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KR102473556B1 - The evaluation method for the structure of chromatophore membrane vesicle - Google Patents

The evaluation method for the structure of chromatophore membrane vesicle Download PDF

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KR102473556B1
KR102473556B1 KR1020200169504A KR20200169504A KR102473556B1 KR 102473556 B1 KR102473556 B1 KR 102473556B1 KR 1020200169504 A KR1020200169504 A KR 1020200169504A KR 20200169504 A KR20200169504 A KR 20200169504A KR 102473556 B1 KR102473556 B1 KR 102473556B1
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Abstract

광기구 세포막 소낭 (chromatophore membrane vesicle, CMV)은 광합성 세균에서 유래한 생체 소재로서 리포좀 (liposome)과 유사한 소낭 (vesicle) 구조를 가지며, 세포 외에서 빛이 조사될 때 빛 에너지를 ATP와 NAD(P)H와 같은 화학에너지로 변환할 수 있다. ATP와 NAD(P)H는 생체 효소의 에너지원으로 쓰이는 조효소이기 때문에 효소를 이용하는 산업에서 CMV를 활용할 경우 생산 단가 절감에 기여할 수 있다. CMV의 산업적 활용을 위해서는 CMV의 품질 관리가 필수적으로 수반되어야 하는데 현재까지는 색소 당 ATP 합성 활성도를 CMV 품질 평가 기준으로 사용해 왔다. 하지만, 이는 CMV의 구조적 특성을 파악하는 것이 아니므로 CMV의 구조에 바탕을 둔 품질 평가에 대한 새로운 분석법이 필요하였다. CMV는 막과 단백질로 이루어진 구조적 특성이 있기 때문에, 이에 따라 본 발명에서는 광기구를 코딩하는 막단백질에 포스파테이즈를 번역의 프레임으로 융합한 융합 단백질 (phosphatase fusion protein)을 활용하여 CMV의 구조적 손상도 (intactness) 및 막의 방향성 (orientation)을 정량적으로 분석하는 방법을 개발하여 새로운 CMV의 품질 평가 기준을 제시하였다. 이로써 CMV를 활용할 때의 문제점을 보다 정확하게 분석하고 해결할 수 있으며, CMV의 정제 및 반응 조건의 최적화에 본 기술을 활용할 수 있다.Chromatophore membrane vesicle (CMV) is a biomaterial derived from photosynthetic bacteria and has a vesicle structure similar to liposome. It can be converted into chemical energy such as H. Since ATP and NAD(P)H are coenzymes used as energy sources for biological enzymes, the use of CMV in enzyme-using industries can contribute to reducing production costs. For the industrial use of CMV, quality control of CMV is essential. Until now, the ATP synthesis activity per pigment has been used as a criterion for evaluating CMV quality. However, since this does not identify the structural characteristics of CMV, a new analysis method for quality evaluation based on the structure of CMV was needed. Since CMV has structural characteristics consisting of a membrane and a protein, the present invention utilizes a phosphatase fusion protein in which phosphatase is fused as a translational frame to a membrane protein encoding a light mechanism to prevent structural damage to CMV. A new CMV quality evaluation standard was proposed by developing a method for quantitatively analyzing the intactness and membrane orientation. As a result, it is possible to more accurately analyze and solve problems when using CMV, and the present technology can be used for purification of CMV and optimization of reaction conditions.

Description

광기구 세포막 소낭의 막 구조 평가를 위한 방법 {The evaluation method for the structure of chromatophore membrane vesicle}The evaluation method for the structure of chromatophore membrane vesicle}

본 발명은 광합성 세포막 소낭 (photosynthetic membrane vesicle)의 한 종류이자, 빛에너지를 화학에너지로 전환할 수 있는 생체 소재인 광기구 세포막 소낭 (chromatophore membrane vesicle, CMV)에서 막 구조 (membrane structure)의 손상도 (intactness)와 방향성 (orientation)을 포스파테이즈 융합 단백질 (phosphatase fusion protein)을 이용하여 분석 및 평가하는 방법에 관한 것이다.The present invention is a kind of photosynthetic membrane vesicle (chromatophore membrane vesicle, CMV), which is a biological material capable of converting light energy into chemical energy. It relates to a method for analyzing and evaluating intactness and orientation using a phosphatase fusion protein.

광합성을 수행하는 생체는 광합성을 위한 단백질들이 밀집되어 있는 세포막 구조를 보유하고 있는데 이를 광합성 세포막 (photosynthetic membrane)이라고 한다. 광합성 세포막은 여러 종류가 있으나 그 중 대표적인 것으로는 식물, 조류 또는 남세균에 존재하는 틸라코이드 세포막 (thylakoid membrane, TM)과 자색 비유황 세균 (purple nonsulfur bacteria)에 존재하는 광기구 세포막 (chromatophore membrane, intracytoplasmic membrane, ICM)이 있다. 광합성 세포막 소낭은 기능적으로 독립된 기구로서 광합성의 명반응 (photosynthetic light reaction)을 수행하여 빛 에너지를 ATP (adenosine 5’-triphosphate), NAD(P)H (nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) reduced)와 같은 화학 에너지로 전환할 수 있다. 이렇게 형성된 ATP와 NAD(P)H는 생체 내에서 다양한 효소의 반응 에너지원이 되는 조효소 (cofactor)로서 사용된다.Living organisms that perform photosynthesis have a cell membrane structure in which proteins for photosynthesis are concentrated, which is called a photosynthetic membrane. There are several types of photosynthetic cell membranes, but representative ones are the thylakoid membrane (TM) present in plants, algae or cyanobacteria, and the chromatophore membrane (intracytoplasmic membrane) present in purple nonsulfur bacteria. , ICM). The photosynthetic cell membrane vesicle is a functionally independent mechanism that performs the photosynthetic light reaction and converts light energy into chemical energy such as ATP (adenosine 5'-triphosphate) and NAD(P)H (nicotinamide adenine dinucleotide (phosphate) reduced). can be converted to ATP and NAD(P)H thus formed are used as cofactors that serve as energy sources for reactions of various enzymes in vivo.

광합성 세포막은 생체에서 분리 시 소낭 (vesicle)의 형태로 정제가 되며 이를 광합성 세포막 소낭 (photosynthetic membrane vesicle)이라고 한다. 광합성 세포막 소낭은 세포 외의 환경에서 적절한 빛이 조사될 때 독립적으로 광합성의 명반응을 수행할 수 있는 생체소재이며, 이를 통해 빛 에너지를 화학에너지로 전환할 수 있는 에너지 전환기로 활용할 수 있다 (대한민국 특허 등록 제 10-17087520000). 광합성 세포막 소낭을 이용하면 효소를 이용한 유용물질 생산에서 큰 제한 요인 중 하나인 고비용의 조효소 (ATP, NAD(P)H) 공급문제를 해결할 수 있기 때문에 효소 산업에서 생산단가 절감에 크게 기여할 수 있다. 따라서 광합성 세포막 소낭과 생체 효소를 조합하여 저단가의 시작 기질로부터 고부가 유용물질을 생산하려는 시도가 진행되고 있다 (대한민국 특허 출원 제 10-2017-0121109, 제 10-2017-0052361).The photosynthetic membrane is purified in the form of a vesicle when separated from the living body, and it is called a photosynthetic membrane vesicle. Photosynthetic cell membrane vesicles are biomaterials that can carry out photosynthetic light reactions independently when appropriate light is irradiated in an extracellular environment, and can be used as energy converters that can convert light energy into chemical energy (registered a patent in Korea). No. 10-17087520000). By using photosynthetic cell membrane vesicles, it is possible to solve the problem of supplying high-cost coenzymes (ATP, NAD(P)H), which is one of the major limiting factors in the production of useful substances using enzymes, so it can greatly contribute to reducing production costs in the enzyme industry. Therefore, attempts are being made to produce high value-added useful substances from low-cost starting substrates by combining photosynthetic cell membrane vesicles and biological enzymes (Korean Patent Application Nos. 10-2017-0121109 and 10-2017-0052361).

광합성 세포막 소낭 중 ATP 생성기로서 활용도가 높은 광기구 세포막 소낭 (chromatophore membrane vesicle, CMV)은 인지질 이중막 (phospholipid bilayer)과 막 단백질 (membrane protein)로 구성된 복합체이다. 광기구 세포막은 막 단백질을 통한 전자전달 및 막을 중심으로 한 양성자 농도 구배 (proton motive force) 형성을 통해 명반응을 수행하기 때문에 닫힌 소낭 (closed vesicle) 구조를 통해 내부 환경이 외부 환경과 격리되어야 하며, 막 단백질들의 기능적 영역 (functional domain)이 막을 사이에 두고 올바른 방향 (orientation)으로 배치되어야 한다. 즉, CMV가 기능적으로 작동하기 위해서는 막 구조가 완결성 (integrity)을 보유 (완전히 닫힌 구조를 형성)하고, 막 단백질이 올바른 방향으로 위치하도록 막이 구성되어야 한다. 따라서 CMV 막의 구조적 완결성 및 방향성에 대한 정보를 획득할 수 있다면, 소낭 샘플 내에서 기능적으로 유효한 (functionally active) 소낭의 비율을 유추할 수 있으므로 이것을 CMV의 품질 평가 기준으로 사용할 수 있다. 이런 이유로 본 발명에서는 광기구를 코딩하는 막단백질에 포스파테이즈를 번역의 프레임으로 융합한 융합 단백질 (phosphatase fusion protein)을 이용하여 막의 구조적인 측면에서 CMV의 품질을 정량적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하고자 하였다. Among the photosynthetic membrane vesicles, the chromatophore membrane vesicle (CMV), which is highly utilized as an ATP generator, is a complex composed of a phospholipid bilayer and a membrane protein. Since the light mechanism cell membrane performs the light reaction through electron transfer through membrane proteins and formation of a proton motive force around the membrane, the internal environment must be isolated from the external environment through a closed vesicle structure. Functional domains of membrane proteins must be placed in the correct orientation across the membrane. That is, in order for CMV to function functionally, the membrane structure must have integrity (form a completely closed structure) and the membrane must be configured such that membrane proteins are positioned in the correct direction. Therefore, if information on the structural integrity and orientation of the CMV membrane can be obtained, the ratio of functionally active vesicles in the vesicle sample can be inferred, which can be used as a quality evaluation criterion for CMV. For this reason, the present invention proposes a method that can quantitatively evaluate the quality of CMV in terms of membrane structure by using a phosphatase fusion protein in which a membrane protein encoding the light mechanism is fused with phosphatase as a translational frame. wanted to

상기 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 설명을 위한 것일 뿐, 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.The matters described as the background art are only for explanation of the background of the present invention, and should not be taken as an admission that they correspond to prior art already known to those skilled in the art.

