Name: optimization and utilization of agrobacterium-mediated transient protein production in nicotiana
Uploaded: 2014-04-19T14:00:00
Duration: 23 min 21 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Optimization and Utilization of Agrobacterium-mediated Transient Protein Production in Nicotiana at JoVE.com

Ce travail a été soutenu par le Fraunhofer USA Center for Molecular Biotechnology, iBio, Inc. et l&#39;Agence pour les projets de recherche avancée de défense (subvention # HDTRA1-07-C-0054). Les auteurs remercient les généreux dons par les Drs. Stanton Gelvin de sciences biologiques Département, l&#39;Université de Purdue (Agrobacterium tumefaciens souches) et Wayne Fitzmaurice de biologie à grande échelle Corp (N. graines de excelsiana), ainsi que Jennifer Nicholson US Nicotiana Collection, North Carolina State University (N. graines excelsior ). Les auteurs remercient Margaret Shillingford et Christopher Hull pour fournir plantes et une excellente assistance technique. Les auteurs remercient également les Drs. Stephen Streatfield et Natasha Kushnir pour aide à la rédaction.

1. Culture des plantes Pour agroinfiltration suite, nous avons évalué deux espèces de Nicotiana de type sauvage (N. benthamiana et N. excelsior) et un hybrides (N. excelsiana) cultivées en hydroponie sur laine de roche dans les installations intérieures. <ol><li> Faire tremper les dalles de laine de roche dans une solution d&#39;engrais de l&#39;usine. </li><li> Semez les graines de type sauvage N. benthamiana, N. excelsior et N. excelsiana (hybride de N. benthamiana × N. excelsior) sur les éléments nutritifs trempé surface de la laine de roche. </li><li> Faire pousser des plantes à partir de graines dans des conditions contrôlées (24 ° C et 40-65% d&#39;humidité relative) et une photopériode de jours longs (14 heures de lumière et 10 h foncé, avec un éclairage de 130-150 uE m -2 s -1) pour 4-5 semaines pour N. benthamiana et N. excelsiana, et 5-6 semaines pour N. excelsior. </li></ol> 2. Construction de vecteurs pour Agroinfiltration <ol><li> Insérer un gène rapporteur synthétique (protéine verte fluorescente [GFP]), sur toute la longueur d&#39;hémagglutinine (HA) de la souche A/California/04/2009 de virus de la grippe (HAC1), et reconfiguré lichenase enzyme (LicKM) 18 séparément dans le vecteur de lancement pBID4 18 (vecteur à base de TMV) pour obtenir pBID4-GFP, pBID4-HAC1 et pBID4-LicKM, respectivement 18,32,41,47. </li><li> Présentez 10-50 ng de pBID4 portant GFP ou HAC1 dans des cellules électrocompétentes de A. tumefaciens souche GV3101 et LicKM dans des cellules électrocompétentes de A. tumefaciens souches GV3101, C58C1, GLA4404, AT06, AT10, At77 et A4 avec le électroporateur de MicroPulser de gène. </li><li> Utiliser le agrobactéries transformées pour des expériences d&#39;infiltration, sauf indication contraire. </li></ol> 3. Passez l&#39;aspirateur infiltration d&#39;Agrobacterium dans les plantes de Nicotiana <ol><li> Cultivez A. tumefaciens souches nuit (O / N) en milieu LB, med YEBium ou milieu AB supplémenté avec 50 mg / L de kanamycine à 28 ° C sous agitation à 200-250 rpm. </li><li> Diluer agrobactéries dans de l&#39;eau Milli-Q à une densité optique à 600 nm (A 600) de 0,5 ou centrifuger les cellules d&#39;Agrobacterium développée dans du milieu LB ou YEB ou AB à 4000 × g pendant 10 min à 4 ° C, re-suspend dans le milieu d&#39;induction (1x MS de sel, 10 mM de MES, acétosyringone 200 uM, 2% de saccharose [MMA]) à A 600 de 0,5, et on agite à température ambiante pendant 1 à 3 h, sauf indication contraire. </li><li> Infiltrer les plantes dans une chambre à vide en plongeant des tissus végétaux aériens Nicotiana en suspension d&#39;Agrobacterium et appliquer un vide de 50 à 400 mbar pendant 30 ou 60 secondes. L&#39;infiltration optimale est appliqué systématiquement à 50-100 mbar pendant 60 secondes. </li><li> Une fois que le vide est rompu, enlever les plantes à partir de la chambre à vide, rincer à l&#39;eau, et faire croître pendant 5-7 jours dans les mêmes conditions de croissance utilisées pour la croissance de pré-imprégnation. </li><li> Pour tester