Regulación de la producción de taxanos y otros metabolitos secundarios en cultivos de células y órganos vegetales

Abstract

Los cultivos celulares en suspensión representan un excelente herramienta biotecnológica para la producción de compuestos bioactivos empleados en la industria farmacéutica, cosmética y química. Entre éstos, los metabolitos secundarios de origen vegetal son de los más valiosos, aunque su producción en cultivos celulares es en bajas cantidades. Mediante la aplicación estratégica de elicitores ha sido factible incrementar la producción de dichos metabolitos y mediante la ingeniería genetica se ha logrado manipular genes claves en las rutas metabólicas que generan compuestos de interés. Un ejemplo exitoso en la producción biotecnológica de un compuesto con alto valor comercial mediada por la adicción de elicitores es la producción de taxol y taxanos relacionados, empleando como plataforma cultivos celulares del género Taxus spp.

En éste trabajo optamos por el uso de los elicitores coronatina, β- ciclodextrinas, perfluorodecalinas, hexenol en cultivos celulares de Vitis y Taxus, además de probar el efecto elicitor del Taximin (péptido identificado por nuestro grupo), consiguiendo aumentar la producción de taxanos considerablemente en los cultivos en suspensión, incrementar la producción de biomasa del cultivo, ésto correlacionando los efectos analizados con los niveles de expresión de los genes implicados en la ruta metabólica. Paralelamente, se estandarizó un protocolo de transformación por biolística para células de T. media, consigiendo observar la expresion estable del gen reportero utilizado, el cual fue co-transformado con un gen clave flujo limitante de la ruta de taxanos.

Cell suspension cultures constitute an excellent biotechnological tool for the production of bioactive compounds useful for the pharmaceutical, cosmetic, chemical etc. industries. Among them, plant secondary metabolites with therapeutic properties are the most valuables, although it’s productivity in cell cultures are generally in low quantities. Using the elicitation strategy is possible increase the production of these important compounds, and genetic engineering has managed manipulated key genes in metabolic pathways that generate compounds of interest. Taxol, a very known and effective anticancer compound, as well as related taxanes production is a successful example of biotechnological production of high added-value compounds mediated by elicitors using as platform Taxus spp cell cultures. In this work we added coronatine, β-cyclodextrins, perfluorodecalins and hexenol, as elicitiors, to cell suspension culture of Vitis and Taxus. Additionally the elicitor effect of Taximin (peptide identified by our group) was tested. Have achieved improve taxanes production, increase cell growing biomass in cultures correlating with the increment in gene expression levels of taxanes metabolic pathway. We standardized a biolostics transformation protocol for T. media cells. We were able to observed the stable expression of the reporter gene, which was co.transfomed with a key gene from taxane pathway.