광합성 세포막 소낭의 일종인 광기구 세포막 소낭 (CMV)은 광에너지를 전환하여 ATP를 생성할 수 있는 생체유래 광반응기로서 효소 산업에서 그 활용도가 높다. CMV는 설탕 밀도 구배 초고속 원심분리 (sucrose density gradient ultracentrifuge)를 이용하여 광합성 세균인 자색 비유황 세균으로부터 정제가 가능하다. 하지만 정제된 CMV의 품질에 대한 평가 방법은 아직 확립되지 않았다. 현재까지는 CMV의 색소 (bacteriochlorophyll a) 당 ATP 합성 활성을 측정하는 것이 유일한 평가 기준이었다. 하지만, 이는 CMV의 구조적 특성을 파악하는 것이 아니므로 CMV의 구조에 바탕을 둔 품질 평가에 대한 새로운 분석법이 필요하였다. 이에 따라 본 발명에서는 CMV의 구조적 손상도 및 막의 방향성을 정량적으로 평가하는 방법을 개발하여 CMV의 새로운 품질 평가 기준을 마련하는 것을 목표로 하였다.CMV, a type of photosynthetic membrane vesicle, is a bio-derived photoreactor that can generate ATP by converting light energy, and is highly utilized in the enzyme industry. CMV can be purified from purple non-sulfur bacteria, which are photosynthetic bacteria, using sucrose density gradient ultracentrifuge. However, a method for evaluating the quality of purified CMV has not yet been established. Until now, measurement of the ATP synthesis activity per pigment (bacteriochlorophyll a ) of CMV has been the only criterion for evaluation. However, since this does not identify the structural characteristics of CMV, a new analysis method for quality evaluation based on the structure of CMV was needed. Accordingly, the present invention aims to develop a method for quantitatively evaluating the degree of structural damage of CMV and the directionality of the film, thereby establishing a new quality evaluation standard for CMV.

광기구 세포막 소낭 (CMV)는 세포 외에서 빛이 조사되었을 때 ATP를 합성할 수 있는 생체소재이다. CMV는 인지질 이중막으로 이루어진 리포좀 (liposome) 구조이며, CMV 막 위에는 광흡수체 (light-harvesting complex), 광반응 중심체 (reaction center), 전자 전달계 (electron transfer chain), 및 ATP 합성효소 (ATP synthase)와 같은 막 단백질이 위치하고 있다. CMV의 이러한 구조적 특성은 기능적인 부분과 밀접하게 연관되어 있기 때문에 구조적으로 완전한 CMV 만이 올바른 기능을 할 수 있다. 하지만 CMV 정제 과정이 적절하지 않거나 보관 및 반응 조건이 최적화 되지 않을 경우 CMV의 구조에 부정적인 영향을 줄 수 있으며 이는 결국 CMV의 기능을 감소시키는 결과를 초래한다. 따라서 CMV의 구조적 상태를 정확히 파악하는 것은 CMV의 품질 향상을 위해 필수적인 과정이다.Photovesicle membrane vesicles (CMVs) are biomaterials that can synthesize ATP when light is irradiated outside the cells. CMV is a liposome structure composed of a phospholipid bilayer, and on the CMV membrane is a light-harvesting complex, a reaction center, an electron transfer chain, and ATP synthase. Membrane proteins such as are located. Since these structural characteristics of CMV are closely related to functional parts, only structurally complete CMV can function properly. However, if the CMV purification process is not appropriate or the storage and reaction conditions are not optimized, the structure of CMV may be adversely affected, which in turn results in a decrease in the function of CMV. Therefore, accurately identifying the structural state of CMV is an essential process for improving the quality of CMV.

CMV의 구조는 두 가지 측면에서 분석 가능하다. 첫 번째 측면은 CMV를 이루는 막의 구조적 손상도 (intactness)를 분석하는 것이다. CMV의 ATP 합성효소가 작동하기 위해서는 막을 사이에 두고 양성자 농도 구배 (proton motive force)가 형성되어야 하는데 이를 위해서는 CMV의 내부와 외부가 막을 중심으로 완전히 격리된 닫힌 소낭 (closed vesicle) 구조를 이루어야 한다. 이 때 완전히 닫힌 구조인 소낭은 비손상 소낭 (intact vesicle), 열린 구조인 소낭은 손상 소낭 (leaky vesicle)이라고 한다 (도 1A 참고). CMV는 초기 정제 시 대부분 비손상 소낭의 형태로 분리가 되나 외부 요인에 의해서 소낭의 막 구조가 붕괴되면서 손상 소낭의 형태로 바뀔 수 있다. 두 번째 측면은 CMV 막의 방향성 (orientation)을 분석하는 것이다. CMV는 세포에서 정제할 때 소낭 구조를 형성하며 이 때 막의 방향에 따라 두 종류의 방향성을 가지는 비손상 소낭 (닫힌 소낭)이 형성될 수 있다 (도 1B 참고). 하나는 세포 주변질 (periplasm) 쪽 막이 소낭 내부로 향하고 세포질 (cytoplasm) 쪽 막이 소낭 외부로 향하는 정방향 소낭 (inside-out vesicle)이고, 다른 하나는 세포 주변질 쪽 막이 소낭 외부로 향하고 세포질 쪽 막이 소낭 내부로 향하는 역방향 소낭 (outside-out vesicle)이다. CMV가 세포 외에서 정상적으로 기능을 하기 위해서는 정방향 소낭의 형태를 이루어야 하는데, 그 이유는 CMV를 구성하는 막 단백질의 기능적 영역 (functional domain)이 막을 중심으로 비대칭적으로 배치되어 있어 막의 방향에 따라 막 단백질의 기능적 영역의 방향이 결정되기 때문이다. 일례로, CMV에 존재하는 ATP 합성효소는 세포 내에서 세포질 쪽 막 방향으로 기능적 영역이 노출되어 있으며 이 때문에 세포질 쪽 막이 바깥쪽으로 향하는 정방향 소낭이 되어야만 반응액 내의 기질과 기능적 도메인이 접촉할 수 있다. 다른 방식으로 표현하면, CMV 막의 방향성이 원래 세포 내에서의 만입 세포막 구조 (intracytoplasmic membrane)의 막 방향성과 같은 정방향 소낭일 때만 기능적으로 유효한 소낭이 된다. 결과적으로 비손상 정방향 소낭 (intact inside-out vesicle) 형태를 가진 CMV 만이 구조적으로 올바른, 정상적인 기능을 할 수 있는 CMV라고 할 수 있다.The structure of CMV can be analyzed from two aspects. The first aspect is to analyze the degree of structural damage (intactness) of the membrane constituting the CMV. In order for CMV's ATP synthase to work, a proton motive force must be formed across the membrane. At this time, a vesicle having a completely closed structure is referred to as an intact vesicle, and a vesicle having an open structure is referred to as a leaky vesicle (see FIG. 1A ). CMV is mostly isolated in the form of intact vesicles during initial purification, but may change to the form of damaged vesicles as the membrane structure of the vesicle is disrupted by external factors. The second aspect is to analyze the orientation of CMV membranes. CMV forms a vesicle structure when purified from cells, and at this time, two types of intact vesicles (closed vesicles) can be formed depending on the direction of the membrane (see FIG. 1B). One is the inside-out vesicle, in which the periplasmic membrane faces the inside of the vesicle and the cytoplasmic membrane faces the outside of the vesicle; It is an outside-out vesicle that faces inward. In order for CMV to function normally outside the cell, it must take the form of a forward vesicle. The reason is that the functional domain of the membrane protein constituting CMV is asymmetrically arranged around the membrane, so that the membrane protein moves according to the direction of the membrane. This is because the direction of the functional domain is determined. For example, ATP synthase present in CMV has a functional region exposed in the direction of the cytoplasmic membrane within the cell, and because of this, the cytoplasmic membrane must become a forward vesicle facing outward so that the functional domain and the substrate in the reaction solution can contact. Expressed another way, it becomes a functionally effective vesicle only when the orientation of the CMV membrane is the same as that of the intracytoplasmic membrane in the original cell. As a result, only CMV with an intact inside-out vesicle form can be said to be structurally correct and functional CMV.

