다.In the composition of the present application, the microorganism (strain), medium, panthenol, etc. are as described in the other aspects above.

본 출원은 글루타미시박터 할로피토콜라 유래 판토에이트-베타-알라닌 리가아제의 활성이 강화된 미생물을 제공하며, 상기 미생물은 판테놀의 생산능이 우수하다.The present application provides a microorganism with enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halopytocola, and the microorganism has an excellent ability to produce panthenol.

이하 본 출원을 실시예에 보다 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 출원을 예시적으로 설명하기 위한 것으로, 본 출원의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것은 아니며, 본 출원이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.Hereinafter, the present application will be described in more detail through examples. However, these examples are for illustrative purposes only, and the scope of the present application is not limited by these examples, and will be clear to those skilled in the art to which this application pertains.

실시예 1. panC 유전자 발현 강화를 위한 벡터 제작Example 1. Construction of vector for enhancing panC gene expression

본 실시예에서는 판테놀의 생합성 유전자 중 하나로 알려진 panC 유전자의 발현이 강화되었을 때 판테놀의 생산능을 비교하기 위한 강화 벡터를 제작하였다.In this example, an enhancement vector was created to compare the production ability of panthenol when the expression of the panC gene, known as one of the panthenol biosynthetic genes, was enhanced.

구체적으로, 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 및 외래 6종의 panC 유전자를 각각 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 염색체 상에서 추가 삽입시키기 위하여 하기의 방법으로 재조합 플라스미드 벡터를 제작하였다. Specifically, a recombinant plasmid vector was constructed using the following method to additionally insert six types of panC genes derived from Corynebacterium glutamicum and six foreign species into the Corynebacterium glutamicum ATCC13032 chromosome.

먼저 염색체상에 panC 유전자 삽입을 위해 NCgl2284 (Transposase) 유전자를 제거하기 위한 벡터를 제작하였다. 미국 국립생물공학정보센터(NCBI)에서 제공하는 코리네박테리움 글루타미쿰 NCgl2284 유전자 및 주변 서열 (서열변호 1)에 근거, 염색체 상에서 NCgl2284 유전자를 결손시키기 위한 벡터를 제작하기 위해 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032의 염색체 DNA를 주형으로 하여 서열번호 2 및 서열번호 3, 서열번호 4 및 서열번호 5의 프라이머를 이용하여 각각 PCR을 수행하였다. 상기 PCR은 PfuUltraTM 고-신뢰 DNA 폴리머라제(Stratagene)를 사용하여 수행하였으며, PCR 조건은 95 ℃에서 5분간 변성 후, 95 ℃ 30초 변성, 55 ℃ 30초 어닐링, 72 ℃ 1분 중합을 30회 반복한 후, 72 ℃에서 5분간 중합반응을 수행하였다. 그 결과 각각 1 Kb의 DNA 단편들을 수득하였다. 제한효소 smaI으로 처리한 코리네박테리움 글루타미쿰 내에서 복제가 불가능한 pDCM2 벡터(대한민국 등록특허 제10-2278000호)와 상기 증폭한 NCgl2284 유전자 단편들을 몰농도 (M) 2:1:1 (pDCM2 벡터 : NCgl2284 단편 1 : NCgl2284 단편 2)이 되도록 하여 다카라(TaKaRa)의 Infusion Cloning Kit를 사용하여 제공된 매뉴얼에 따라 클로닝함으로써 플라스미드를 획득하였고, pDCM2-△NCgl2284 으로 명명하였다.First, a vector was created to remove the NCgl2284 (Transposase) gene in order to insert the panC gene into the chromosome. Based on the Corynebacterium glutamicum NCgl2284 gene and surrounding sequence (sequence number 1) provided by the U.S. National Center for Biotechnology Information (NCBI), Corynebacterium glue was used to construct a vector for deleting the NCgl2284 gene on the chromosome. Using the chromosomal DNA of Tamicum ATCC13032 as a template, PCR was performed using primers of SEQ ID NO: 2, SEQ ID NO: 3, SEQ ID NO: 4, and SEQ ID NO: 5, respectively. The PCR was performed using PfuUltraTM high-reliability DNA polymerase (Stratagene), and the PCR conditions were 30 cycles of denaturation at 95°C for 5 minutes, denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 30 seconds, and polymerization at 72°C for 1 minute. After repeating, the polymerization reaction was performed at 72°C for 5 minutes. As a result, DNA fragments of 1 Kb each were obtained. The pDCM2 vector (Korean Patent No. 10-2278000), which cannot replicate in Corynebacterium glutamicum treated with the restriction enzyme smaI, and the amplified NCgl2284 gene fragment were mixed at a molar concentration (M) of 2:1:1 (pDCM2). Vector: NCgl2284 fragment 1: NCgl2284 fragment 2) was cloned using TaKaRa's Infusion Cloning Kit according to the provided manual to obtain a plasmid, and was named pDCM2-△NCgl2284.

