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: 바이오공정 펩티드/단백질생산기술 재조합유전자조작
최수근

포도당에 의해 조절되는 프로모터 변이체 및 이를 이용한 단백질 생산 방법

특허번호: 10-2239307(클릭 시 상세 정보 연결)

기술완성도

2/9

기술완성도

TRL09

사업화

  • 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08

시작품 인증/ 표준화

  • 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
    - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07

Pilot 단계 시작품 신뢰성 평가

  • 시작품의 신뢰성 평가
  • 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06

Pilot 단계 시작품 성능 평가

  • 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
  • 시작품 성능평가
TRL05

시제품 제작/ 성능평가

  • 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
  • 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04

연구실 규모의 부품/
시스템 성능평가

  • 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
  • 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03

연구실 규모의 성능 검증

  • 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
  • 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
  • 모델링/설계기술 확보
TRL02

실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립

  • 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01

기초 이론/ 실험

  • 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술 개요

본 발명은 그람양성균에서 원하는 않는 조건에서 목적단백질의 발현이 엄격하게 억제되고 원하는 조건에서 고발현을 유도하기 위한 방법으로 바실러스 츄린겐시스 (Bacillus thuringiensis) cry3Aa 프로모터 (promoter) 부위에 CcpA가 결합하는 염기서열 (CRE) 라이브러리를 인위적으로 삽입한 프로모터 변이체 및 이를 이용한 단백질 생산방법에 관한 것이다.

기술개발배경

고전적으로 유용한 효소 또는 단백질을 대량으로 생산하기 위하여 돌연변이 유도물질 처리, 자외선 또는 방사선 조사 등을 통해 숙주균을 돌연변이 시키는 방법이 사용되어 왔으나, 상기 방법들은 비 선택적 돌연변이로 인해 종종 숙주균의 성장속도가 저하되거나, 배지조성 및 배양조건을 최적화시키기 까다로운 경우가 많다. 또한, 돌연변이 균주의 경우에는 균주 퇴화가 일어나며, 각각의 목적 단백질 생산을 위한 숙주균을 따로 개발해야 하므로 시간과 노력이 많이 소요되는 불편함이 존재하였다. 최근에는 유전공학의 발달로 인해 다양한 발현 시스템이 개발되어 유용한 단백질의 생산이 시도되고 있는데, 발현 유도 인자의 단가가 생산성에 영향을 미치거나, 고온조건에서 목적 단백질의 안정성에 문제가 생길 수 있다. 세포 성장기에 많은 양의 단백질이 발현되면 세포 내 에너지가 단백질 발현에 집중되어 소모되므로 세포성장에는 부정적 영향을 주게 되어 결국 대량배양에 방해가 될 수 있다. 또한 숙주세포에 독성이 있는 단백질은 고생산 시 숙주세포의 분해가 일어나기 때문에 대량배양이 어렵다. 따라서 세포 성장기에는 발현을 최대한 억제하고 성장이 멈춘 후 고발현이 유도되며 고가의 발현 유도물질이 필요 없는 바실러스 발현시스템이 요구된다.

개발기술 특성

본 발명의 프로모터 변이체를 이용하면 글루코오즈가 존재할 때 목적단백질의 발현은 엄격하게 억제되고 글루코오즈가 고갈되면 목적단백질의 고발현을 유도할 수 있다. 이때, 상기 CRE 부위에 CRE 라이브러리를 도입함으로써 추가적으로 하위의 목적유전자의 발현양을 다양하게 조절할 수 있다. 이러한 프로모터 변이체는 세포성장을 방해하거나 독성을 나타내는 목적단백질의 발현에 유용하게 사용될 수 있고 대사공학 등 원하는 적정 발현양을 필요로 하는 분야에 다양하게 사용될 수 있다.

시장동향

현재 전 세계 산업용 효소의 60% 정도가 바실러스를 숙주균으로 생산되고 있으며 인체에 무해한 GRAS (generally recognized as safe) 미생물이라는 특성으로 인해 식품용 또는 의약용 단백질 생산에 적합하다고 알려져 있다. 그러나 P450 효소처럼 의학용으로 중요하지만 숙주세포에 독성을 나타내는 효소를 대량생산할 수 있는 신규 발현시스템이 필요하다.