본 발명에서는 CMV의 구조를 분석하기 위해 CMV를 구성하는 단백질에 포스파테이즈 (phosphatase) 효소를 융합하는 방법을 활용하였다 (도 1). 포스파테이즈는 인산 모노에스터 결합 (phosphoric acid monoester)을 가수분해하는 효소를 의미하며 인산 모노에스터 결합을 가진 화합물 중 하나인 파라-니트로페닐 인산 (para-nitrophenyl phosphate, pNPP)을 기질로 사용할 경우 420 nm에서 흡광도를 가지는 물질인 파라-니트로페놀 (para-nitrophenol, pNP)을 산물로 형성하여 효소 활성을 검출하기 용이하다. 따라서 CMV를 구성하는 단백질과 포스파테이즈가 융합된 단백질 (포스파테이즈 융합 단백질)을 검출하는데 포스파테이즈의 효소 활성을 이용할 수 있다. 포스파테이즈의 기질인 pNPP의 중요한 특징 중 하나는 세포 외막 (outer membrane)은 자유롭게 통과하지만 세포 내막 (inner membrane)은 통과하지 못한다는 것이다. CMV는 세포 내막의 한 부분인 광기구 세포막으로 구성되기 때문에 pNPP가 소낭 막을 통과하여 내부로 침투할 수 없다. 하지만 CMV에 SDS (sodium dodecyl sulfate)와 CHCl3 (chloroform)을 첨가할 경우 소낭의 막 구조가 파괴되면서 pNPP가 소낭 내부까지 침투할 수 있게 된다.In the present invention, a method of fusing a phosphatase enzyme to a protein constituting CMV was used to analyze the structure of CMV (FIG. 1). Phosphatase means an enzyme that hydrolyzes a phosphoric acid monoester bond, and when para-nitrophenyl phosphate (pNPP), one of the compounds with a phosphoric acid monoester bond, is used as a substrate 420 It is easy to detect enzyme activity by forming para-nitrophenol (pNP), a substance having absorbance at nm, as a product. Therefore, the enzymatic activity of phosphatase can be used to detect a fusion protein (phosphatase fusion protein) of a protein constituting CMV and phosphatase. One of the important characteristics of pNPP, a substrate of phosphatase, is that it freely passes through the outer membrane but does not pass through the inner membrane. Because CMV consists of the photoreceptor cell membrane, which is a part of the cell's inner membrane, pNPP cannot pass through the vesicle membrane and penetrate into the interior. However, when SDS (sodium dodecyl sulfate) and CHCl 3 (chloroform) are added to CMV, the vesicle membrane structure is destroyed, allowing pNPP to penetrate into the vesicle interior.

포스파테이즈 융합 단백질 (phosphatase fuison protein)을 제조하기 위해 CMV의 광흡수체 I (Light-harvesting complex I)을 구성하는 단백질 중 하나인 PufA (R. sphaeroidespufA 유전자에 의해 암호화 됨)의 C-말단 부위에 Esherichia coli 유래의 염기성 포스파테이즈 (alkaline phosphatase, PhoA, E. coliphoA 유전자에 의해 암호화 됨)를 번역의 프레임이 맞게 융합하여 융합 단백질 PufA-PhoA를 제조하였다 (도 1). PufA 단백질은 세포 내에서 광합성 세포막 상에 위치하며, 하나의 막횡단 영역 (transmembrane domain)으로 이루어진 막 단백질로서 N-말단이 세포질 쪽, C-말단이 세포 주변질 쪽으로 향하는 구조를 가진다 (Law et al. 2004. Mol. Memb. Biol. 21: 183-191). 따라서 CMV 정제 시 비손상 정방향 소낭에서 PufA 단백질은 C-말단이 소낭 내부로 향하는 방향으로 소낭 막 위에 위치하게 된다. 만약 PufA의 C-말단에 PhoA를 융합할 경우 정방향 소낭에서 PhoA가 소낭 내부 쪽으로 향하게 되며 소낭 막에 의해 외부와 격리된 형태의 구조를 형성 한다 (도 1, ①). 한 편, CMV 정제 시 비손상 정방향 소낭 (①) 이외에 비손상 역방향 소낭 (②) 또는 손상 소낭 (③) 역시 형성될 수 있다. 역방향 소낭은 정방향 소낭의 막 구조가 뒤집힌 형태로 PufA-PhoA 단백질이 존재할 경우 PhoA 부분이 소낭 외부 쪽으로 향하는 구조가 된다. 따라서 정방향 소낭은 pNPP 투입 시 포스파테이즈 활성이 나타나지 않지만, 역방향 소낭이나 손상 소낭은 활성이 나타난다. 여기서 CMV가 형성될 때 CMV 1 개당 PufA-PhoA의 양이 균일하다고 가정하면 PufA-PhoA에 의한 포스파테이즈 활성은 CMV의 양을 반영한다고 볼 수 있다. 특정 CMV 샘플에 SDS와 CHCl3을 처리했을 때는 전체 CMV의 포스파테이즈 활성 (T = ①+②+③)이 나타나고, 미처리 시에서는 역방향 소낭과 손상 소낭에 의한 포스파테이즈 활성 (I = ②+③)만 나타나게 되므로, SDS/CHCl3을 처리군과 미처리 군에서의 포스파테이즈 활성 차이 (T-I = ①)는 샘플의 정방향 소낭의 양을 반영한다. 따라서 정방향 소낭에 대한 전체 CMV의 비율 ((T-I)/T)을 계산하면 샘플 내에서 정방향 소낭의 비율을 추정할 수 있다.The C-terminus of PufA (encoded by the pufA gene of R. sphaeroides ), one of the proteins constituting the light-harvesting complex I of CMV, to prepare a phosphatase fusion protein. A fusion protein PufA-PhoA was prepared by fusing Esherichia coli- derived basic phosphatase (alkaline phosphatase, PhoA, encoded by the phoA gene of E. coli ) in the translational frame at the site (FIG. 1). PufA protein is located on the photosynthetic cell membrane in cells and is a membrane protein consisting of one transmembrane domain, with the N-terminus pointing toward the cytoplasm and the C-terminus toward the cell periplasm (Law et al. 2004. Mol. Memb. Biol. 21: 183-191). Therefore, in intact forward vesicles upon CMV purification, the PufA protein is located on the vesicle membrane with the C-terminus pointing toward the interior of the vesicle. If PhoA is fused to the C-terminus of PufA, PhoA is directed toward the inside of the vesicle in the forward vesicle and forms a structure isolated from the outside by the vesicle membrane (Fig. 1, ①). On the other hand, during CMV purification, in addition to intact forward vesicles (①), intact reverse vesicles (②) or damaged vesicles (③) may also be formed. In the reverse vesicle, the membrane structure of the forward vesicle is inverted, and when the PufA-PhoA protein is present, the PhoA portion is directed toward the outside of the vesicle. Therefore, forward vesicles do not show phosphatase activity when pNPP is injected, but reverse vesicles or damaged vesicles show activity. Here, assuming that the amount of PufA-PhoA per CMV is uniform when CMV is formed, it can be seen that the phosphatase activity by PufA-PhoA reflects the amount of CMV. When a specific CMV sample was treated with SDS and CHCl 3 , the phosphatase activity of all CMV (T = ①+②+③) appeared, and in the untreated case, phosphatase activity by reverse vesicles and damaged vesicles (I = ②+ Since only ③) appears, the difference in phosphatase activity between the SDS/CHCl 3 treated group and the untreated group (TI = ①) reflects the amount of forward vesicles in the sample. Therefore, calculating the ratio of total CMV to forward vesicles ((TI)/T) provides an estimate of the proportion of forward vesicles in the sample.

상기 개념을 토대로 본 발명은 하기의 부분 과정을 포함하는 광기구 세포막 소낭(CMV) 구조 분석 방법을 제공한다:Based on the above concept, the present invention provides a method for analyzing the structure of a photomechanical cell membrane vesicle (CMV) comprising the following partial steps:

a) CMV를 구성하는 막 단백질 (membrane protein)의 유전자와 포스파테이즈 유전자를 접합하여 포스파테이즈 융합 단백질을 암호화하는 유전자를 제조하는 과정 및 그 유전자를 운반하는 플라스미드를 제조하는 과정;a) preparing a gene encoding a phosphatase fusion protein by conjugating a membrane protein gene constituting CMV with a phosphatase gene and a process of preparing a plasmid carrying the gene;

b) 상기 a)에서 제조한 플라스미드를 이용하여 자색 비유황 세균을 형질전환하고, 그 균주로부터 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV를 정제하는 과정; 및b) transforming a purple non-sulfur bacterium using the plasmid prepared in a) above, and purifying CMV containing a phosphatase fusion protein from the strain; and

c) 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV의 포스파테이즈 활성을 결정하여 올바른 구조를 가진 CMV 비율을 추정하는 과정.c) Determining the phosphatase activity of CMV containing the phosphatase fusion protein to estimate the proportion of CMVs with the correct structure.

또한 본 발명은 Also, the present invention

a) 광기구 세포막 소낭(CMV)의 막 위에 존재하는 막 단백질을 암화화하는 유전자 및 포스파테이즈를 암호화하는 유전자를 전사적으로 접합한 융합 유전자를 함유하는 플라스미드; 또는a) a plasmid containing a fusion gene in which a gene encoding a membrane protein present on the membrane of photoluminal cell membrane vesicle (CMV) and a gene encoding phosphatase are transcriptionally spliced; or

b) 상기 a)로 형질전환된 자색 비유황 세균 균주를 포함하는 광기구 세포막 소낭의 구조 분석용 조성물을 제공한다.b) Provided is a composition for structural analysis of light instrumental cell membrane vesicles comprising the purple non-sulfur bacterial strain transformed with a) above.