다음 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 및 외래 6종의 panC 유전자를 획득하였다. 구체적으로 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum) 또는 에스케리키아 콜리 (Escherichia coli) 유래의 panC 유전자는 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주 또는 에스케리키아 콜리 K-12 substr MG1655 균주로부터 추출된 게놈 DNA를 주형으로 각각 서열번호 8 및 서열번호 9, 서열번호 12 및 서열번호 13의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하여 획득하였다. 코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis), 액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium), 니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus), 니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii) 및 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola) 유래의 panC 유전자는 NCBI의 Genbank 데이터베이스상의 서열(Accession: CP001998.1, CP011489.1, CP021106.3, CP002086.1 및 CP012750.1)에 기초하여 PanC 단백질 코딩 서열을 합성한 후 이를 주형으로 하여 각각 서열번호 16 및 서열번호 17, 서열번호 20 및 서열번호 21, 서열번호 24 및 서열번호 25, 서열번호 28 및 서열번호 29, 서열번호 32 및 서열번호 33의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하여 획득하였다. PCR은 PfuUltraTM 고-신뢰 DNA 폴리머라제(Stratagene)를 사용하여 수행하였으며, PCR 조건은 95 ℃에서 5분간 변성 후, 95 ℃ 30초 변성, 55 ℃ 30초 어닐링, 72 ℃ 1분 중합을 30회 반복한 후, 72 ℃에서 5분간 중합반응을 수행하였다. 또한 코리네박테리움 글루타미쿰 유래 및 외래 6종의 panC 발현을 유도하기 위한 프로모터로 코리네박테리움 암모니아게네스 유래의 CJ7 프로모터(대한민국 등록특허 제10-0620092호)를 사용하고자, 코리네박테리움 암모니아게네스 ATCC6872의 염색체 DNA 서열을 주형으로 각각 서열번호 6 및 서열번호 7, 서열번호 10 및 서열번호 11, 서열번호 14 및 서열번호 15, 서열번호 18 및 서열번호 19, 서열번호 22 및 서열번호 23, 서열번호 26 및 서열번호 27, 서열번호 30 및 서열번호 31의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하였다. PCR은 PfuUltraTM 고-신뢰 DNA 폴리머라제(Stratagene)를 사용하여 수행하였으며, PCR 조건은 95 ℃에서 5분간 변성 후, 95 ℃ 30초 변성, 55 ℃ 30초 어닐링, 72 ℃ 30초 중합을 30회 반복한 후, 72 ℃에서 5분간 중합반응을 수행하였다. 그 결과 코리네박테리움 글루타미쿰 1종 및 외래 6종의 panC 유전자 단편 및 상기 7종의 panC 유전자를 발현하기 위한 각각의 CJ7 프로모터를 획득할 수 있었다. The following panC genes from six species derived from Corynebacterium glutamicum and foreign species were obtained. Specifically, the panC gene derived from Corynebacterium glutamicum or Escherichia coli is extracted from Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain or Escherichia coli K-12 substr MG1655 strain. Genomic DNA was obtained by performing PCR using primers of SEQ ID NO: 8, SEQ ID NO: 9, SEQ ID NO: 12, and SEQ ID NO: 13, respectively, as a template. Coraliomargarita akajimensis , Actinobacteria bacterium, Nitrosospira lacus, Nitrosococcus watsonii , and Glutamicibacter halophytocola. halophytocola )-derived panC gene was created by synthesizing the PanC protein coding sequence based on the sequences in NCBI's Genbank database (Accession: CP001998.1, CP011489.1, CP021106.3, CP002086.1, and CP012750.1) and using this as a template. PCR was performed using primers of SEQ ID NO: 16 and SEQ ID NO: 17, SEQ ID NO: 20 and SEQ ID NO: 21, SEQ ID NO: 24 and SEQ ID NO: 25, SEQ ID NO: 28 and SEQ ID NO: 29, SEQ ID NO: 32, and SEQ ID NO: 33, respectively. Acquired. PCR was performed using PfuUltraTM high-reliability DNA polymerase (Stratagene), and the PCR conditions were denaturation at 95°C for 5 minutes, followed by denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 30 seconds, and polymerization at 72°C for 1 minute, repeated 30 times. Afterwards, polymerization reaction was performed at 72°C for 5 minutes. In addition, to use the CJ7 promoter derived from Corynebacterium ammoniagenes (Korean Patent No. 10-0620092) as a promoter to induce the expression of panC in six species derived from Corynebacterium glutamicum and foreign species, Corynebacterium Using the chromosomal DNA sequence of Rhium ammoniagenes ATCC6872 as a template, SEQ ID NO: 6 and SEQ ID NO: 7, SEQ ID NO: 10 and SEQ ID NO: 11, SEQ ID NO: 14 and SEQ ID NO: 15, SEQ ID NO: 18 and SEQ ID NO: 19, SEQ ID NO: 22, and SEQ ID NO: PCR was performed using primers of SEQ ID NO: 23, SEQ ID NO: 26, SEQ ID NO: 27, SEQ ID NO: 30, and SEQ ID NO: 31. PCR was performed using PfuUltraTM high-reliability DNA polymerase (Stratagene), and the PCR conditions were denaturation at 95°C for 5 minutes, followed by denaturation at 95°C for 30 seconds, annealing at 55°C for 30 seconds, and polymerization at 72°C for 30 seconds, repeated 30 times. Afterwards, polymerization reaction was performed at 72°C for 5 minutes. As a result, it was possible to obtain panC gene fragments from one Corynebacterium glutamicum species and six foreign species, as well as CJ7 promoters for each of the seven panC genes.

