Mitotic Stability of Heterologous $\alpha$-Amylase Gene in Starch-Fermenting Yeast

전분발효 효모에서의 외래 $\alpha$-Amylase 유전자의 세포분열시 안정성 증진

To develop a yeast strain which stably secretes both $\alpha$-amylase and glucoamylase and therefore is able to convert starch directly to ethanol, a mouse salivary $\alpha$-amylase cDNA gene with a yeast alcohol dehydrogenase I promoter has been introduced into the cell of a Saccharomyces diactaticus hybrid strain secreting only glucoamylase. To secrete both enzymes more stably without loss of the $\alpha$-amylase gene during a cell-multiplication, an integrating plasmid vector containing $\alpha$-amylase gene was constructed and introduced into the yeast cell. The results showed that the linearized form of the integrating vector was superior in the transformation efficiency and the rate of the expression of the $\alpha$-amylase gene than the circular type of the vector. The yeast transformant having a linearized plasmid vector exhibited higher mitotic stability than the yeast transformant habouring episomat plasmid vector. The transformant containing the linearized vector producing both $\alpha$-amylase and glucoamylase exhibited 2-3 times more amylolytic activity than the original untransformed strain secreting only glucoamylase.

${\alpha}$-Amylase와 glucoamylase를 동시에 안정하게 분비하여 전분을 일단계로 직접 에탄올로 발효시킬수 있는 효모 균주를 개발하기 위하여 glucoamylase를 분비하는 Saccharomyces diastaticus hybrid 균주에 쥐의 침샘 유래의 ${\alpha}$-amylase cDNA 유전자를 plasmid vector를 이용하여 도입하였다. 이 균주로부터 효소생산에 필요한 유전자를 잃어버림이 없이 안정하게 분비할 수 있도록 하기 위하여 $\alpha$-amylase 유전자를 효모의 염색체에 삽입시키기 위한 integrating plasmid vector인 YIpMS$\Delta$R(LEU2)를 제작하였다. 이 vector의 효모형질전환에 있어 원형(circular)상태와 제한 효소 XbaI으로 처리된 직선화된(linearized) 상태의 두가지 형태를 비교한 결과 형질전환 효율에서나 형질전환체내의 $\alpha$-amylase 유전자 보유정도가 모두 직선화된 형태의 경우가 원형상태의 경우보다 높았다. Linearized vecotr를 가진 효모 형질전환체에서의 유전자 발현 안정도는 세포분열을 거듭할수록 episomal vecotr에 의한 효모 형질전환체에서의 발현 안정도보다 우수하게 나타났다. 또한 이 linearized vector를 가진 형질전환체는 $\alpha$-amylase와 glucoamylase를 동시에 분비하여 glucoamylase만 분비하는 원균주보다 2배 이상의 전분분해력을 보였다.