l&#39;efficacitédes produits chimiques induisant des gènes vir d&#39;Agrobacterium, des concentrations différentes de l&#39;acétosyringone (0, 100, 200 ou 400 uM) ont été ajoutés à la agrobactéries suspension dans du tampon d&#39;infiltration (MS 1x, 10 mM de MES, 2% de glucose). Par l&#39;effet du monosaccharide sur l&#39;induction de gènes vir, différents pourcentages de glucose (0, 1, 2 ou 4%) ont été ajoutés à agrobactéries en suspension dans le tampon d&#39;infiltration (MS 1x, 10 mM de MES, acétosyringone 200 uM). N. plantes benthamiana ont été infiltrés comme mentionné ci-dessus dans les étapes 3.3 et 3.4). </li><li> laboratoire d&#39;Agrobacterium souches GV3101, C58C1 et LB4404 et les souches de type sauvage A4, AT06, AT10, et At77 hébergeant le vecteur pBID4-LicKM ont été dilués dans de l&#39;eau Milli-Q au 600 de 0,5. N. plantes benthamiana ont été infiltrées par chaque souche particulière, comme mentionné ci-dessus dans les étapes 3.3 et 3.4. </li></ol> 4. Procédure de co-agroinfiltration pour la Silencing suppresseur viral <ol><li> Mix les Milli-Q cultures Agrobacterium GV3101 dilué à l&#39;eau portant le gène de la GFP et le silence virale p19 suppresseur de tomate virus du rabougrissement (TBSV) à 01h01, 02h01, 03h01 et 04h01 ratios. Infiltrez N. plantes benthamiana comme décrit ci-dessus. </li><li> Infiltrez N. plantes benthamiana avec un mélange de deux Agrobacterium GV3101 cultures dilué à l&#39;eau Milli-Q: la première portant le plasmide pBID4-HAC1 et le second portant l&#39;un des suppresseurs de silencing - p19 de TBSV ou p23 du virus de la tristeza, dans le plasmide pCassp ( pCassp19) et dans le plasmide binaire PGR sous le promoteur 35S (PGR-P23), respectivement, au rapport 4:1. </li></ol> 5. Western Blot Analysis <ol><li> Prélever des échantillons de feuilles aléatoires de N. benthamiana, N. excelsior ou N. plantes excelsiana à 4-7 dpi et pulvériser dans l&#39;azote liquide à une poudre fine. </li><li> Ajouter trois volumes de tampon PBS 1x contenant 0,5% de TritonX-100 à chaque échantillon. </li><li> Secouer doucement les échantillons prélevés pendant 15 min à 4 ° C. </li><li> Spin l&#39;extrait de 5 minutes et recueillir protéine soluble totale dans un tube propre Eppendorf. </li><li> Diluer les extraits à une dilution appropriée (1:50 à 1:100) dans du tampon d&#39;extraction PBS 1x, et à 5 x tampon d&#39;échantillon (250 mM Tris-HCl [pH 6,8], 10% de SDS, 0,5% de bleu de bromophénol, 50% de glycérol v / v, et de 500 mM de DTT) à une concentration finale de 1 x. </li><li> Échantillons Faire bouillir pendant 5 min. </li><li> Protéines séparées par 10% SDS-PAGE, transfert sur membrane Immobilon-P transfert, et de bloquer avec 0,5% de I-bloc. </li><li> Détecter la GFP en utilisant polyclonal de lapin anti-GFP antisérum à 1:5000 et HAC1 en utilisant un anticorps monoclonal anti-poly-histidine souris à 1:1000 dans la solution de blocage pendant 1 h. </li><li> Après marquage de l&#39;anticorps primaire, laver les membranes trois fois pendant 10 minutes chacune avec 1 x PBST-20 et incuber avec une peroxydase de raifort (HRP) conjuguée à l&#39;anticorps anti-lapin à 1:5000 ou un conjugué HRPanticorps anti-souris de d à 1:10.000 pendant 1 heure, pour la GFP et la détection HAC1, respectivement. </li><li> Traiter des transferts de Western en utilisant le substrat SuperSignal West Pico Chemiluminescent. </li><li> Utiliser le logiciel de GeneTools pour analyser l&#39;intensité de la bande de la protéine et obtenir la bande quantité calibrée. </li></ol> La production de protéines: (calibrée quantité x dilution de l&#39;échantillon) / quantité d&#39;échantillon chargé) x 4 = mg / kg. Equation: Production de protéines (P), la quantité calibrée (C), la dilution de l&#39;échantillon (D) et la quantité de l&#39;échantillon chargé (S). 