제한효소 SmaI으로 처리한 pDCM2-△NCgl2284 벡터 상기 증폭된 CJ7 프로모터 및 panC 유전자 단편을 각각 몰농도 (M) 2:1:1 (pDCM2-△NCgl2284 벡터 : CJ7 promoter: panC)이 되도록 하여 다카라(TaKaRa)의 Infusion Cloning Kit를 사용하여 제공된 매뉴얼에 따라 반응 후, 대장균 DH5α에 형질전환하고 카나마이신(25 mg/l)이 포함된 LB 고체배지에 도말하였다. 서열번호 34 및 서열번호 35의 프라이머를 이용하여 PCR을 수행하여 목적한 유전자가 삽입된 벡터로 형질 전환된 콜로니를 선별한 후 플라스미드 추출법을 이용하여 총 7종의 플라스미드를 추출하고 아래와 같이 명명하였다:pDCM2-△NCgl2284 vector treated with restriction enzyme SmaI The amplified CJ7 promoter and panC gene fragments were each grown at a molar concentration (M) of 2:1:1 (pDCM2-△NCgl2284 vector: CJ7 promoter: panC) and incubated at TaKaRa. After reaction according to the manual provided using the Infusion Cloning Kit, it was transformed into E. coli DH5α and plated on LB solid medium containing kanamycin (25 mg/l). PCR was performed using primers of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 35, and colonies transformed with the vector into which the target gene was inserted were selected. A total of 7 plasmids were extracted using the plasmid extraction method and named as follows:

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl) (코리네박테리움 글루타미쿰 유래 panC 도입 벡터) pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl) (panC introduction vector derived from Corynebacterium glutamicum)

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco) (에스케리키아 콜리 유래 panC 도입 벡터)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco) (panC introduction vector from Escherichia coli)

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak) (코랄리오마르가리타 아카지멘시스 유래 panC 도입 벡터)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak) (panC introduction vector from Coralliomargarita acajimensis)

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba) (액티노박테리아 박테리움 유래 panC 도입 벡터)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba) (panC introduction vector from Actinobacterium bacterium)

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla) (니트로소스피라 라쿠스 유래 panC 도입 벡터), pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla) (panC introduction vector from Nitrosospira lacus),

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa) (니트로소코커스 왓소니 유래 panC 도입 벡터)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa) (panC introduction vector from Nitrosococcus Watsoni)

pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha) (글루타미시박터 할로피토콜라 유래 panC 도입 벡터).pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha) (panC introduction vector from Glutamicibacter halopytocola).

상기 획득된 7종의 플라스미드의 이름과 도입된 유전자 정보 및 서열정보를 아래 표 1에 표기하였다.The names, introduced gene information, and sequence information of the seven types of plasmids obtained above are shown in Table 1 below.

