Induction of protein body formation in plant leaves by elastin-like polypeptide fusions.

Conley, A.J., Joensuu, J.J., Menassa, R., et Brandle, J.E. (2009). « Induction of protein body formation in plant leaves by elastin-like polypeptide fusions. », BMC Bioinformatics, 7:48. doi : 10.1186/1741-7007-7-48  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les polypeptides de type élastine, des biopolymères synthétiques composés d’une séquence pentapeptidique « VPGXG » qui se répète, sont utiles pour la purification simple et non chromatographique de protéines recombinantes. En outre, on a montré que la fusion de protéines avec ce type de polypeptides permet une plus grande accumulation de toute une gamme de protéines recombinantes différentes chez les végétaux, ce qui supplée à la principale limitation des systèmes d’expression chez les végétaux, soit les faibles rendements obtenus. Les principaux objectifs de la présente étude étaient de déterminer l’utilité générale de la fusion de protéines avec des polypeptides de type élastine dans divers compartiments intracellulaires et d’élucider le mécanisme d’action de ces polypeptides qui permettent d’accumuler davantage de protéines recombinantes dans le réticulum endoplasmique des végétaux. RÉSULTATS : Nous avons évalué l’effet de la fusion avec un polypeptide de type élastine sur l’accumulation d’une protéine fluorescente verte dans le cytoplasme, les chloroplastes, l’apoplasme et le réticulum endoplasmique. Le réticulum endoplasmique était le seul compartiment intracellulaire dans lequel la fusion avec un polypeptide de type élastine augmentait significativement l’accumulation d’une protéine recombinante. Fait intéressant, la fusion avec un polypeptide de type élastine ciblant le réticulum endoplasmique se traduisait par la formation d’un nouveau type de corps protéique, lequel pourrait être responsable de l’effet positif du polypeptide de type élastine sur l’accumulation de la protéine recombinante en excluant la protéine hétérologue du renouvellement physiologique normal. Bien qu’ils soient exprimés dans les feuilles, ces nouveaux corps protéiques sont semblables sur le plan de la taille et de la morphologie aux corps protéiques à base de prolamine que l’on retrouve naturellement dans les graines des plantes. Les corps protéiques induits par les polypeptides de type élastine étaient des organelles très mobiles qui présentaient divers types dynamiques de mouvement dans les cellules, lesquels mouvements exigeaient des microfilaments d’actine intacts et un système de mobilité actomyosinique fonctionnel. CONCLUSION : La fusion avec un polypeptide de type élastine ciblant le réticulum endoplasmique constitue une stratégie efficace pour déposer, par stockage dans des corps protéiques stables, de grandes quantités de protéines hétérologues concentrées dans l’espace limité d’une cellule. De plus, l’encapsulation de protéines recombinantes dans des organelles physiologiquement inertes peut permettre d’isoler la protéine des mécanismes cellulaires normaux et ainsi d’éviter un stress inutile à la cellule hôte. La présente étude montre donc que, les polypeptides de type élastine étant des protéines issues de mammifères, les tissus végétatifs végétaux n’ont pas besoin de facteurs spécifiques aux graines pour former des corps protéiques, ce qui indique que le réticulum endoplasmique possède la capacité intrinsèque de produire des corps protéiques dans les cellules eucaryotes lors de la surexpression de protéines particulières.

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