Biotechnological production of antifungal proteins for crop protection

Els fongs patògens de plantes causen importants pèrdues en les collites, posant en perill la seguretat i qualitat alimentària. Els pèptids antimicrobians (AMPs) mostren una activitat lítica potent i duradora específicament enfront de microorganismes, de manera que tenen un gran potencial com a nous fungicides naturals per al control dels fongs patògens. La seva explotació requereix de sistemes de producció ràpids, eficaços, econòmics i segurs. El principal objectiu d'aquest treball era desenvolupar sistemes de producció sostenibles de AMPs, i la seva caracterització en el control d'infeccions fúngiques per avançar en la seva aplicació en l'agricultura. Les proteïnes antifúngiques (AFPs) secretades per fongs filamentosos són un grup de AMPs rics en cisteïnes, molt estables, actius específicament enfront de fongs. En aquest estudi vam demostrar que les plantes de Nicotiana bentamiana són una excel·lent biofactoria de AFPs mitjançant expressió transitòria usant un nou vector derivat del virus de mosaic del tabac. Utilitzant aquest sistema de producció en plantes, hem produït eficientment dues AFPs molt actives enfront de fongs fitopatògens, la AfpA de Penicillium expansum i la AfpB de Penicillium digitatum. Hem descobert que el compartiment subcel·lular on s'acumulen les AFPs té un impacte important en la producció obtinguda, probablement perquè la seva compartimentació evita la toxicitat cap a les cèl·lules vegetals. Els valors més alts es van obtenir quan les proteïnes es van acumular en els vacúols, aconseguint fins 0,170 mg / g de fulla en el cas de la proteïna més activa AfpA i fins a vuit vegades més per a la AfpB (1,2 mg / g de fulla). També vam demostrar que els extractes crus de plantes que contenen AFP són actius enfront a fongs, sense necessitat de purificar les proteïnes reduint considerablement el processament del material vegetal i els costos de producció. Per tant, el sistema desenvolupat és eficient per a la producció de AFPs, i també és econòmic i segur ja que es basa en plantes. A més, hem desenvolupat un sistema alternatiu per a la producció del pèptid antifúngic PAF102 que prèviament no s'havia pogut produir biotecnològicament. Aquest sistema es basa en acumular el pèptid en les gotes lipídiques (LDs) mitjançant la fusió a una proteïna oleosina de plantes. Mitjançant aquesta estratègia, hem produït PAF102 en llavors d'arròs en quantitats de 20 mg per gram de llavor. No obstant això, la producció en llavors és lenta i per accelerar el procé