“광합성 세포막 소낭 (photosynthetic membrane vesicle)” 은 광합성 생체 내에서 광합성의 명반응을 수행하는 광합성 세포막을 소낭 형태로 정제한 생체 소재를 의미한다. 광합성 세포막 소낭은 세포 외에서 (in vitro) 빛을 조사할 경우 빛 에너지를 ATP, NAD(P)H와 같은 화학 에너지로 전환할 수 있다.“Photosynthetic membrane vesicle” means a biological material obtained by refining the photosynthetic cell membrane in the form of a vesicle, which performs the photosynthetic light reaction in a photosynthetic organism. Photosynthetic cell membrane vesicles can convert light energy into chemical energy such as ATP and NAD(P)H when irradiated with light in vitro.

상기 “광기구 세포막 소낭 (chromatophore membrane vesicle, CMV)” 는 자색 비유황 세균에서 유래한 광합성 세포막 소낭이다. CMV 정제의 원료로 사용될 수 있는 생체는 로도박터 속 (Rhodobacter sp.), 로도스피릴룸 속 (Rhodospirillum sp.), 로도수도모나스 속 (Rhodopseudomonas sp.), 로지오박터 속 (Rhoseobacter sp.), 브래디리조비움 속 (Bradyrhizobium sp.) 및 루브리비박스 속 (Rubrivivax sp.) 등에서 선택될 수 있다.The “chromatophore membrane vesicle (CMV)” is a photosynthetic membrane vesicle derived from a purple non-sulfur bacterium. Organisms that can be used as raw materials for CMV purification are Rhodobacter sp., Rhodospirillum sp., Rhodopseudomonas sp., Rhoseobacter sp., Brady It may be selected from the genus Rhizobium ( Bradyrhizobium sp.) and the genus Rubrivivax ( Rubrivivax sp.).

CMV의 막 구조를 분석하는 목적으로 본 발명의 바람직한 구현예에서는 CMV의 막 단백질 (membrane protein)인 PufA 단백질에 포스파테이즈를 융합하였으나 바람직하게는 PufA 대신 CMV의 소낭 막 위에 위치할 수 있는 모든 막 단백질 중에서 선택될 수 있다. 또한 해당 막 단백질의 전체 또는 일부 서열을 포스파테이즈 융합 단백질 제조에 사용할 수 있다. In a preferred embodiment of the present invention for the purpose of analyzing the membrane structure of CMV, phosphatase is fused to PufA protein, a membrane protein of CMV, but preferably all membranes that can be located on the vesicle membrane of CMV instead of PufA may be selected from among proteins. In addition, all or part of the sequence of the corresponding membrane protein can be used to prepare a phosphatase fusion protein.

상기 “포스파테이즈 (phosphatase)”는 가수분해를 통해 기질로부터 인산 (inorganic phosphate)를 유리시키는 반응을 촉매하는 효소를 의미한다. 정확히는 기질의 인산 모노에스터 결합 (phosphoric acid monoester)에 물 (H2O) 분자를 첨가하여 알코올 작용기 (alcohol group)와 인산으로 분리하는 반응을 촉매한다. 포스파테이즈는 여러 종류가 있으나 본 발명의 구현예에서는 대장균 (E. coli) 유래의 염기성 포스파테이즈 (alkaline phosphatase, PhoA)를 사용하였다. 하지만 바람직한 구현을 위해서 선택될 수 있는 포스파테이즈는 염기성 포스파테이즈에 제한되지 않는다. The “phosphatase” refers to an enzyme that catalyzes a reaction of liberating inorganic phosphate from a substrate through hydrolysis. Specifically, water (H 2 O) molecules are added to the phosphoric acid monoester bond of the substrate to catalyze the reaction of separating the alcohol group and phosphoric acid. There are several types of phosphatase, but in the embodiment of the present invention, alkaline phosphatase (PhoA) derived from E. coli was used. However, phosphatases that can be selected for preferred implementation are not limited to basic phosphatases.

포스파테이즈는 세포 외 (in vitro)에서 다양한 화합물을 기질로 사용할 수 있으며, 그 기질은 인산 모노에스터 결합 (phosphoric acid monoester) 가지는 화합물에서 선택되는 것이 바람직하다. 특히 본 발명의 바람직한 구현예에서는 파라-니트로페닐 인산 (para-nitrophenyl phosphate, pNPP)을 포스파테이즈의 기질로 사용하였다. 이는 pNPP가 포스파테이즈에 의해 인산기를 잃으면 420 nm에서 최대흡광도를 가지는 화합물인 파라-니트로페놀 (para-nitrophenol, pNP)이 되는데 이를 이용하여 포스파테이즈의 효소 활성을 측정하기 용이하기 때문이다. 하지만 포스파테이즈 활성 측정을 위한 기질이 pNPP에 국한되는 것은 아니며, 바람직하게는 효소반응에 의해 발색, 형광 (fluorescence), 인광 (luminescence)을 나타내는 기질 또는 방사성 (radioactive) 표지가 된 기질을 포함하는 화합물 중에서 선택될 수 있다.Phosphatase can use various compounds as substrates in vitro, and the substrates are preferably selected from compounds having a phosphoric acid monoester bond. Particularly, in a preferred embodiment of the present invention, para-nitrophenyl phosphate (pNPP) is used as a substrate for phosphatase. This is because when pNPP loses its phosphate group by phosphatase, it becomes para-nitrophenol (pNP), a compound having maximum absorbance at 420 nm, which is used to easily measure the enzymatic activity of phosphatase. However, substrates for measuring phosphatase activity are not limited to pNPP, and preferably include substrates that exhibit color development, fluorescence, or luminescence by enzymatic reactions, or substrates labeled with radioactive substances. may be selected from compounds.

CMV 구조 분석을 위해 목표 단백질에 포스파테이즈를 융합할 때 포스파테이즈 암호화 유전자 서열 전체 또는 일부를 사용할 수 있다. 또한 본 발명의 구현예에서는 목표 단백질의 C-말단 방향에 포스파테이즈를 융합하였으나 목표 단백질의 N-말단 방향에 융합하는 방법 역시 본 발명의 범위에 포함된다.When phosphatase is fused to a target protein for structural analysis of CMV, all or part of the phosphatase-encoding gene sequence can be used. In addition, although phosphatase is fused to the C-terminal direction of the target protein in the embodiment of the present invention, a method of fusing to the N-terminal direction of the target protein is also included in the scope of the present invention.

상기 “융합 단백질 (fusion protein)”의 정의는 정확하게는 번역의 프레임이 맞게 융합된 단백질 (translatioanlly-fused protein)을 의미한다. 즉, 서로 다른 유래의 폴리펩타이드 (polypeptide) 두 개 또는 그 이상을 암호화 (encoding) 하는 각각의 유전자들이 하나의 시작 코돈 (start codon)과 종결 코돈 (stop codon)을 가지도록 유전자 수준에서 접합되어 이것이 전사 (transcription) 및 번역 (translation)을 거치면서 형성되는 단일 펩타이드를 지칭한다. 융합 단백질은 융합 전 각각의 구성 단백질의 구조적 영역 (structural domain)의 집합이며, 각각의 구조적 영역은 독립적으로 기능을 수행할 수 있고 그 기능은 융합 전의 원래 단백질과 유사하거나 다를 수 있다.The definition of the above “fusion protein” means a translatationally-fused protein that is precisely in the frame of translation. That is, each gene encoding two or more polypeptides of different origin is spliced at the gene level to have one start codon and one stop codon, which is It refers to a single peptide formed through transcription and translation. A fusion protein is a set of structural domains of each constituent protein before fusion, and each structural domain can independently perform a function, and its function may be similar to or different from the original protein before fusion.

상기 포스파테이즈 융합 단백질을 암호화하는 유전자를 삽입하기 위한 플라스미드에는 제한이 없으나 바람직하게는 pRK415, pIND4, pLV106와 같이 자색 비유황 세균 내에서 복제 (replication) 및 유지가 가능한 플라스미드 군에서 선택되어야 한다.The plasmid for inserting the gene encoding the phosphatase fusion protein is not limited, but preferably should be selected from the group of plasmids capable of replication and maintenance in purple non-sulfur bacteria such as pRK415, pIND4, and pLV106.

기존에는 색소 당 ATP 합성효소의 활성도를 CMV의 유일한 품질 평가 기준으로 사용하였다. 하지만 CMV의 복합적인 구조에 의한 품질 변화를 정확히 분석하기에는 부족한 부분이 있었다. 본 발명에서는 이러한 기존의 CMV 품질 평가 기준을 보완하고 향상시키기 위해 CMV의 구조적 상태를 분석하는 방법을 개발하였다. 이를 위해 포스파테이즈 융합 단백질을 활용함으로써 CMV 샘플 내에 기능적으로 유효한 CMV의 비율을 정량적으로 평가할 수 있는 기준을 마련하였다. 이를 활용하면 CMV 샘플 상태를 다양한 측면에서 분석할 수 있고 이를 토대로 CMV를 사용할 때 발생하는 문제점들에 대해 보다 정확한 관점에서 해결할 수 있을 것이다. 또한 다양한 조건에서의 CMV 품질에 대한 정량적 분석을 통해 CMV 정제율 및 가동효율을 최적화하는데 본 발명의 기술을 활용할 수 있다.Previously, the activity of ATP synthase per pigment was used as the only quality evaluation criterion for CMV. However, it was insufficient to accurately analyze the quality change caused by the complex structure of CMV. In the present invention, a method for analyzing the structural state of CMV was developed to supplement and improve these existing CMV quality evaluation criteria. To this end, a criterion for quantitatively evaluating the functionally effective CMV ratio in a CMV sample was prepared by utilizing a phosphatase fusion protein. If this is used, the CMV sample state can be analyzed from various aspects, and based on this, problems that occur when using CMV can be solved from a more accurate perspective. In addition, the technology of the present invention can be used to optimize the CMV purification rate and operation efficiency through quantitative analysis of CMV quality under various conditions.