6. Zymogramme Assay <ol><li> N. collecter pBID4-LicKM infiltré benthamiana échantillons de tissus aléatoire. </li><li> Extraire les protéines en utilisant les mêmes procédés décrits ci-dessus pour l&#39;analyse Western blot et ensuite analyser par 10% de SDS-PAGE à 0,1% lichénane inclus dans les gels. </li><li> Après électrophorèse, les gels de lavage deux fois pendant 10 min chacune dans un tampon de lavage (100 mM Tris-HCl [pH 8,0] et 0,1% de Triton X-100), Puis les incuber dans du tampon de lavage à 65 ° C pendant 1 heure. </li><li> Après incubation, éliminer le tampon de lavage et colorer les gels avec 0,5% de rouge Congo pendant 5 min à température ambiante. </li><li> Rincer les gels dans l&#39;eau Milli-Q trois fois pendant 10 minutes à chaque fois, et ajouter 1 M de NaCl à visualiser l&#39;activité lichénase. La protéine de lichenase bactérienne purifiée a été utilisée comme contrôle positif pour l&#39;activité enzymatique. </li></ol> 7. GFP Imaging <ol><li> Effectuer une détection visuelle de la fluorescence GFP dans les plantes entières transformées de façon transitoire en utilisant une lampe UV à grande longueur d&#39;onde qui s&#39;est tenue à la main. </li><li> Photo transitoire transformé plantes avec un appareil photo numérique à travers un jaune 8, ES 52 filtre (temps d&#39;exposition, 15 sec). </li><li> Obtenir des images de Western blot analyse en utilisant le logiciel GeneSnap sur un GeneGnome et quantifier les résultats en utilisant le logiciel de GeneTools, avec une courbe d&#39;étalonnage basée sur la norme de la GFP purifiée. </li><li> Quantifier la protéine HAC1 en utilisant une courbe d&#39;étalonnage sur la base de la purificationed HAC norme de protéine à partir de la souche A/Indonesia/05/05 de virus de la grippe. </li><li> Calculer les valeurs moyennes de 3 à 4 répétitions pour toutes les expériences. </li></ol>

Nous n&#39;avons rien à communiquer.

Dans cette étude, nous avons mis au point un protocole de agroinfiltration simple routine production de protéines transitoire en espèces Nicotiana sélectionnés à l&#39;aide des souches d&#39;Agrobacterium portant le vecteur de lancement. En outre, nous avons identifié les conditions optimales pour obtenir le niveau de production plus élevé de protéines recombinantes dans le système d&#39;expression de plante transitoire. Vide infiltration de A. tumefaciens GV3101 dilué héberger les pBID4 vecteur de lancement en N. benthamiana, N. excelsiana et N. excelsior donné lieu à des niveaux plus élevés de production de protéine cible dans les 7 dpi rapport à d&#39;autres espèces végétales, comme Pisum sativum infiltré avec GV3101 hébergement Alfalfa mosaic virus - ou Cucumber mosaic vecteurs à base de virus exprimant le gène rapporteur GFP sous le promoteur 35S 41, ou Lactuca sativa, Solanum siconpersicum et Arabidopsis thaliana infiltré avec la souche de A. C58C1 tumefaciens portant le gène rapporteur de la bêta-glucuronidase 57. N. benthamiana et N. excelsiana était facile de passer l&#39;aspirateur s&#39;infiltrer à 50 mbar pour 30-60 sec, avec 90-95% d&#39;efficacité de l&#39;infiltration. Le reste 5 à 10% de la surface foliaire n&#39;a pas été infiltré à cause de certaines feuilles de flottement sur ​​la surface de la suspension d&#39;Agrobacterium pendant l&#39;application du vide. Étant donné que le vecteur de lancement a la capacité de cellule à cellule mouvement 18, l&#39;accumulation de la protéine transitoire se produit en feuilles entières ainsi que des pétioles à 7 dpi. À 10 dpi, la production de GFP estimée était légèrement plus faible parce que le vecteur d&#39;expression pBID4 est capable de se déplacer de cellule à cellule, mais pas de se déplacer de manière systémique 18; Par conséquent, les feuilles nouvellement cultivées ne contiennent pas le vecteur et ne contribuent pas à la production de cible. En outre, la dégradation de la protéine recombinante dans le temps may contribuer à la teneur en protéines réduite à 10 dpi. Nos résultats ont montré que l&#39;infiltration de l&#39;A. niveaux élevés tumefaciens souche GV3101 médiation de la production de protéine transitoire dans N. benthamiana. En outre, la protéine cible peut être conçue sous forme de fusions N-terminales, C-terminales ou internes de lichénase (LicKM), β-1 ,3-1 ,4-glucanase, qui est une enzyme thermostable à partir de Clostridium thermocellum et confère une stabilité thermique à un grand nombre cible protéine de fusion 