Bacillus subtilis이 단백질 분비기구 SecY의 유전자 수준의 조절이 단백질 분비에 미치는 영향 = Effect of the Gene Amplification of Bacillus subtilis Protein Translocator SecY on the Extracellular Protein Secretion

국문 초록 (Abstract)

그람음성균인 E. coli에서 단백질이 세포막을 통과할 때 protein translocator의 역할과 단백질 분비기구 중 rate-limiting할 것이라고 알려진 SecY 단백질 유전자를 그람양성균으로 자연적인 분비 체계를 갖고 있는 B. subtilis를 대상으로 SecY의 유전자 증폭에 따라 분비 단백질이 분비되는 것을 추적 연구 하였다.
secY 유전자의 증폭을 위해 두개의 secY 유전자를 갖는 세포와 low copy 수의 (10개 미만) secY 유전자를 갖는 유전자 조절 세포를 제조 하였고 Bradford 분석법과 SDS-PAGE를 이용한 실험에서 secY 유전자의 숫자에 따라 분비되는 단백질의 양이 다름을 알 수 있었다. 그 결과 low copy number vector를 이용해 제조된 secY 유전자 조절 세포가 homologous recombination으로 E. subtilis의 chromosoml DNA내에 2개의 secY 유전자가 포함된 세포나 원래 한개의 secY 유전자만을 갖는 wild type나 비교하여 가장 많은 양의 단백질을 분비함을 알 수 있었으며 SDS-PAGE를 통해 분비되는 단백질을 분리하여 비교하여 본 결과 분비되는 모든 단백질의 양이 증가함을 알 수 있었다. 이로서 secY가 그람 양성균인 B. subtilis에서도 대장균에서처럼 단백질 분비에서 중요한 역학을 하고 있음을 최초로 확인하였다. 이러한 연구결과는 B. subtilis의 secY 유전자 수준의 조절 세포를 이용하여 산업적으로 유용한 단백질의 세포의 분비를 증대 시킬 수 있는 숙주균으로의 활용이 기대된다고 하겠다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The SecY is a central component of the protein export machinery that mediate the translocation of secretory proteins across the plasma membrane, and has been known to be rate-limiting factor of secretion in Escherichia coli. In order to study the extracellular protein secretion in Gram-positive microorganism, we have constructed strains harboring more than one copy of the gene for SecY. Firstly, the gene for B. subtilis SecY and its promote region was subcloned into pDH32 and the chimeric vector was inserted into amyE locus by homologous recombination. Secondly, low copy number vector, pCED6, was also used for subcloning the secY on the chromosome excreted more extracellular proteins than the wild type PB2. Moreover, the KH2 cells which harbor several copies of secY in pCED6 vector excreted more extracellular proteins than the KH1 cells. Here, we found that the capacity of protein secretion is partly controlled by the number of secY and it is suggested that SecY has also an important role in protein secretion in B. subtilis, a gram positive microorganism, as like in E. coli. This will promote the use of B. subtilis as a host for the expression of useful foreign gene and excretion of precious proteins.