코리네박테리움 글루타미쿰 및 외래 6종 panC 유전자 강화 벡터 제작을 위한 유전자 및 서열정보Gene and sequence information for construction of Corynebacterium glutamicum and 6 foreign panC gene enhancement vectors PanC 유래PanC origin 플라스미드plasmid 프라이머 서열번호Primer SEQ ID NO: 코리네박테리움 글루타미쿰 (Corynebacterium glutamicum)
* 유전자 서열: 서열번호 36
Corynebacterium glutamicum
* Gene sequence: SEQ ID NO: 36
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl) 서열번호 6, 7 / 8, 9SEQ ID NO: 6, 7 / 8, 9
에스케리키아 콜리 (Escherichia coli)
* 유전자 서열: 서열번호 37
Escherichia coli
* Gene sequence: SEQ ID NO: 37
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco) 서열번호 10, 11 / 12, 13SEQ ID NO: 10, 11 / 12, 13
코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis)
* 유전자 서열: 서열번호 38
Coraliomargarita akajimensis
* Gene sequence: SEQ ID NO: 38
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak) 서열번호 14, 15 / 16, 17SEQ ID NO: 14, 15 / 16, 17
액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium)
* 유전자 서열: 서열번호 39
Actinobacteria bacterium
* Gene sequence: SEQ ID NO: 39
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba) 서열번호 18, 19 / 20, 21SEQ ID NO: 18, 19 / 20, 21
니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus)
* 유전자 서열: 서열번호 40
Nitrosospira lacus
* Gene sequence: SEQ ID NO: 40
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla) 서열번호 22, 23 / 24, 25SEQ ID NO: 22, 23 / 24, 25
니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii)
* 유전자 서열: 서열번호 41
Nitrosococcus watsonii
* Gene sequence: SEQ ID NO: 41
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa) 서열번호 26, 27 / 28, 29SEQ ID NO: 26, 27 / 28, 29
글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola)
* 유전자 서열: 서열번호 42
Glutamicibacter halophytocola
* Gene sequence: SEQ ID NO: 42
pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha)pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha) 서열번호 30, 31 / 32, 33SEQ ID NO: 30, 31 / 32, 33

실시예 2. 판토에이트-베타-알라닌-리가아제 강화 균주의 판테놀 생산능 평가Example 2. Evaluation of panthenol production ability of pantoate-beta-alanine-ligase enhanced strain

실시예 1에서 제작된 pDCM2-△NCgl2284, pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl), pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco), pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak), pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba), pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla), pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa) 및 pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha) 벡터를 염색체 상에서의 상동 재조합에 의해 야생형 코리네박테리움 글루타미쿰 ATCC13032 균주에 각각 전기천공법으로 형질전환시켰다. (van der Rest et al., Appl Microbiol Biotechnol 52:541-545, 1999). 그 후, 수크로오즈를 포함하고 있는 고체배지에서 2차 재조합을 하였다. 2차 재조합이 완료된 상기 코리네박테리움 글루타미쿰 형질전환주를 대상으로 서열번호 34 및 서열번호 35의 프라이머를 이용하여 PCR법을 통하여 NCgl2284이 결손된 균주 및 NCgl2284가 결손되면서 panC 유전자가 삽입된 균주를 확인하였고, 각 재조합 균주를 각각 13032_△NCgl2284, CJPTN-01 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl)), CJPTN-02 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco)), CJPTN-03 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak)), CJPTN-04 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba)), CJPTN-05 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla)), CJPTN-06 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa)) 및 CJPTN-07 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha))라 명명하였다. pDCM2-△NCgl2284, pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl), pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco), pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak) produced in Example 1, pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba), pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla), pDCM2_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa) and pDCM2-△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha) vectors. were transformed into the wild-type Corynebacterium glutamicum ATCC13032 strain by electroporation by homologous recombination on the chromosome. (van der Rest et al., Appl Microbiol Biotechnol 52:541-545, 1999). Afterwards, a second recombination was performed on a solid medium containing sucrose. Using the primers of SEQ ID NO: 34 and SEQ ID NO: 35, the Corynebacterium glutamicum transformant for which secondary recombination was completed was subjected to PCR to produce a strain with NCgl2284 deleted and a strain with NCgl2284 deleted and the panC gene inserted. The strains were confirmed, and each recombinant strain was 13032_△NCgl2284, CJPTN-01 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cgl)), CJPTN-02 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Eco)), CJPTN- 03 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Cak)), CJPTN-04 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Aba)), CJPTN-05 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nla)), CJPTN They were named -06 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Nwa)) and CJPTN-07 (13032_△NCgl2284::Pcj7-panC(Gha)).