도 1 은 PufA-PhoA (W-P)를 발현하는 R. sphaeroides 균주 내에서 CMV를 분리하는 방법과, 비손상 정방향 소낭의 비율을 추정하는 방법의 모식도이다.
도 2 는 포스파테이즈 융합 단백질 PufA-PhoA 및 PufA-PhoA-his6R. sphaeroides 내에서 발현시키기 위해 사용한 플라스미드의 구조이다.
도 3 은 페트리 접시에서 배양한 W-415와 W-P 균주에서 포스파테이즈 (PhoA)의 in situ 활성을 확인하고 그 균주를 수득하여 포스파테이즈 활성을 측정함으로써 균체 내에서 포스파테이즈 융합 단백질의 발현을 확인한 것이다.
도 4 는 항-히스티딘-태그 항체 (anti-his6-tag antibody)를 이용한 웨스턴 블랏 (western blot)을 통해 W-PH 균주에서 정제한 CMV (CMV-PH)에 융합 단백질이 함유되어 있음을 확인한 것이다.
도 5 는 정제된 CMV-P에서 SDS/CHCl3 처리에 따른 포스파테이즈 활성을 측정하고 비손상 정방향 소낭의 비율을 계산한 것이다.
도 6 는 CMV-P의 전체 포스파테이즈 활성 (total PhoA activity)의 변화를 일주일 동안 측정한 것이다.
도 7 은 CMV-P를 이용하여 CMV 샘플 내 비손상 정방향 소낭의 비율 변화를 일주일 동안 측정한 것이다.
1 is a schematic diagram of a method for isolating CMV in an R. sphaeroides strain expressing PufA-PhoA (WP) and a method for estimating the ratio of intact forward vesicles.
Figure 2 shows the structures of plasmids used to express the phosphatase fusion proteins PufA-PhoA and PufA-PhoA-his 6 in R. sphaeroides .
Figure 3 confirms the in situ activity of phosphatase (PhoA) in W-415 and WP strains cultured in Petri dishes, and obtains the strains to measure phosphatase activity. Expression of phosphatase fusion protein in cells will confirm
Figure 4 confirms that the fusion protein is contained in CMV (CMV-PH) purified from the W-PH strain through western blot using an anti-histidine-tag antibody (anti-his 6 -tag antibody). will be.
Figure 5 shows the measurement of phosphatase activity according to SDS/CHCl 3 treatment in purified CMV-P, and the ratio of intact forward vesicles was calculated.
Fig. 6 shows changes in total PhoA activity of CMV-P measured for one week.
Figure 7 shows the change in the proportion of intact forward vesicles in CMV samples measured for one week using CMV-P.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위함이므로, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되지 않음은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 자명할 것이다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since these examples are only for explaining the present invention in more detail, it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited to these examples.

하기 실시예에서는 포스파테이즈 융합 단백질 (PufA-PhoA)을 R. sphaeroides 내에서 발현시키고 이 균주들에서 CMV를 정제하여 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV를 획득하였다. 그 과정에서 균주 내에서 포스파테이즈 융합 단백질이 정상적으로 발현되는 것과 정제된 CMV 내에 융합 단백질이 함유된 것을 확인하였다. 그리고 정제된 CMV의 포스파테이즈 활성을 측정하여 샘플 내에서 비손상 정방향 소낭 형태를 가진 CMV의 비율을 계산하였고, 이를 활용하여 특정 보관 조건에서 시간에 따른 CMV 샘플의 비손상 정방향 소낭의 비율 변화를 측정하였다. In the following examples, a phosphatase fusion protein (PufA-PhoA) was expressed in R. sphaeroides and CMV was purified from these strains to obtain CMV containing the phosphatase fusion protein. In the process, it was confirmed that the phosphatase fusion protein was normally expressed in the strain and that the fusion protein was contained in the purified CMV. And, by measuring the phosphatase activity of purified CMV, the ratio of CMV with intact forward vesicles in the sample was calculated, and using this, the change in the ratio of intact forward vesicles in CMV samples over time under specific storage conditions was calculated. measured.

[실시예 1] 플라스미드 및 균주 제조 [Example 1] Preparation of plasmids and strains

포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV를 정제하기 위해 먼저 포스파테이즈 융합 단백질의 유전자가 삽입된 플라스미드를 제조 (도 2)하고 그것으로 R. sphaeroides wild type 균주를 형질전환하여 포스파테이즈 융합 단백질을 발현하는 R. sphaeroides 균주를 제조하였다 (표 1). 플라스미드 pRK-pufA-phoA (도 2A)를 제조할 때는 프라이머 pufF (서열번호 1)와 pufR (서열번호 2)을 이용하여 R. sphaeroides 의 total DNA로부터 PCR (polymerase chain reaction)을 통해 pufA 유전자를 포함하는 유전자 조각 (G1)을 획득하고, 프라이머 phoF (서열번호 3)와 phoR (서열번호 4)을 이용하여 E. coli 의 total DNA로부터 PCR을 통해 phoA 유전자 조각 (G2)을 획득하였다. 이후 G1을 Hind III와 Pst I으로, G2를 Pst I과 Xba I으로 각각 제한효소 처리 한 후, pRK415 플라스미드의 Hind III/Xba I 제한효소 부위에 G1과 G2를 동시에 접합 (ligation)하여 pRK-pufA-phoA 플라스미드를 제조하였다. 플라스미드 pRK-pufA-phoA-his (도 2B)를 제조할 때는 프라이머 pufF (서열번호 1)와 phoR2 (서열번호 5)을 이용하여 pRK-pufA-phoA 플라스미드로부터 PCR을 통해 유전자 조각을 획득하고 이를 Hind III와 Xba I으로 제한효소 처리 후, pRK415 플라스미드의 Hind III/Xba I 제한효소 부위에 접합하여 pRK-pufA-phoA-his 플라스미드를 제조하였다.In order to purify CMV containing the phosphatase fusion protein, first, a plasmid into which the phosphatase fusion protein gene was inserted was prepared (FIG. 2), and an R. sphaeroides wild type strain was transformed with the plasmid to obtain the phosphatase fusion protein. R. sphaeroides strains were prepared (Table 1). When preparing the plasmid pRK-pufA-phoA (Fig. 2A), the pufA gene was included through PCR (polymerase chain reaction) from total DNA of R. sphaeroides using primers pufF (SEQ ID NO: 1) and pufR (SEQ ID NO: 2). A gene fragment (G1) was obtained, and a phoA gene fragment (G2) was obtained through PCR from total DNA of E. coli using primers phoF (SEQ ID NO: 3) and phoR (SEQ ID NO: 4). Then, G1 was treated with HindIII and PstI , and G2 was treated with PstI and XbaI , respectively, and then G1 and G2 were simultaneously ligated to the HindIII /XbaI restriction sites of the pRK415 plasmid to pRK -pufA-phoA plasmid was prepared. When preparing the plasmid pRK-pufA-phoA-his (FIG. 2B), a gene fragment was obtained from the pRK-pufA-phoA plasmid by PCR using primers pufF (SEQ ID NO: 1) and phoR2 (SEQ ID NO: 5), and then Hin After restriction enzyme treatment with dIII and Xba I, pRK-pufA-phoA-his plasmid was prepared by conjugation to the Hin d III/Xba I restriction enzyme site of pRK415 plasmid.

이름name 특징Characteristic 플라스미드plasmid pRK415pRK415 Tcr;ori IncP Mob RP4 lacZα
(Keen et al. 1988. Gene 70: 191-197)
Tc r ; ori IncP Mob RP4 lacZ α
(Keen et al. 1988. Gene 70: 191-197)
pRK-pufA-phoApRK-pufA-phoA Tcr; pRK415 + PufA-PhoA 융합 단백질 암호화 유전자(서열번호 6) Tc r ; pRK415 + PufA-PhoA fusion protein coding gene (SEQ ID NO: 6) pRK-pufA-phoA-hispRK-pufA-phoA-his Tcr; pRK415 + PufA-PhoA-his6 융합 단백질 암호화 유전자(서열번호 7) Tc r ; pRK415 + PufA-PhoA-his 6 fusion protein coding gene (SEQ ID NO: 7) 균주strain WTWT R. sphaeroides KCTC 12085, Wild type
(Lee et al. 2002. Appl. Microbiol. Biotechnol. 60: 147-153)
R. sphaeroides KCTC 12085, Wild type
(Lee et al. 2002. Appl. Microbiol. Biotechnol. 60: 147-153)
W-415W-415 WT + pRK415WT + pRK415 W-PW-P WT + pRK-pufA-phoAWT + pRK-pufA-phoA W-PHW-PH WT + pRK-pufA-phoA-hisWT + pRK-pufA-phoA-his

상기 제조한 2 종류의 플라스미드를 이용하여 R. sphaeroides wild type를 형질전환 시켜 각각의 플라스미드 pRK-pufA-phoA, pRK-pufA-phoA-his를 함유하는 R. sphaeroides 균주 W-P, W-PH를 제조하였다. 추가로 플라스미드 pKR415로 R. sphaeroides 을 형질전환 하여 대조군 균주 (control strain) W-415를 제조하였다. R. sphaeroides wild type was transformed using the two plasmids prepared above to prepare R. sphaeroides strains WP and W-PH containing the respective plasmids pRK-pufA-phoA and pRK-pufA-phoA-his. . Additionally, a control strain, W-415, was prepared by transforming R. sphaeroides with the plasmid pKR415.