18. Infiltration de N. benthamiana avec A. tumefaciens souches de type sauvage (AT6, AT10 et at77) hébergeant le gène d&#39;intérêt suscité symptômes bénins ou graves: curling de feuille, pétiole allongement, et le curling. Pas de symptômes pathologiques ont été observés dans N. benthamiana infiltrée par la souche de laboratoire GV3101 hébergeant vide pBID4 vecteur, tandis que certains gènes insérés dans pBID4 et transformés en laboratoire des souches GV3101, C58C1 ou LBA4404 suscité des réponses nécrotiques doux et feuilleschlorose / jaunissement des symptômes dans les régions infiltrées de feuilles. Symptômes nécrotiques causées par type sauvage Agrobacterium ou souches désarmés dans solanacées ont été signalés auparavant 56,57. La réponse nécrotique peut résulter de facteurs de virulence du système de sécrétion de type III, les protéines bactériennes transférées à la cellule végétale par le système de sécrétion de type IV, et / ou de la sensibilité à la flagelline de 58 à 60. Nous avons trouvé que la production transitoire de protéines hétérologues peut également susciter la pathogénicité et une réaction d&#39;hypersensibilité à l&#39;usine infiltré feuilles. De nombreux chercheurs ont rapporté que agroinfiltration d&#39;espèces végétales différentes avec des vecteurs binaires de plantes produites jusqu&#39;à 5-20 fois plus hauts niveaux de production de protéine transitoire par rapport à des plantes transformées de façon stable avec 28,57. Nos données montrent que N. benthamiana infiltré avec GV3101 hébergeant pBID4-GFP exprimées de manière transitoire un niveau élevé de GFP, qui est similaire à la production de GFP consigné pourN. benthamiana infiltrée avec des agrobactéries portant le vecteur viral PICH-GFPSYS (jusqu&#39;à 80% des protéines solubles totales) 44. Agroinfiltration utilisant notre vecteur de lancement a donné lieu à une forte production de la protéine thermostable de LicKM, 50 fois supérieure à celle observée en utilisant un plasmide binaire standard 18. Afin de tester l&#39;infectivité de A. tumefaciens et la stabilité du vecteur de lancement, nous infiltré un plat de N. benthamiana toutes les heures pendant jusqu&#39;à 8 heures en utilisant la même culture diluée dans de l&#39;eau Milli-Q de GV3101 hébergeant le plasmide pBID4-GFP. Nos données ont montré que la souche GV3101 est efficace infectieux pendant au moins 8 heures et pBID4 (le vecteur de lancement) est très stable au cours de l&#39;heure-longue infiltration 8. Stock de glycérol de souche GV3101 hébergeant le vecteur de lancement pBID4-HAC1 (banque de cellules) stockés à -80 ° C a été montré pour être très stable pendant trois ans sans changements dans prote transitoirede la production dans les usines infiltrés. plantes de N. benthamiana cultivés dans des conditions optimales et entre 35 et 42 jours après le semis étaient optimales pour le vide expression transitoire de gènes infiltration médiation 40. Plantes jeunes (âgés de 3-4 semaines) ne peuvent pas être infiltrés entièrement à cause de feuilles flottant à la surface de cellules en suspension et des dommages aux tissus des effets mécaniques de l&#39;application d&#39;un vide. Dans les installations de plus de 45 jours, N. benthamiana étape boulonnage, dans les conditions optimales de lumière utilisés, le niveau d&#39;expression transitoire est faible. Moléculaires des composés de faible poids phénoliques (acétosyringone) et monosaccharaides (glucose) sont connus pour induire gènes vir dans A. tumefaciens 55,61. En outre, l&#39;infiltration de N. benthamiana avec le vecteur binaire pCAMBIA (gfp), en présence d&#39;acétosyringone à des concentrations de 50 à 600 pM a montré une légère augmentation transitoirel&#39;expression du gène 40. Nous avons étudié l&#39;effet de différentes concentrations de glucose et acétosyringone dans notre système par l&#39;ajout de ces composés aux cultures GV3101 hébergeant pBID4-GFP dans le MMA pendant 3 heures, et n&#39;avons trouvé aucune différence dans l&#39;expression de la GFP. Fait intéressant, les cultures GV3101 hébergeant pBID4-GFP et dilué dans de l&#39;eau Milli-Q à un A 600 de 