In order to investigate the metabolic potential of recombinant E. coli in the foreign protein production, the synthesis of lipase and the lymphotoxin was induced in E. coli under different physiological states. The effect of metabolic inhibitors on foreign protein production were studied. The period of the lymphotoxin synthesis in E. coli MM294 was about 2 hours and constant independent of the degree of glucose uptake inhibition by α-methyl glucose. When menadione and iodoacetate were used as metabolic inhibitors, the periods of lipase and lymphotoxin synthesis in E. coli was decreased to less than 2 hours. The specific oxygen uptake rate in E. coli MM294 was immediately decreased after the induction of lymphotoxin and reached the same level as a maintenance energy level of E. coli in 2 hours after induction. It seemed that some more general metabolic event occurs to halt protein synthesis within about 2 hours after the induction of foreign protein synthesis. Thus, the maximum level of foreign protein in the cell was determined by the rate of foreign protein synthesis within the limited period of about 2 hours. The period of lymphotoxin synthesis in E. coli MM294 at 25℃ was increased to 7 hours after induction. When the lymphotoxin synthesis was induced in different times after the shift of culture temperature to 18℃, the production pattern of lymphotoxin was different according to the time of induction. The synthesis of lipase and lymphotoxin by induction in carbon starved cell could be maintained for more than 5 hours after the onset of starvation.
재조합 대장균에서 외래 단백질 생합성 능력을 알아보기 위하여 여러가지 다른 생리학적 상태의 대장균 내에서 lipase와 lymphotoxin의 합성을 유도하였다. 먼저 여러가지 대사저해제들이 재조합 대장균의 외래단백질 생산능력에 미치는 영향을 알아보는데 있어서 외래단백질 발현 속도, 발현량, 발현기간 사이의 관계를 고찰하였다. 대사 저해제가 α-methyl glucose인 경우에서는 E. coli MM294에서 lymphotoxin의 발현 속도, 최대 발현량이 α-methyl glucose에 의한 대사의 저해정도가 증가함에 따라 감소하였지만, 발현기간에 있어서는 약 2 시간 정도로 일정하였다. 이는 재조합 대장균 내에서 외래단백질 합성을 유도시, 외래 단백질 합성을 중단하게 하는 어떠한 반응이 세포의 overall metabolism내에 야기되는것으로 보이며 이에 의해 정해지는 일정기간의 외래단백질 생산기간이 있슴을 의미한다. 대사 저해제가 menadione과 iodoacetate인 경우 이들에 의한 세포대사 저해 정도가 커질수록 외래 단백질 발현 속도, 최대 발현량 뿐 아니라 발현기간도 감소하였다. 따라서 세포내의 에너지 요구를 증가시키거나 세포내의 대사반응을 직접적으로 저해하였을 경우는 외래 단백질 합성 기간에도 영향을 미침을 알았고, 세포 내에 외래단백질 합성기간을 제한하는 반응이 외래 단백질 합성 유도시의 갑작스러운 에너지 요구증가에 대응하기 의하여 일어날 것으로 추정하였다. 재조합 대장균에서 외래 단백질 생산을 유도하자마자 세포의 비산소요구량이 감소하였으며 충분한 탄소원이 남아있슴에도 불구하고 외래 단백질 생산 이후 2 시간 이내에 세포의 maintenance energy에 가까운 값에 도달하였다. 결론적으로 재조합 대장균에서 일반적으로 최대화하고자 하는 외래단백질 발현량이 이러한 제한된 발현기간 내에서의 발현속도에 의해 결정됨을 알았다. 25℃에서 lymphotoxin의 생산을 유도하였을 경우 생산기간이 7 시간 정도로 증가하였다. 탄소원의 고갈 상태의 대장균에서 lipase와 lymphotoxin 합성을 유도시에 있어서는, 세포내의 단백질 생산능력이 존재하는한 외래 단백질 생산도 계속될 수 있슴을 알았다.