[실시예 2] 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV의 정제[Example 2] Purification of CMV containing phosphatase fusion protein

CMV를 분리하기 위해 적절한 R. sphaeroides 균주를 250 ml의 시스트롬 최소배지 (Sistrom. 1962. J. Gen. Microbiol. 28: 607-616, 조성은 표 2 참고)에 접종 후 15 Watt/m2의 광도, 30℃에서 혐기조건 (anaerobic condition)으로 배양하였다. 배양액의 660 nm에서의 흡광도가 2.0이 되면 7,000 g, 4℃에서 10분 간 원심분리 하여 균체 (cell pellet)를 수득하였다. 이후의 정제과정은 기체 조성이 90% 질소, 5% 수소, 5% 이산화탄소로 이루어진 혐기 상자 (anaerobic chamber, model 10, Coy laboratory product)에서 수행하였다. 수득한 균체를 8 ml의 파쇄 버퍼 (10 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10% sucrose, 5 mM sodium ascorbate)로 용해한 후 프로테이즈 억제제 혼합액 (protease inhibitor cocktail)를 제조사의 지시량만큼 첨가하였다. 이후 초음파 파쇄기 (model VCX130, Sonics & Materials)를 이용하여, 5분 간격으로 3회 세포 파쇄를 진행하였고, 7,000 g에서 10분간 원심분리 후 상층액을 분리하였다. 상층액은 30,000 g, 4℃에서 2 시간 동안 초고속 원심분리 (ultracentrifuge)를 수행하였고, 이 때 형성된 세포막 침전물 (membrane pellet)만을 획득하여 다시 파쇄 버퍼로 용해하였다. 그리고 설탕 밀도 구배 초고속 원심분리 (sucrose density gradient ultracentrifuge)를 이용하여 광기구 세포막 소낭을 정제하기 위해, 하단부로부터 순서대로 60%, 40%, 20% 농도의 설탕 용액 (10 mM Tris-Cl, pH 8.0 에 용해) 층을 만든 후 그 위해 상기 세포막 침전물 용해액을 쌓아 올렸다. 이후 30,000 g, 4℃에서 4시간 동안 초고속 원심분리를 수행하여 20%와 40% 설탕 층 사이에 형성된 적갈색의 샘플 (CMV)을 분리하여 10 mM Tris-Cl (pH 8.0) 버퍼를 이용하여 1:1 부피비로 희석하여 4℃에 보관하였다. CMV는 박테리오클로로필 에이 (bacteriocholroyphll a, BChl a)의 양을 측정함으로써 간접적으로 정량하였다. CMV 샘플 10 μl와 색소추출용액 (acetone : methanol = 7 : 2) 490 μl를 혼합한 후 6,000 g에서 1 분간 원심분리 한 후 상층액의 770 nm 에서의 흡광도와 몰흡광계수 (molar extinction coefficient) 83.9 mM-1 (Kim and Lee. 2010. J. Bacteriol. 192: 198-207)을 이용하여 BChl a의 양을 계산하였다.In order to isolate CMV, an appropriate R. sphaeroides strain was inoculated into 250 ml of Systrom's minimal medium (Sistrom. 1962. J. Gen. Microbiol. 28: 607-616, see Table 2 for composition), followed by inoculation of 15 Watt/m 2 It was cultured under anaerobic conditions at 30 °C under light intensity. When the absorbance at 660 nm of the culture medium reached 2.0, centrifugation was performed at 7,000 g and 4° C. for 10 minutes to obtain a cell pellet. Subsequent purification was performed in an anaerobic chamber (model 10, Coy laboratory product) with a gas composition of 90% nitrogen, 5% hydrogen, and 5% carbon dioxide. The obtained cells were dissolved in 8 ml of disruption buffer (10 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10% sucrose, 5 mM sodium ascorbate), and then a protease inhibitor cocktail was added according to the manufacturer's instructions. Thereafter, using a sonicator (model VCX130, Sonics & Materials), cell disruption was performed three times at 5-minute intervals, and the supernatant was separated after centrifugation at 7,000 g for 10 minutes. The supernatant was subjected to ultracentrifugation at 30,000 g and 4° C. for 2 hours, and only the membrane pellet formed at this time was obtained and dissolved again in a disruption buffer. And, in order to purify photosphere cell membrane vesicles using sucrose density gradient ultracentrifuge, 60%, 40%, and 20% sugar solutions (10 mM Tris-Cl, pH 8.0 in order from the bottom) dissolved in) layer was formed, and then the cell membrane precipitate lysate was piled up. Then, ultra-high-speed centrifugation was performed at 30,000 g and 4° C. for 4 hours to separate the reddish-brown sample (CMV) formed between the 20% and 40% sugar layers, and using 10 mM Tris-Cl (pH 8.0) buffer, 1: It was diluted in a volume ratio of 1 and stored at 4°C. CMV was indirectly quantified by measuring the amount of bacteriocholoyphll a (BChl a ). After mixing 10 μl of CMV sample and 490 μl of dye extraction solution (acetone: methanol = 7:2) and centrifuging at 6,000 g for 1 minute, absorbance at 770 nm and molar extinction coefficient of the supernatant were 83.9 The amount of BChl a was calculated using mM -1 (Kim and Lee. 2010. J. Bacteriol. 192: 198-207).

시스트롬 최소배지Systrom minimal medium 첨가물additive 최종농도final concentration KH2PO4 KH 2 PO 4 20 mM20 mM NaClNaCl 8.5 mM8.5 mM (NH4)2SO4 (NH 4 ) 2 SO 4 3.78 mM3.78 mM L-Glutamic acidL-Glutamic acid 0.67 mM0.67 mM L-Aspartic acidL-Aspartic acid 0.25 mM0.25 mM Succinic acidSuccinic acid 34 mM34 mM Nitrilotriacetic acidNitrilotriacetic acid 1.05 mM1.05 mM MgCl2·6H2OMgCl 2 ·6H 2 O 1.2 mM1.2 mM CaCl2·2H2OCaCl 2 2H 2 O 0.23 mM0.23 mM FeSO4·7H2OFeSO 4 7H 2 O 7 μM7 µM (NH4)6Mo7O24 (NH 4 ) 6 Mo 7 O 24 0.16 μM0.16 µM EDTAEDTA 4.7 μM4.7 µM ZnSO47H2OZnSO 4 7H 2 O 38 μM38 µM MnSO4H2OMnSO 4 H 2 O 9.1 μM9.1 µM CuSO45H2OCuSO 4 5H 2 O 1.6 μM1.6 µM Co(NO3)26H2OCo(NO 3 ) 2 6H 2 O 0.85 μM0.85 µM H3BO3 H 3 B O 3 1.8 μM1.8 µM 니코틴산nicotinic acid 8.1 μM8.1 µM 티아민염산염Thiamine hydrochloride 1.5 μM1.5 µM BiotinBiotin 41 nM41 nM

[실시예 3] CMV의 포스파테이즈 활성 측정 [Example 3] Measurement of phosphatase activity of CMV

포스파테이즈 활성을 세포 외 (in vitro)에서 측정하기 위해 포스파테이즈가 함유된 샘플 10 μl를 버퍼A (1 M Tris-Cl, pH 8.0, 0.1 mM ZnCl2) 990 μl와 혼합하였다. 이후 0.1% (w/v) SDS (sodium dodecyl sulfate) 50 μl와 CHCl3 50 μl를 넣고, 교반을 해서 섞어준 후 4℃에서 5분간 두었다. 동시에 SDS/CHCl3 미처리군은 SDS/CHCl3을 넣지 않고 4℃에서 5분간 두었다. 다음, 0.4% (w/v) pNPP (para-nitrophenyl phosphate) 100 μl를 넣고 교반 후 37℃에서 5 분 동안 반응시키고, 종결버퍼 (0.8 M KH2PO4, pH 8.0, 0.1 M EDTA) 120 μl를 넣고 교반 후 6,000 g, 4℃에서 5 분 동안 반응하여 상층액을 얻었다. 흡광광도계 (spectrophotometer, UV-2550, Shimadzu, Kyoto, Japan)로 상층액의 420 nm 흡광도를 측정 후, pNP (para-nitrophenol)의 몰흡광계수 (molar extinction coefficient) 13.2 mM-1 cm-1 (Malamy and Horecker. 1966. Methods. Enzymol. 9: 639-642)를 이용하여 포스파테이즈 효소 활성을 결정하였다. To measure phosphatase activity in vitro, 10 μl of the sample containing phosphatase was mixed with 990 μl of buffer A (1 M Tris-Cl, pH 8.0, 0.1 mM ZnCl 2 ). Then, 50 μl of 0.1% (w / v) SDS (sodium dodecyl sulfate) and 50 μl of CHCl 3 were added, mixed by stirring, and left at 4 ° C. for 5 minutes. At the same time, the SDS/CHCl 3 untreated group was left at 4° C. for 5 minutes without adding SDS/CHCl 3 . Next, 100 μl of 0.4% (w/v) pNPP (para-nitrophenyl phosphate) was added, stirred, and reacted at 37° C. for 5 minutes, followed by 120 μl of termination buffer (0.8 M KH 2 PO 4 , pH 8.0, 0.1 M EDTA). After stirring, the mixture was reacted at 6,000 g and 4° C. for 5 minutes to obtain a supernatant. After measuring the 420 nm absorbance of the supernatant with a spectrophotometer (UV-2550, Shimadzu, Kyoto, Japan), the molar extinction coefficient of pNP (para-nitrophenol) was 13.2 mM -1 cm -1 (Malamy and Horecker. 1966. Methods. Enzymol. 9: 639-642) was used to determine the phosphatase enzyme activity.