0,5 et infiltrés sans l&#39;induction du gène vir ont exprimé les mêmes quantités de GFP que ceux infiltrés avec des cultures induites. A. gène vir tumefaciens (s) pourrait être induite par des composés phénoliques de plantes (acétosyringone et de l&#39;acide sinapinique) et monosaccharaides végétales (glucose et fructose) présents dans le tissu foliaire. Par conséquent, nous supposons que des niveaux similaires d&#39;expression de GFP en présence ou en l&#39;absence de exogènes inducteurs de gènes vir peut être le résultat de l&#39;effet de cytoplasmiques inducteurs de gènes vir présents lors de la réplication du vecteur de lancement exprimant la GFP dans des cellules végétales. N. benthamiana a été utilisée comme hôte pour la production du modèle de protéine transitoire 49. Toutefois, le rendement relativement faible de la biomasse de N. benthamiana entrave son application pour la production à grande échelle de protéines recombinantes. L&#39;hôte optimale doit combiner un haut niveau d&#39;expression transitoire, la croissance facile dans une serre, et être sensibles à Agrobacterium infiltration 2. Pour sélectionner un autre hôte, nous infiltré deux espèces de Nicotiana (N. de benthamiana et N. excelsior) de type sauvage différents et un N. hybride excelsiana (N. benthamiana × N. excelsior) avec le A. tumefaciens souche GV3101 hébergeant le plasmide pBID4-GFP. Parmi ces trois espèces, le niveau d&#39;expression de la GFP a été légèrement supérieure à N. benthamiana. N. plantes excelsior ont montré la difficulté à agroinfiltration à vide en raison de leurs feuilles coriaces, et N. excelsianaproduit environ deux fois plus de biomasse dans les mêmes conditions de croissance. La production transitoire de la GFP à 7 dpi est relativement similaire à N. benthamiana et N. excelsiana. Par conséquent, N. excelsiana peut y avoir une multitude de plus adapté pour la production de protéine recombinante. transitoire production de protéine à médiation par Agrobacterium est limitée par PTGS 26, qui peut être surmontée par la co-expression de le gene silencing suppresseurs d&#39;origine du virus de la plante 62. La production de protéine transitoire a été précédemment montré pour être améliorée de 50 fois en présence de la protéine p19 de TBSV, qui inhibe la PTGS dans les tissus infiltrés 34. Dans notre étude, nous avons évalué l&#39;effet de deux suppresseurs de silencing virales (p19 et p23) séparément co-infiltrées avec le vecteur de lancement pBID4-HAC1. Le co-infiltration de ces suppresseurs de silencing semblait avoir peu d&#39;influence sur l&#39;expression transitoire de HAC1, avec seulement une légère augmentation HAC1l&#39;accumulation de la protéine (15-25%) en présence de p23 co-infiltrée ou p19. Pour influer positivement sur ​​la production de protéines, peuvent avoir besoin d&#39;être spécifiquement sélectionnée pour être efficace pour les espèces végétales ciblées et vecteur viral 63 suppresseurs de silencing. TMV hélicase a un suppresseur de l&#39;activité RNA silencing 64,65. Nos données confirment cette observation en tant que co-infiltration de p23 ou p19 avec pBID4-HAC1 entraîné aucune augmentation de la GFP ou une légère augmentation de la production de protéines transitoire de HAC1. En conclusion, nous avons modifié et optimisé plante et des conditions de croissance d&#39;Agrobacterium et l&#39;amélioration de l&#39;efficacité de l&#39;infiltration sous vide. Cette technologie nous a permis de croître et de s&#39;infiltrer dans des centaines de kilogrammes de matière végétale en quelques heures. Nous avons automatisé avec succès la technique d&#39;expression transitoire de l&#39;usine de production de vaccins à haut débit à l&#39;échelle industrielle dans les bonnes pratiques de fabrication (cGMP) Acceptables. Pour plus d&#39;informations about automatisation et l&#39;utilisation du système d&#39;installation transitoire de protéines de production pour la production de protéines recombinantes, y compris les candidats vaccins sous-unitaires, dans des conditions cGMP, le lecteur se reportera au site Web <a href="http://fhcmb.org/">www.fhcmb.org/</a> .