상기 균주들의 판테놀 생산능을 분석하기 위해 아래와 같은 방법으로 배양하였다.To analyze the panthenol production ability of the above strains, they were cultured in the following manner.

하기의 생산배지 25 ml을 함유하는 250 ml 코너-바플 플라스크에 13032_△NCgl2284, CJPTN-01, CJPTN-02, CJPTN-03, CJPTN-04, CJPTN-05, CJPTN-06 및 CJPTN-07를 접종하고, 33 ℃에서 40시간동안 200 rpm으로 진탕 배양하여 얻어진 배양액을 20,000 rcf에서 10분동안 원심분리 후 상등액을 TDW(triple distilled water)로 1/5 희석한 후 HPLC 분석을 수행하여 판테놀 농도를 측정하고, 그 결과를 하기의 표 2에 나타내었다. Inoculate 13032_△NCgl2284, CJPTN-01, CJPTN-02, CJPTN-03, CJPTN-04, CJPTN-05, CJPTN-06 and CJPTN-07 in a 250 ml corner-baffle flask containing 25 ml of the following production medium. , the culture obtained by shaking at 200 rpm for 40 hours at 33°C was centrifuged at 20,000 rcf for 10 minutes, the supernatant was diluted 1/5 with TDW (triple distilled water), and then HPLC analysis was performed to measure the panthenol concentration. , the results are shown in Table 2 below.

<판테놀 생산배지><Panthenol production medium>

포도당 10%(w/v), 효모추출물 0.4%(w/v), 황산암모늄 1.5%(w/w), 제1인산칼륨 0.1%(w/v), 황산마그네슘7수염 0.05%(w/v), 황산철7수염 10 mg/l, 황산망간1수염 6.7 mg/l, 비오틴 50 μg/l, 티아민·HCl 100 μg/l, 3-아미노프로판올 0.3%, 판토에이트 0.3%, pH 7.0Glucose 10% (w/v), yeast extract 0.4% (w/v), ammonium sulfate 1.5% (w/w), monobasic potassium phosphate 0.1% (w/v), magnesium sulfate heptahydrate 0.05% (w/ v), iron sulfate heptahydrate 10 mg/l, manganese sulfate monohydrate 6.7 mg/l, biotin 50 μg/l, thiamine·HCl 100 μg/l, 3-aminopropanol 0.3%, pantoate 0.3%, pH 7.0

panC 발현이 증가된 균주의 판테놀 생산능Panthenol production ability of strains with increased panC expression 판테놀 농도 (g/L)Panthenol concentration (g/L) 13032_ΔNCgl228413032_ΔNCgl2284 0.00.0 CJPTN-01CJPTN-01 0.00.0 CJPTN-02CJPTN-02 0.20.2 CJPTN-03CJPTN-03 0.00.0 CJPTN-04CJPTN-04 0.00.0 CJPTN-05CJPTN-05 0.00.0 CJPTN-06CJPTN-06 0.00.0 CJPTN-07CJPTN-07 0.90.9

상기 표 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 내재의 판토에이트-베타-알라닌-리가아제 과발현 균주 CJPTN-01은 판테놀을 생성하지 못하였고, 에스케리키아 콜리(Escherichia coli) 유래 판토에이트-베타-알라닌-리가아제 과발현 균주 CJPTN-02은 판테놀 0.2 g/L을 생성하였다.As can be seen in Table 2, strain CJPTN-01 overexpressing the endogenous pantoate-beta-alanine-ligase did not produce panthenol, and pantoate-beta-alanine-derived from Escherichia coli. Ligase overexpression strain CJPTN-02 produced 0.2 g/L of panthenol.

코랄리오마르가리타 아카지멘시스 (Coraliomargarita akajimensis), 액티노박테리아 박테리움 (Actinobacteria bacterium), 니트로소스피라 라쿠스 (Nitrosospira lacus), 니트로소코커스 왓소니 (Nitrosococcus watsonii) 유래의 판토에이트-베타-알라닌-리가아제 과발현 균주 CJPTN-03, CJPTN-04, CJPTN-05 및 CJPTN-06은 판테놀을 생산하지 못하였고, 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola) 유래의 판토에이트-베타-알라닌-리가아제 과발현 균주 CJPTN-07은 0.9 g/L 판테놀을 생산하였고, 이는 에스케리키아 콜리(Escherichia coli) 유래의 PanC가 도입된 균주와 비교하여 4.5배 높은 결과이다.Pantoate-beta-alanine-ligase from Coraliomargarita akajimensis , Actinobacteria bacterium, Nitrosospira lacus, and Nitrosococcus watsonii The enzyme overexpression strains CJPTN-03, CJPTN-04, CJPTN-05 and CJPTN-06 failed to produce panthenol, and the pantoate-beta-alanine-ligase overexpression strain from Glutamicibacter halophytocola CJPTN-07 produced 0.9 g/L panthenol, which is 4.5 times higher than the strain into which PanC from Escherichia coli was introduced.