[실시예 4] 포스파테이즈 융합 단백질의 발현 확인 [Example 4] Confirmation of expression of phosphatase fusion protein

본 실시예에서는 포스파테이즈 융합 단백질을 발현하는 W-P에서 융합 단백질이 정상적으로 발현됨을 확인하고, W-P로부터 정제한 CMV (CMV-P)가 융합 단백질을 함유하고 있음을 확인하였다. 먼저 세포 내의 포스파테이즈 융합 단백질의 발현을 확인하기 위해 페트리 접시에 배양한 균체에서 in-situ로 포스파테이즈 효소 활성을 확인하였다 (도 3). W-P에서 발현된 Puf-PhoA 융합 단백질의 포스파테이즈는 세포 주변질 (periplasm)에 위치하게 된다. 포스파테이즈의 기질인 pNPP는 세포 내막은 통과할 수 없지만 세포 외막은 자유롭게 통과하여 세포 주변질에 접근할 수 있기 때문에, 균주에 pNPP를 첨가해주면 포스파테이즈에 의해 반응산물인 pNP를 형성하게 된다. pNP는 420 nm에서 최대 흡광도를 가지며 육안으로 황색을 띠기 때문에 기질과 접촉한 균체는 그렇지 않은 균체에 비해 강한 황색으로 발색하게 된다. 도 3 의 결과에서 페트리 접시 위의 균체의 한 지역 (황색 사각형으로 표시)에 0.4% pNPP 용액을 처리할 경우 대조군인 W-415와 비교했을 때 포스파테이즈 융합 단백질을 발현하는 균주인 W-P는 강하게 황색으로 발색하였다. R. sphaeroides 는 원래 포스파테이즈를 보유하고 있지 않고, 발색 반응이 pNPP를 처리한 지역에서만 발생하는 것으로 보아 이 반응이 세포 내 포스파테이즈에 의한 특이적인 발색임을 알 수 있다. W-415와 W-P의 균체를 수득하여 SDS/CHCl3 처리를 한 후 세포 전체의 포스파테이즈 활성을 측정한 결과 대조군인 W-415에 비해 W-P는 40배의 더 높은 포스파테이즈 활성을 나타냈다 (도 3). 따라서 W-P 내에서 포스파테이즈 융합 단백질이 정상적으로 발현되었다고 할 수 있다.In this Example, it was confirmed that the fusion protein was normally expressed in WP expressing the phosphatase fusion protein, and that CMV (CMV-P) purified from WP contained the fusion protein. First, in order to confirm the expression of the phosphatase fusion protein in the cell, the activity of the phosphatase enzyme was confirmed in-situ in the cells cultured in a Petri dish (FIG. 3). The phosphatase of the Puf-PhoA fusion protein expressed in WP is located in the cell periplasm. Since pNPP, a substrate of phosphatase, cannot pass through the cell inner membrane, but can freely pass through the outer cell membrane and access the cell periphery, when pNPP is added to the strain, pNP, a reaction product, is formed by phosphatase. . Since pNP has maximum absorbance at 420 nm and is yellow to the naked eye, cells that come into contact with the substrate develop a stronger yellow color than cells that do not. In the results of FIG. 3, when a 0.4% pNPP solution was treated in one area of the cells on the Petri dish (indicated by a yellow square), the WP, a strain expressing the phosphatase fusion protein, was strongly It was colored yellow. Since R. sphaeroides originally did not possess phosphatase and the color reaction occurred only in the area treated with pNPP, it can be seen that this reaction is specific color development by intracellular phosphatase. After obtaining cells of W-415 and WP and treating them with SDS/CHCl3, the phosphatase activity of the whole cell was measured. As a result, WP showed 40 times higher phosphatase activity than the control W-415 (Fig. 3). Therefore, it can be said that the phosphatase fusion protein was normally expressed in WP.

CMV 정제 시 R. sphaeroides에서 발현된 PufA-PhoA는 CMV의 막 위에 위치하게 된다. 따라서 PufA-PhoA가 정확한 위치에서 발현되었다면 정제된 CMV에서 융합 단백질들이 검출되어야 한다. 이를 확인하기 위해 웨스턴 블랏 (western blot)을 수행하였고, 포스파테이즈 융합 단백질의 C-말단 부위에 6 개의 히스티딘-태그 (his6-tag)를 결합하여 항-히스티딘-태그 항체 (anti-his6-tag antibody)을 이용한 면역 반응을 이용하여 검출하였다 (도 4). 우선 히스티딘-태그가 결합된 포스파테이즈 융합 단백질 발현하는 균주 W-PH에서 분리한 CMV인 CMV-PH를 12% SDS-폴리아크릴아마이드 젤 (polyacrylamide gel)에서 전기영동 하여 젤 상에서 포스파테이즈 융합 단백질 (PufA-PhoA-his6)을 분리하였다. 동시에 정량을 위한 표준 단백질 (standard protein)로서 히스티딘-태그가 융합된 스틸벤 생성효소 (his6-tagged stilbene synthase, STS-his6, 대한민국 특허 출원 10-2017-0121109)를 다양한 농도로 전기영동 하였다. 이후 SDS-폴리아크릴아마이드 젤에서 분리된 단백질들을 나일론 막 (nylon membrane)에 이동 (transfer)시킨 후 항-히스티딘-태그 항체 (MBL life science, Japan)를 결합하였다. 최종적으로 HRP 효소 (horseradish peroxidase)가 결합된 2차 항체 (secondary antibody, Cell Signaling Technology, Massachusetts, U.S.A.)를 결합하여 enhanced chemiluminescence (ECL) 반응을 통해 히스티딘-태그가 융합된 단백질들을 검출하였다. 결과적으로 CMV-PH에서 포스파테이즈 융합 단백질을 검출할 경우 예측되는 크기에 해당하는 위치에서 하나의 밴드 (band)로 검출되었고 (도 4A) 이는 CMV 정제 과정을 거치더라도 PufA-PhoA가 CMV에 정확히 위치하고 있음을 의미한다. 추가로 웨스턴 블랏 결과의 표준 단백질 및 포스파테이즈 융합 단백질의 밴드 강도를 Image J 프로그램 (Schneider et al. 2012. Nat. Methods 9: 671-675)을 이용해 정량화 하였다 (도 4B). 이 때 STS-his6 의 정량 수치를 이용하여 검량선 (standard curve)을 구성하고 이를 이용하여 CMV에 함유된 PufA-PhoA의 양을 계산하였다. CMV가 소낭 1개 당 2481 개의 BChl a 분자를 보유하고 있다고 가정하면 (Kim et al. 2017. J. Microbiol. Biotechnol. 27: 2173-2179) 평균적으로 CMV 1개 당 PufA-PhoA 7 개가 함유되어 있는 것으로 추정하였다. Upon CMV purification, PufA-PhoA expressed in R. sphaeroides was localized on the membrane of CMV. Therefore, if PufA-PhoA was expressed at the correct location, fusion proteins should be detected in purified CMV. To confirm this, western blot was performed, and anti - histidine-tag antibody (anti-his 6 -tag antibody) was detected using an immune response (FIG. 4). First, CMV-PH, CMV isolated from strain W-PH expressing histidine-tagged phosphatase fusion protein, was electrophoresed on a 12% SDS-polyacrylamide gel, and the phosphatase fusion protein on the gel (PufA-PhoA-his 6 ) was isolated. At the same time, as a standard protein for quantification, histidine-tagged stilbene synthase (his 6 -tagged stilbene synthase, STS-his 6 , Korean Patent Application No. 10-2017-0121109) was electrophoresed at various concentrations. . Thereafter, the proteins separated from the SDS-polyacrylamide gel were transferred to a nylon membrane, and then an anti-histidine-tag antibody (MBL life science, Japan) was bound thereto. Finally, a secondary antibody (Cell Signaling Technology, Massachusetts, USA) coupled with HRP enzyme (horseradish peroxidase) was bound to detect histidine-tag fused proteins through an enhanced chemiluminescence (ECL) reaction. As a result, when detecting a phosphatase fusion protein in CMV-PH, it was detected as a single band at a position corresponding to the predicted size (Fig. 4A), indicating that PufA-PhoA was accurately bound to CMV even after the CMV purification process. means it is located. In addition, the band intensities of the standard protein and phosphatase fusion protein in the western blot were quantified using the Image J program (Schneider et al. 2012. Nat. Methods 9: 671-675) (FIG. 4B). At this time, a standard curve was constructed using the quantitative values of STS-his 6 , and the amount of PufA-PhoA contained in CMV was calculated using this curve. Assuming that CMV contains 2481 BChl a molecules per vesicle (Kim et al. 2017. J. Microbiol. Biotechnol. 27: 2173-2179), an average of 7 PufA-PhoA per CMV is assumed. It was estimated that

[실시예 5] CMV의 구조적 손상도 및 막 방향성 평가[Example 5] Evaluation of structural damage and membrane orientation of CMV