Les plantes sont maintenant reconnus comme une plate-forme sûre, fiable, évolutive et économique pour la production de produits biopharmaceutiques recombinants hétérologues et des protéines industrielles 1-3 et ont des avantages importants par rapport aux systèmes d&#39;expression de cellules microbiennes et animales 4. Les plantes sont capables d&#39;exprimer des protéines correctement repliées avec des modifications post-traductionnelles, notamment des anticorps multimères assemblés 5-7. Plusieurs protéines recombinantes pharmaceutiques d&#39;origine végétale sont en cours d&#39;évaluation clinique 8. Cela comprend des vaccins spécifiques au patient recombinants idiotype (scFv) pour le traitement du lymphome non hodgkinien 9, pandémie base hémagglutinine et saisonniers candidats vaccins contre la grippe 10,11 (Cummings et al., Soumis à des vaccins), anti-Streptococcus antigène de surface je / anticorps II pour le traitement de la carie dentaire 12, et de l&#39;insuline humaine pour le traitement du diabète 13. En outre, reco humaineglucocérébrosidase mbinant pour la thérapie de remplacement enzymatique chez les patients atteints de la maladie de Gaucher a été approuvé en Israël et aux États-Unis et il est prévu dans le cadre du programme d&#39;accès élargi à l&#39;extérieur des États-Unis 14,15. Des protéines hétérologues peuvent être produites dans transformée de manière stable (ou transplastomique transgénique) ou des plantes transformées de façon transitoire. La production de protéine transitoire offre plusieurs avantages par rapport à la production dans les plantes transgéniques, y compris le court laps de temps pour obtenir l&#39;expression et l&#39;accumulation 16, et peut être réalisé en introduisant des vecteurs binaires bactérienne ou végétale recombinante vecteurs viraux dans les tissus végétaux 4. Le système d&#39;expression transitoire la plus avancée est basée sur l&#39;utilisation de «vecteurs de lancement» qui associent des composants de virus de plantes et des plasmides binaires, et sont livrées par agro-infiltration 17,18. Agroinfiltration d&#39;un vecteur de lancement sur ​​la base de virus de la mosaïque du tabac (TMV) a été appliquée avec succès au laboratoirel&#39;échelle pour produire des antigènes de vaccins contre des pathogènes tels que le virus du papillome humain 19, 20 Yersinia pestis, virus influenza A 21,22, Bacillus anthracis 23, et le virus de la variole dans 24 N. benthamiana feuilles. expression transitoire à médiation par Agrobacterium est également un procédé prometteur pour la production simultanée de multiples protéines 2,25-27. Par exemple, les systèmes d&#39;expression transitoire de plantes ont été utilisées pour produire des anticorps spécifiques de la tumeur recombinants 28,29, un anticorps recombinant dirigé contre le récepteur glycosylé epidermal growth factor 30, et un anticorps monoclonal spécifique de l&#39;antigène protecteur 31,32 anthrax. Co-infiltration de plants de Nicotiana benthamiana avec un gène cible et un suppresseur de résultats d&#39;inactivation de gène dans une expression accrue de la protéine cible 33,34. Agroinfiltration est une méthode courante pour introdu uniformémentCing bactéries hébergeant un gène d&#39;intérêt dans des tissus végétaux 35-37. Vide infiltration d&#39;Agrobacterium pour l&#39;expression transitoire de gènes dans plante intacte feuilles est une méthode rapide, évolutive et utile pour la production de protéines étrangères sans la nécessité de produire des plantes transgéniques 38-41. Pendant agroinfiltration à vide, les plantes sont retournées à l&#39;envers et les parties aériennes immergés dans Agrobacterium suspension. Ensuite, on applique le vide causant des gaz à évacuer des espaces intercellulaires feuille par les stomates. Rapid libération re-pressurisation suivante des résultats de vide dans l&#39;infusion de la suspension d&#39;Agrobacterium dans la feuille. À la suite de l&#39;infiltration sous vide d&#39;agrobactéries, les plantes sont en outre cultivées et l&#39;expression de la cible est surveillée. Les plus hauts niveaux d&#39;expression de cible sont généralement observées 2-3 jours après l&#39;infiltration (dpi) avec un vecteur binaire et 4-7 dpi avec un vecteur de lancement, après quoi le niveau d&#39;expression généralement dimi17,18,42-45 session. Agrobacterium tumefaciens est le véhicule le plus largement utilisé pour délivrer un gène d&#39;intérêt dans une plante pour la production de protéines. Agroinfiltration fonctionne exceptionnellement bien en N. benthamiana mais relativement peu dans la plupart des autres plantes, y compris Arabidopsis thaliana 46. Dans cette étude, nous avons développé une méthode simple, efficace et économique pour la