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초록

영어

Doxorubicin is an anthracycline-family polyketide compound with a very potent anti-cancer activity, typically produced by Streptomyces peucetius. To understand the potential target biosynthetic genes critical for the doxorubicin overproduction, a doxorubicin-specific DNA microarray chip was fabricated and applied to reveal the growth-phase-dependent expression profiles of biosynthetic genes from two doxorubicin-overproducing strains along with the wild-type strain. Two doxorubicinoverproducing S. peucetius strains were generated via over-expression of a dnrI (a doxorubicin-specific positive regulatory gene) and a doxA (a gene involved in the conversion from daunorubicin to doxorubicin) using a streptomycetes high
expression vector containing a strong ermE* promoter. Each doxorubicin-overproducing strain was quantitatively compared with the wild-type doxorubicin producer based on the growth-phase-dependent doxorubicin productivity as well as doxorubicin biosynthetic gene expression profiles. The doxorubicin-specific DNA microarray chip data revealed the early-and-steady
expressions of the doxorubicin-specific regulatory gene (dnrI), the doxorubicin resistance genes (drrA, drrB, drrC), and the doxorubicin deoxysugar biosynthetic gene (dnmL) are critical for the doxorubicin overproduction in S. peucetius. These results provide that the relationship between the growth-phase-dependent doxorubicin productivity and the doxorubicin biosynthetic
gene expression profiles should lead us a rational design of molecular genetic strain improvement strategy.

한국어

독소루비신 생합성 유전자의 발현을 촉진시키는 유전자인 dnrI와 다나루비신으로부터 독소루비신으로의 생전환에 관여하는 유전자인 doxA를 ermE* 프로모터가 포함된 pSE34에 도입하였을 때 각각 5.5배, 2.5배의 독소루비신 생산성 증가가 이루어졌다. 독소루비신 생합성 유전자군의 발현패턴 분석을 위한 DNA microarray system을 구축하였고, 고생산 균주의 독소루비신 생합성 유전자 발현 패턴을 DNA microarray를 통해 확인하였다. 독소루비신 생합성 유전자군의 세포성장에 따른 발현패턴을 분석한 결과, 독소 루비신 생산성 증가에 따라 생합성 유전자의 발현도 증가함을 확인할 수 있었고, pSE34를 통해 도입해준 doxA, dnrI 유전자의 경우 전체 생합성 유전자의 평균보다 높은 수준의 발현량을 보여줌으로써, ermE* 프로모터에 의해 발현이 극대화되었음을 확인할 수 있었다. 독소루비신 내성 유전자의 경우 다른 독소루비신 생합성 유전자들에 비해 발현정도가 크게 증가했고, DnrI에 의해 조절을 받는 다른 유전자들의 발현 수준과 비교하였을 때 TDP-daunosamine을 생합성의 첫 번째 단계에 관여하는 dnmL 유전자는 그 발현양의 증가가 크지 않았다. 따라서 DNA microarray 시스템 분석 결과, 독소루비신 생산성 극대화를 위해서는 dnrI, doxA, drrA, drrB, drrC, dnmL 등의 유전자들의 안정적 발현이 매우 중요하고도 핵심적인 인자임이 확인되었다.

목차

Abstract
 서론
 재료 및 방법
  사용균주 및 배양조건
  HPLC를 이용한 독소루비신 정량분석
  재조합 균주제작을 위한 PCR 및 클로닝 방법
  독소루비신 생합성 유전자군 PCR 증폭 및DNA microarray 칩 제작
  DNA microarray 시스템을 이용한유전자 발현패턴 분석방법
 결과 및 고찰
  경로 특이적 조절유전자 (dnrI) 및 전구체 전환 생합성유전자 (doxA)의 과발현
  독소루비신 생합성 유전자군 발현분석을 위한 DNAmicroarray 시스템 구축
  독소루비신 DNA microarray 시스템에 의한생합성 유전자군 발현패턴 분석
 요약
 REFERENCES

키워드

저자

• 강승훈 [ Seung-Hoon Kang | 인하대학교 생물공학과 ]
• 김명근 [ Myung-Gun Kim | 인하대학교 생물공학과 ]
• 박현주 [ Hyun-Joo Park | 성원엔비켐(주) ]
• 김응수 [ Eung-Soo Kim | 인하대학교 생물공학과 ] Corresponding author

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• 간행물명

  KSBB Journal

• 간기

  격월간

• pISSN

  1225-7117

• 수록기간

  2009~2013

• 십진분류

  KDC 476 DDC 576