A molecular approach to taxol biosynthesis

Abstract

Secondary metabolism in plants produces numerous compounds with wide-ranging activities, including the antineoplastic compound taxol and related taxanes. The biotechnological production of taxol has so far been based on empirical studies. The aim of the present work has been to study how the factors that enhance taxane production affect the metabolic profiles and gene expression in productive cells. As a consequence of this work, new potential candidates have been obtained for unknown taxane biosynthetic genes, some bottle-neck steps of taxane biosynthesis (in vitro and in silico) have been identified and a master regulator, not only for taxane biosynthesis, but also for other secondary metabolism routes, has been characterized. Coronatine, a powerful and less harmful elicitor than methyl jasmonate, has been successfully assayed and found to increase taxane production. In the different studies of this work, the expression level of genes that participate in taxol biosynthesis has been determined, clarifying their involvement in the production of this anti-cancer agent.

El metabolismo secundario de las plantas produce numerosos compuestos con un amplio rango de actividades, entre los que se encuentra el compuesto antineoplásico taxol y los taxanos relacionados, la producción biotecnológica del cual se basa en estudios empíricos. El objetivo de este trabajo ha sido estudiar como los factores que incrementan la producción de taxanos afectan los perfiles metabólicos y la expresión génica en los cultivos. De esta manera se han identificado nuevos genes candidatos que codifican para los genes desconocidos de la biosíntesis, algunos pasos limitantes de ésta y se ha caracterizado un regulador relacionado con el metabolismo secundario. Se ha ensayado la coronatina, un elicitor más eficiente para mejorar la producción de taxanos y menos dañino que el jasmonato de metilo. En los diferentes ensayos de este trabajo han sido determinados los niveles de expresión de genes que participan en la biosíntesis de taxol, ayudando a comprender su papel en la producción de este anticancerígeno.