production de protéines transitoire dans 5-6 semaines, âgé de N. benthamiana en utilisant A. tumefaciens infiltration. L&#39;inconvénient majeur de la mise à l&#39;échelle industrielle de la technique de centrifugation est agro-infiltration de bactéries récoltées et remise en suspension du culot bactérien dans un milieu contenant du 4&#39;-hydroxy-3 &#39;, 5&#39;-diméthoxyacétophénone (acétosyringone), les monosaccharides, et 2 - (N-morpholino) acide éthanesulfonique (MES) en mémoire tampon pour l&#39;induction des gènes vir. Nous avons été en mesure de résoudre ces problèmes par l&#39;optimisation de la Agrobacterium </em&gt; croissance dans du milieu AB (milieu minimal) suivie directement par dilution dans de l&#39;eau Milli-Q et par le contrôle de la durée et des conditions d&#39;infiltration. Nous avons également comparé la production de protéine cible dans l&#39;N. type sauvage espèce tabac hôte benthamiana et N. laine de bois, ainsi que dans hybride N. excelsiana.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="792">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Nicotiana benthamiana</td>
			<td style="width:221px;">Tobacco Germplasm Collection, Crop Science Dept., North Carolina State University</td>
			<td style="width:119px;">PI 555478 TW16</td>
			<td style="width:236px;">Infiltration</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Nicotiana excelsior</td>
			<td style="width:221px;">Tobacco Germplasm Collection, Crop Science Dept., North Carolina State University</td>
			<td style="width:119px;">PI 555685 TW47</td>
			<td style="width:236px;">Infiltration</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Nicotiana excelsiana</td>
			<td style="width:221px;">Dr. Wayne Fitzmaurice, Large Scale Biology Corporation, Vacaville, CA</td>
			<td style="width:119px;">LSBC EBA 042304.02</td>
			<td style="width:236px;">Infiltration</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Vacuum skid</td>
			<td style="width:221px;">Abbas, Ashland, MA</td>
			<td style="width:119px;">Custom made</td>
			<td style="width:236px;">Plant infiltration</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rockwool</td>
			<td style="width:221px;">Grodan Inc., Ontario, Canada</td>
			<td style="width:119px;">AO 50/40</td>
			<td style="width:236px;">Hydroponic media for growing plant</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">2-(N-Morpholino) ethanesulfonic acid</td>
			<td style="width:221px;">Acros Organics, Thermo Fisher Scientific&#160; 
			NJ</td>
			<td style="width:119px;">172595000</td>
			<td style="width:236px;">Buffer</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Murashige &#38; Skoog salt (MS salt)</td>
			<td style="width:221px;">Phyto Technology Lab</td>
			<td style="width:119px;">M524</td>
			<td style="width:236px;">Tissue culture media</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Acetosyringone</td>
			<td style="width:221px;">Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td style="width:119px;">D134406-5G</td>
			<td style="width:236px;">Agrobacterium induction</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Immobilon-P transfer membrane</td>
			<td style="width:221px;">Millipore, Billerica, MA</td>
			<td style="width:119px;">IPVH00010</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">I-block</td>
			<td style="width:221px;">Applied Biosystems, Foster City, CA</td>
			<td style="width:119px;">T2015</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Rabbit polyclonal anti-GFP antiserum&#160;</td>
			<td style="width:221px;">Washington Biotechnology, Baltimore, MD&#160;&#160;&#160;&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Mouse anti&#8211;poly-histidine monoclonal antibody</td>
			<td style="width:221px;">Qiagen GmbH, Hilden</td>
			<td style="width:119px;">34670</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Horseradish peroxidase-conjugated anti-rabbit antibody&#160;</td>
			<td style="width:221px;">Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA</td>
			<td style="width:119px;">111-035-003</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">Horseradish peroxidase-conjugated anti-mouse antibody</td>
			<td style="width:221px;">Jackson ImmunoResearch, West Grove, PA</td>
			<td style="width:119px;">115-035-003</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">SuperSignal&#174; West Pico chemiluminescent substrate</td>
			<td style="width:221px;">Thermo Scientific Pierce, Rockford, IL</td>
			<td style="width:119px;">34078</td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Lichenan (1-3: 1-4-beta-D-glucan)</td>
			<td style="width:221px;">Megazyme, Bray, Co. Wicklow, Ireland&#160;</td>
			<td style="width:119px;">P-LICHN</td>