상기 결과를 통해 글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola) 유래의 판토에이트-베타-알라닌-리가아제에 의하여 판테놀 생산이 대폭 증가되었음을 확인할 수 있었다.Through the above results, it was confirmed that panthenol production was significantly increased by pantoate-beta-alanine-ligase derived from Glutamicibacter halophytocola.

이상의 설명으로부터, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이와 관련하여, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.From the above description, those skilled in the art to which the present invention pertains will be able to understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing its technical idea or essential features. In this regard, the embodiments described above should be understood in all respects as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention should be interpreted as including the meaning and scope of the patent claims described below rather than the detailed description above, and all changes or modified forms derived from the equivalent concept thereof are included in the scope of the present invention.

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Claims (12)

글루타미시박터 할로피토콜라 (Glutamicibacter halophytocola) 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드가 도입된, 판테놀을 생산하는 미생물.A microorganism producing panthenol into which pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola or a polynucleotide encoding the same has been introduced. 제1항에 있어서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 PanC 단백질인, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the pantoate-beta-alanine ligase is a PanC protein. 제1항에 있어서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 서열번호 43의 아미노산 서열 또는 이와 90% 이상의 서열 동일성을 갖는 아미노산 서열을 포함하는 것인, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the pantoate-beta-alanine ligase comprises the amino acid sequence of SEQ ID NO: 43 or an amino acid sequence having at least 90% sequence identity thereto. 제1항에 있어서, 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제는 서열번호 42의 핵산 서열을 포함하는 폴리뉴클레오타이드에 의해 코딩되는 것인, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the pantoate-beta-alanine ligase is encoded by a polynucleotide comprising the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 42. 제1항에 있어서, 상기 미생물은 코리네박테리움 속 미생물인, 미생물.The microorganism according to claim 1, wherein the microorganism is a microorganism of the genus Corynebacterium. 제5항에 있어서, 상기 코리네박테리움 속 미생물은 코리네박테리움 글루타미쿰인, 미생물.The microorganism according to claim 5, wherein the microorganism of the Corynebacterium genus is Corynebacterium glutamicum. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미생물은 상기 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오티드가 도입되지 않은 모균주에 비하여 판테놀의 생산능이 증가된, 미생물.The microorganism according to any one of claims 1 to 6, wherein the microorganism has an increased ability to produce panthenol compared to the parent strain in which the pantoate-beta-alanine ligase or the polynucleotide encoding it is not introduced. 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드가 도입된 미생물을 배지에서 배양하는 단계를 포함하는, 판테놀의 생산방법.A method for producing panthenol, comprising culturing a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halophytocola or a polynucleotide encoding the same has been introduced in a medium. 제8항에 있어서, 상기 미생물은 코리네박테리움 속 미생물인, 판테놀의 생산방법.The method of claim 8, wherein the microorganism is a microorganism of the genus Corynebacterium. 제8항에 있어서, 상기 배양에 따른 배지 또는 미생물로부터 판테놀을 회수하는 단계를 추가로 포함하는, 판테놀의 생산방법.The method of claim 8, further comprising the step of recovering panthenol from the culture medium or microorganism. 글루타미시박터 할로피토콜라 유래의 판토에이트-베타-알라닌 리가아제 또는 이를 코딩하는 폴리뉴클레오타이드가 도입된 미생물을 포함하는 판테놀 생산용 조성물.A composition for producing panthenol comprising a microorganism into which pantoate-beta-alanine ligase derived from Glutamicibacter halopytocola or a polynucleotide encoding the same has been introduced. 제11항에 있어서, 상기 미생물은 코리네박테리움 속 미생물인, 판테놀 생산용 조성물.
The composition for producing panthenol according to claim 11, wherein the microorganism is a microorganism of the genus Corynebacterium.
KR1020230010758A 2023-01-27 2023-01-27 Microorganism having enhanced activity of pantoate-beta-alanine ligase from glutamicibacter halophytocola and uses thereof Pending KR20240118943A (en)

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