| Journal: | Biotecnología aplicada |
| Database: | PERIÓDICA |
| System number: | 000349599 |
| ISSN: | 0864-4551 |
| Authors: | Banguela, Alexander1 Trujillo, Luis E1 Arrieta, Juan G1 Rodríguez, Raisa1 Pérez, Enrique1 Menéndez, Carmen1 Ramírez, Ricardo1 Pujol, Merardo1 Borroto, Carlos1 Hernández, Lázaro1 |
| Institutions: | 1Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología, División de Plantas, La Habana. Cuba |
| Year: | 2012 |
| Volumen: | 29 |
| Number: | 2 |
| Pages: | 122-126 |
| Country: | Cuba |
| Language: | Inglés |
| Document type: | Artículo |
| Approach: | Experimental, aplicado |
| Spanish abstract | Levana bacteriana es un homopolímero β (2,6) soluble de unidades de fructosa, con aplicación en las industrias alimentaria, médico-farmacéutica, bioenergética y otras. La carencia de un sistema productivo factible, técnica y económicamente, impide la explotación comercial de levana a gran escala. La bacteria Gluconacetobacter diazotrophicus secreta una levanasacarasa (LsdA, EC 2.4.1.10) que sintetiza altos niveles de levana y fructooligosacaridos a partir de la sacarosa. Por ser un hospedero poco atractivo para la producción masiva de LsdA, se investigaron la levadura Pichia pastoris y la planta Nicotiana tabacum como nuevas fuentes. La levadura P. pastoris recombinante expresó constitutivamente LsdA y adquirió actividad sacarolítica, e incrementó el rendimiento de LsdA en 8 a 9 veces con respecto a G. diazotrophicus. La N-glicosilación de LsdA en un hospedero eucarionte no afectó la eficiencia catalítica ni el rendimiento de fructanos en comparación con la enzima nativa. Ello permite la obtención de LsdA glicosilada activa en las vacuolas de las plantas, compartimento celular más apropiado para esos fines. La expresión constitutiva de LsdA fusionada con la señal de localización vacuolar de la fructosiltransferasa de cebolla permitió la acumulación de levana altamente polimerizada (más de 104 residuos de fructosa) en hojas de tabaco, entre 10 y 70% del peso seco total. Este último es el máximo valor descrito para una planta transgénica crecida en suelo, productora de levana. La ausencia de alteraciones fisiológicas drásticas en clones que acumularon hasta 30% de levana, y la producción estable del polisacárido en sus progenies, remarcan su potencial agronómico |
| English abstract | Bacterial levan [β(2,6)–linked polyfructan] has potential applications in the food, bio-energetic, medical, pharmaceutical, and other industries. The lack of technically and economically feasible large-scale production systems limits the commercial exploitation of levan. Gluconacetobacter diazotrophicus secretes a levansucrase (LsdA, EC 2.4.1.10) that synthesizes high levels of levan and fructooligosaccharides from sucrose. This bacterium is not attractive for the cost-effective production of LsdA. In this research, we used Pichia pastoris and Nicotiana tabacum as hosts for LsdA production and direct levan synthesis, respectively. The recombinant yeast constitutively expressing the lsdA gene acquired saccharolytic capacity and secreted LsdA to a yield 9-fold higher than the value reported for the natural host. The occurrence of N-glycosylation in the yeast-produced LsdA did not affect the catalytic efficiency, substrate specificity, or product profile compared to the native non-glycosylated enzyme. This finding prompted us to express the lsdA gene in vacuoles, the most physiologically appropriate compartment to direct levan formation within the plant cell. Constitutive expression of LsdA fused to the vacuolar targeting signal of an onion fructosyltransferase allowed the accumulation of highly polymerized levan (above 104 fructose residues) in mature tobacco leaves where the polymer represented between 10 and 70% (w/w) of total dry weight. The latter value is the highest reported in the literature for a levan-producing transgenic plant grown in soil. No drastic physiological changes were observed in tobacco plants with levan yields up to 30% (w/w) in leaves. The polymer production remained stable in the plant progenies pointing for potential application in biotechnology |
| Disciplines: | Biología |
| Keyword: | Biotecnología, Plantas transgénicas, Tabaco, Gluconacetobacter diazotrophicus, Pichia pastoris, Levana |
| Keyword: | Biology, Biotechnology, Transgenic plants, Tobacco, Gluconacetobacter diazotrophicus, Pichia pastoris, Levan |
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