			<td style="width:236px;">Lichenase Activity</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Congo Red&#160;</td>
			<td style="width:221px;">Sigma-Aldrich, St. Louis, MO</td>
			<td style="width:119px;">C6277&#160;</td>
			<td>Gel staining</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Digital camera&#160;</td>
			<td style="width:221px;">Olympus, Center Valley, PA</td>
			<td style="width:119px;">C-8080</td>
			<td>Chemiluminescence imaging</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">GeneGnome</td>
			<td style="width:221px;">Syngene, Frederick, MD</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Chemiluminescence imaging&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">GFP standard&#160;</td>
			<td style="width:221px;">Made in house&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td>Chemiluminescence imaging&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Plant fertilizer solution</td>
			<td style="width:221px;">Griffin Greenhouse &#38; Nursery Supplies, Newark, DE</td>
			<td style="width:119px;">67-23-20</td>
			<td>Plant growing</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Lichenase Standard</td>
			<td style="width:221px;">Purified in house&#160;</td>
			<td style="width:119px;"></td>
			<td style="width:236px;">Western blotting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">MicroPulser Electroporator</td>
			<td style="width:221px;">BioRad, Hercules, CA&#160;</td>
			<td>165-2100</td>
			<td>Agrobacterium transformation&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

optimization and utilization of agrobacterium-mediated transient protein production in nicotiana

transitoire production de protéine à médiation par Agrobacterium dans des plantes est une approche prometteuse pour produire des antigènes de vaccins et de protéines thérapeutiques au sein d&#39;une courte période de temps. Cependant, cette technologie ne fait que commencer à être appliquée à la production à grande échelle comme de nombreux obstacles technologiques à grande échelle sont maintenant surmonter. Ici, nous démontrons une méthode simple et reproductible pour la production de protéines transitoire à l&#39;échelle industrielle basée sur l&#39;infiltration sous vide de plantes Nicotiana avec Agrobacteria vecteurs porteurs de lancement. Optimisation de la culture d&#39;Agrobacterium en milieu AB permet dilution directe de la culture bactérienne dans l&#39;eau Milli-Q, ce qui simplifie le processus d&#39;infiltration. Parmi les trois espèces testées de Nicotiana, N. excelsiana (N. benthamiana × N. excelsior) a été choisi comme l&#39;hôte le plus prometteur en raison de la facilité d&#39;infiltration, de haut niveau de la production de protéine rapporteur, et environ deux-fancienne production de biomasse supérieure dans des conditions environnementales contrôlées. L&#39;induction d&#39;Agrobacterium hébergeant pBID4-GFP (virus de la mosaïque du tabac à base) en utilisant des produits chimiques tels que l&#39;acétosyringone et monosaccharide n&#39;a eu aucun effet sur ​​le niveau de production de protéines. Infiltrant plante sous 50 à 100 mbar pendant 30 ou 60 secondes a donné lieu à environ 95% de l&#39;infiltration des tissus foliaires de plantes. Infiltration avec la souche de laboratoire d&#39;Agrobacterium GV3101 a montré la production de protéines plus élevé par rapport à des souches de laboratoire agrobactéries LBA4404 et C58C1 et de type sauvage Agrobacteria souches at6, AT10, at77 et A4. La co-expression d&#39;un virus RNA silencing suppresseur, p23 ou p19, dans N. benthamiana a entraîné une accumulation plus tôt et la production accrue (15-25%) de la protéine cible (hémagglutinine du virus de la grippe).

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Optimization and Utilization of Agrobacterium-mediated Transient Protein Production in Nicotiana

La production de protéines dans les plantes de Nicotiana transitoire basée sur l&#39;infiltration sous vide avec Agrobacteria transportait des vecteurs de lancement (virus de la mosaïque à base de tabac) est une approche rapide et économique pour produire des antigènes de vaccins et de protéines thérapeutiques. Nous avons simplifié la procédure et amélioré l&#39;accumulation de cible en optimisant les conditions de culture de bactéries, la sélection des espèces hôtes, et co-introduction de RNA silencing suppresseurs.

Optimisation et l&#39;utilisation des<em&gt; Agrobacterium</em&gt; Médiée par la production de protéines transitoire dans<em&gt; Nicotiana</em

Agrobacterium-mediated transient protein production in plants is a promising approach to produce vaccine antigens and therapeutic proteins within a short ...

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