Optimization of transplastomic production of hemicellulases in tobacco: effects of expression cassette configuration and tobacco cultivar used as production platform on recombinant.

Kolotilin, I., Kaldis, A., Pereira, E.O., Laberge, S., et Menassa, R. (2013). « Optimization of transplastomic production of hemicellulases in tobacco: effects of expression cassette configuration and tobacco cultivar used as production platform on recombinant. », Biotechnology for Biofuels, 6(65), p. 1-15.

Résumé

Contexte. Au cours des dernières années, la transformation chloroplastique a été beaucoup employée pour faire produire au tabac des enzymes et d’autres protéines recombinantes. On peut même configurer de diverses façons les éléments à action en cis de la cassette d’expression chloroplastique qui régissent l’expression des transgènes. Afin d’optimiser la production d’hémicellulases recombinantes chez le tabac transplastomique, nous avons mis au point un ensemble de cassettes incorporant des éléments dont on sait qu’ils facilitent la production de protéines dans les chloroplastes, puis nous avons examiné la production et l’accumulation de la xylanase bactérienne XynA. La production de biomasse est un autre facteur important dont il faut tenir compte pour obtenir une production abondante et durable d’enzymes cellulolytiques. Par conséquent, nous avons comparé deux cultivars de tabac, respectivement à faible teneur en alcaloïdes et à forte production de biomasse, comme plateformes d’expression transplastomique. Résultats. Quatre cassettes d’expression du gène XynA ont généré divers phénotypes mutants parmi les sujets transplastomiques, et elles ont en outre influé sur leur taux de croissance et sur le niveau d’accumulation de l’enzyme XynA. Nous avons établi quelle cassette était la plus productive, et nous l’avons employée pour faire produire l’enzyme XynA ainsi que deux xylanases fongiques, Xyn10A et Xyn11B, à un cultivar de tabac à forte production de biomasse. Ce cultivar a permis d’accroître de 60 % la production d’XynA de chaque sujet. Les deux enzymes fongiques se sont accumulées plus de 10 fois plus que l’enzyme bactérienne et constituaient même jusqu’à 6 % des protéines solubles totales des tissus foliaires. L’emploi d’un activateur de traduction bien caractérisé en combinaison avec la cassette choisie a eu des effets variables sur l’accumulation des xylanases recombinantes. De plus, les différences d’activité enzymatique mesurées dans les extraits foliaires bruts prélevés à divers âges de la plante semblent indiquer que les tissus des feuilles vertes renferment un inhibiteur spécifique de la xylanase. Conclusion. Nos résultats montrent qu’il est essentiel de bien configurer la cassette d’expression et de bien choisir le cultivar de tabac pour obtenir une abondante production transplastomique de protéines recombinantes.

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