Improved Protein Quality in Transgenic Soybean Expressing a De Novo Synthetic Protein, MB-16.

Zhang, Y., Schernthaner, J.P., Labbé, N.M., Hefford, M.A., Zhao, J., et Simmonds, D.H. (2014). « Improved Protein Quality in Transgenic Soybean Expressing a De Novo Synthetic Protein, MB-16. », Transgenic Research, 23(3), p. 455-467. doi : 10.1007/s11248-013-9777-5  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Pour augmenter la teneur en méthionine des graines de soja [Glycine max (L.) Merrill] et ainsi améliorer leur qualité nutritive, nous avons introduit un gène synthétique, MB‑16, dans le génome du soja. Le gène MB‑16, une protéine de novo de 11 kDa enrichie en méthionine, thréonine, lysine et leucine, des acides aminés essentiels (AAE), a initialement été mis au point pour une expression dans les bactéries du rumen. Pour que l’expression soit efficace dans les graines, les constructions ont été conçues au moyen du biais de codons du soja, avec et sans la séquence KDEL de rétention dans le RE, et de promoteurs des protéines de réserve β‑conglycinine ou cruciférine spécifiques de la graine. Des lignées homozygotes, avec des intégrations dans un seul locus, ont été sélectionnées pour différentes modifications génétiques. La transmission du transgène et l’expression de la protéine MB‑16 ont été confirmées jusqu’aux générations T5 et T7, respectivement. L’analyse quantitative par RT‑PCR des graines en développement a montré que le transcrit avait atteint son maximum dans la graine en croissance, dont la longueur était de 5 à 6 mm, qu’il est demeuré à ce niveau maximal jusqu’au stade de la graine verte pleine longueur et qu’il a été réduit de manière significative dans la graine mature jaune. Les produits transformés hébergeant les constructions qui portaient le codon préférentiel des bactéries du rumen ont affiché le même profil de transcription que celles qui portaient le codon préférentiel du soja, mais les quantités de transcrits baissaient à chaque stade du développement. Les teneurs en protéine MB‑16, mesurées par immunotransfert, étaient plus élevées dans la graine verte pleine longueur, mais la protéine avait pratiquement disparu dans la graine mature. Cependant, l’analyse des acides aminés de la graine mature, dans la meilleure lignée transgénique, a révélé une augmentation significative de 16,2 et de 65,9 % de la teneur en méthionine et en cystéine, respectivement, par rapport à la graine d’origine. Ces observations montrent que la protéine MB‑16 a entraîné une hausse des acides aminés soufrés, amélioré le profil d’AAE des graines et confirmé qu’un gène synthétique de novo peut augmenter la qualité nutritive du soja.

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