본 실시예에서는 W-P 균주에서 정제한 CMV (CMV-P)를 이용하여 구조적 손상도와 막의 방향성을 포스파테이즈 활성을 측정함으로써 분석하였다. 도 5 는 상기 실시예 2 의 방법으로 분리한 CMV의 포스파테이즈 활성을 상기 실시예 3 에 명시된 방법으로 측정한 것이다. 측정된 포스파테이즈 활성을 이용하여 올바른 구조 (비손상 정방향 소낭)의 CMV 비율을 구하는 방법은 상기 과제 해결 수단 및 도 1 에 명시되어 있다. 실험적으로는 SDS/CHCl3를 처리했을 때의 CMV의 포스파테이즈 활성 (전체 CMV의 양을 반영)과 미처리 시의 포스파테이즈 활성 (구조적으로 올바르지 않은 CMV의 양을 반영)을 결정하고, 도 1 의 계산식을 이용하여 비손상 소낭(intact vesicle) 및 정방향 소낭 (inside-out vesicle)의 비율을 계산하였다. 그 결과, 올바른 구조인 CMV의 비율이 71.1%로 측정되었고, 이는 비손상 정방향 소낭이 71.1%, 비손상 역방향 소낭 및 손상 소낭이 28.9%로 존재하는 것을 의미한다. In this example, structural damage and membrane orientation were analyzed by measuring phosphatase activity using CMV (CMV-P) purified from WP strain. 5 is a graph showing the phosphatase activity of CMV isolated by the method of Example 2 measured by the method specified in Example 3 above. A method for obtaining the CMV ratio of the correct structure (intact forward vesicle) using the measured phosphatase activity is specified in the above solution and in FIG. 1 . Experimentally, the phosphatase activity of CMV when treated with SDS/CHCl 3 (reflecting the amount of total CMV) and the phosphatase activity when not treated (reflecting the amount of structurally incorrect CMV) were determined, and The ratio of intact vesicles and inside-out vesicles was calculated using the formula of 1. As a result, the ratio of CMV, which is a correct structure, was measured to be 71.1%, which means that 71.1% of intact forward vesicles and 28.9% of intact reverse vesicles and damaged vesicles were present.

이런 분석 방법을 활용하면 정제 및 반응 조건의 변화나 시간에 따라 CMV의 구조적 상태가 어떻게 변화하는지 정량적으로 분석이 가능하다. 하지만 이를 위해서는 CMV에 함유된 포스파테이즈 융합 단백질의 포스파테이즈 활성이 장시간 안정적으로 유지되어야 한다. 이를 확인하기 위해 CMV-P의 전체 포스파테이즈 활성 (SDS/CHCl3 처리 시 활성)을 일주일 동안 측정한 결과 CMV에 함유된 포스파테이즈 활성은 최소 일주일 동안은 매우 안정적으로 유지됨을 확인하였다 (도 6).Using this analysis method, it is possible to quantitatively analyze how the structural state of CMV changes with time or changes in purification and reaction conditions. However, for this, the phosphatase activity of the phosphatase fusion protein contained in CMV must be stably maintained for a long time. To confirm this, as a result of measuring the total phosphatase activity of CMV-P (activity when treated with SDS/CHCl 3 ) for one week, it was confirmed that the phosphatase activity contained in CMV was maintained very stably for at least one week (Fig. 6).

본 실시예에서는 하나의 바람직한 구현예의 하나로서 상기 분석 방법을 이용하여 특정 보관 조건 (10 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10% sucrose, 4℃)에서 CMV 구조가 시간에 따라 어떻게 변화하는지 분석하였다. 도 7은 매일 마다 CMV-P의 포스파테이즈 활성을 측정 (도 5 의 계산 방식과 동일)하여 비손상 정방향 소낭의 비율을 계산하여 일주일 동안 추적한 것이다. 그 결과, 정제 직후 비손상 정방향 소낭의 비율이 69%, 일주일 후 비율은 55%로 전체 소낭의 약 14%에 해당하는 비손상 정방향 소낭이 소실됨을 확인하였다. 이런 정보들은 비손상 정방향 소낭의 소실율을 감소시키는 쪽으로 보관 조건을 최적화하는데 이용할 수 있다. 본 실시예에서 수행한 시간에 따른 CMV의 구조 분석은 하나의 바람직한 구현예일 뿐 당업자는 본 기술을 보다 다양한 상황에 접목할 수 있을 것이다.In this example, as one of the preferred embodiments, the analysis method was used to analyze how the CMV structure changes over time under specific storage conditions (10 mM Tris-Cl, pH 8.0, 10% sucrose, 4° C.). FIG. 7 shows the phosphatase activity of CMV-P measured every day (same calculation method as in FIG. 5 ) to calculate the ratio of intact forward vesicles and followed for one week. As a result, it was confirmed that intact forward follicles corresponding to about 14% of all follicles were lost, with the rate of intact forward follicles immediately after purification being 69% and the rate after one week being 55%. This information can be used to optimize storage conditions towards reducing the loss of intact forward vesicles. The structural analysis of CMV over time performed in this example is only one preferred embodiment, and those skilled in the art will be able to apply this technology to more diverse situations.

<110> SOGANG UNIVERSITY RESEARCH AND BUSINESS DEVELOPMENT FOUNDATION <120> The evaluation method for the structure of chromatophore membrane vesicle <130> P20U10C2117 <150> KR 10-2019-0160357 <151> 2019-12-05 <160> 7 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 25 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pufF primer <400> 1 aagcttcgct gattttccgc gcctg 25 <210> 2 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> pufR primer <400> 2 ctgcagctcg gcgacggcga cgcg 24 <210> 3 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> phoF primer <400> 3 ctgcagggcg atattactgc accc 24 <210> 4 <211> 24 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> phoR primer <400> 4 tctagatttc agccccagag cggc 24 <210> 5 <211> 51 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> phoR2 primer <400> 5 tctagattaa tgatgatgat gatgatgacc gcctttcagc cccagagcgg c 51 <210> 6 <211> 1491 <212> DNA <213> Artificial Sequence <220> <223> PufA-PhoA fusion protein <400> 6 atgagcaagt tctacaaaat ttggatgatc ttcgatcccc gtcgcgtgtt 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Claims (7)

하기 부분 과정을 포함하는 광기구 세포막 소낭(CMV)의 구조 분석 방법:
a) CMV를 구성하는 단백질의 유전자와 포스파테이즈 유전자를 접합하여 포스파테이즈가 융합된 단백질을 암호화하는 유전자를 제조하는 과정 및 그 유전자를 운반하는 플라스미드를 제조하는 과정;
b) 상기 a)에서 제조한 플라스미드를 이용하여 자색 비유황 세균을 형질전환하고, 그 균주로부터 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV를 정제하는 과정; 및
c) 포스파테이즈 융합 단백질을 함유하는 CMV의 포스파테이즈 활성을 측정하는 과정.
A method for structural analysis of photoluminal cell membrane vesicles (CMV) comprising the following partial steps:
a) a process of preparing a gene encoding a phosphatase-fused protein by conjugating a gene of a protein constituting CMV with a phosphatase gene and a process of preparing a plasmid carrying the gene;
b) transforming a purple non-sulfur bacterium using the plasmid prepared in a) above, and purifying CMV containing a phosphatase fusion protein from the strain; and
c) A process for measuring the phosphatase activity of CMV containing a phosphatase fusion protein.
제1항에 있어서, 상기 광기구 세포막 소낭(CMV)은 자색 비유황 세균으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 CMV의 구조 분석 방법.
The method for analyzing the structure of CMV according to claim 1, wherein the CMV is isolated from purple non-sulfur bacteria.
제1항에 있어서, 상기 포스파테이즈(phosphatase)는 기질의 인산 모노에스터 결합 (phosphoric acid monoester)에 물 (H2O) 분자를 첨가하여 알코올 작용기 (alcohol group)와 인산으로 분리하는 반응을 촉매하는 효소인 것인 CMV의 구조 분석 방법.
The method of claim 1, wherein the phosphatase catalyzes a reaction in which a water (H 2 O) molecule is added to a phosphoric acid monoester of the substrate to separate it into an alcohol functional group and phosphoric acid. Structural analysis method of CMV, which is an enzyme that does.
제1항에 있어서, 상기 포스파테이즈가 융합된 단백질은 광기구 세포막 소낭의 막 위에 존재하는 막 단백질 (membrane protein) 및 포스파테이즈를 번역의 프레임에 맞게 융합한 단백질인 것인 CMV의 구조 분석 방법.
The structural analysis of CMV according to claim 1, wherein the protein to which the phosphatase is fused is a protein obtained by fusion of a membrane protein and phosphatase present on the membrane of the vesicle of the photoreceptor cell membrane in accordance with the translational frame. Way.
제 4항에 있어서, 상기 막 단백질 및 포스파테이즈는 각 단백질을 암호화하는 유전자 염기 서열의 전체 또는 일부를 융합에 사용할 수 있음을 특징으로 하는 CMV의 구조 분석 방법.
[Claim 5] The method for structural analysis of CMV according to claim 4, wherein all or part of the nucleotide sequence of a gene encoding each protein of the membrane protein and phosphatase can be used for fusion.
a) 광기구 세포막 소낭(CMV)의 막 위에 존재하는 막 단백질을 암호화하는 유전자 및 포스파테이즈를 암호화하는 유전자를 전사적으로 접합한 융합 유전자를 함유하는 플라스미드; 또는
b) 상기 a)로 형질전환된 자색 비유황 세균 균주를 포함하는 광기구 세포막 소낭의 구조 분석용 조성물.
a) a plasmid containing a fusion gene in which a gene encoding a membrane protein present on the membrane of photovesicle cell membrane vesicles (CMV) and a gene encoding phosphatase are transcriptionally spliced together; or
b) A composition for structural analysis of cell membrane vesicles comprising a purple non-sulfur bacterial strain transformed with a) above.
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