¿¿¡¡Tras la infección!!?? ¡Producción!

Hoja de Nicotiana benthamiana recién infectada. 
Créditos: María Nicolau-Sanús

Cuando pensamos en producción de enzimas pensamos en bacterias, concretamente 
en E.coli.  Este organismo se ha convertido en los últimos años en la plataforma preferente para la sobreexpresión de enzimas. Sin embargo, no siempre es el huésped más adecuado para la producción de enzimas secretables o procedentes de células eucariotas. Como alternativa, las plantas se están convirtiendo en una plataforma de producción cada vez más prometedora. Si a ello sumamos que existen técnicas con las que podemos obtener la enzima prácticamente pura todavía tenemos más motivos para prestar atención.

Hace unos meses os hablé de las superxilanasen el blog, y concretamente de la Xyn11. Una enzima capaz de degradar xilano a 90ºC y pH 10.5. A pesar de que la enzima se produce bien en E. coli pensamos que podría ser interesante producirla en otros sistemas y surgió la posibilidad de la expresión en plantas. Este trabajo se realizó a través de una colaboración entre el laboratorio de Estructura y Función de Enzimas del IATA-CSIC, dirigido por el Dr. Julio Polaina y el laboratorio de Biotecnología de Virus de Plantasdel IBMCP-CSIC, dirigido por el Dr. Jose Antonio Darós.

Expresar proteínas en plantas es algo que lleva haciéndose durante bastante tiempo. No obstante, la particularidad de estos resultados es que la proteína queda expresada directamente en el apoplasto gracias a los vectores utilizados por el grupo de virus de plantas.

Autores del estudio visitando las cámaras de incubación.
 De izq. a der. David Talens-Perales, Julio Polaina,
 María Nicolau-Sanus y Jose Antonio Darós

Para los más olvidadizos, el apoplasto es el espacio que queda entre las células vegetales y su líquido es equivalente al líquido intersticial que queda en nuestros tejidos. La gran ventaja de producir las proteínas es esta localización es que se trata de un medio que contiene mayoritariamente azúcares, agua, sales y un bajo contenido de proteínas de la planta. 

Por tanto, el contenido proteico del fluido extraído contiene mayoritariamente la enzima que se quiere sobreexpresar, en este caso la xilanasa.

El sistema de producción está desarrollado mediante la infección de las hojas de Nicotiana benthamiana con la bacteria Agrobacterium. Esta bacteria porta la el plásmido que contiene el gen que sintetiza la xilanasa. Una semana después de la infección, mediante extracción en vacío de las hojas, se obtiene el líquido apoplástico, con proteína prácticamente pura. Este proceso de extracción tiene ciertas ventajas frente a otros sistemas que requieren de procesos de purificación que terminan encareciendo el producto.

Proceso de producción de Xyn11 en Nicotiana benthamiana. D. Talens-Perales

A pesar de que las plantas pueden modificar postraduccionalmente las proteínas,  se pudo comprobar que la Xyn11 mantenía propiedades catalíticas similares a la Xyn11 producida en E. coli, convirtiendo este sistema en una alternativa a considerar en cuanto a métodos de producción de proteínas.

Os dejo a continuación el enlace del artículo por si queréis profundizar en el tema:

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36131073/

Talens-Perales, D., Nicolau-Sanus, M., Polaina, J., & Daròs, J. A. (2022). Expression of an extremophilic xylanase in Nicotiana benthamiana and its use for the production of prebiotic xylooligosaccharides. Scientific reports, 12(1), 15743. https://doi.org/10.1038/s41598-022-19774-5