Strategies for the production of cationic α-helical antimicrobial peptides in plant biofactories

Abstract

Antimicrobial Peptides have strong interest as a novel class of antimicrobial agents in the phytosanitary field. This Thesis focuses on the development of strategies to produce of BP100 derivatives (BP100ders) in genetically modified (GM) rice plant biofactories. The production of certain BP100ders using a strong constitutive promoter was toxic to the host plant and, impairing its viability. That phytotoxicity to the host was directly linked to the haemolytic activity of BP100ders. Transgenic plants were obtained that produced these peptides with yields up to 0.5% total soluble protein and retaining their antimicrobial activity. Through fusion to the DsRed fluorescent tag allowed tracing recombinant BP100ders in plants observing the accumulation in large vesicles derived from the endoplasmic reticulum. Through a strategy based on inducible promoters, particularly heat-shock, we showed that recombinant phytotoxic peptides can be produced in GM plants by using promoters that have minimal activities during transformation and regeneration of GM plants

Els pèptids antimicrobians són de gran interès com una nova classe d'agents antimicrobians en el camp fitosanitari. Aquesta Tesi se centra en el desenvolupament d’estratègies per a la producció de BP100ders en plantes d'arròs modificades genèticament (MG) com a biofactoria. La producció d’alguns BP100ders sota el control d’un promotor constitutiu fort va ser tòxica per la planta. Aquesta fitotoxicitat estava directament relacionada amb l'activitat hemolítica del pèptid. Es van obtenir plantes MG que els produeixen amb uns rendiments de 0,5% de proteïna soluble total i conservant l’activitat antimicrobiana. Mitjançant fusió amb la proteïna fluorescent DsRed es va observar l'acumulació dels BP100ders recombinants en grans vesícules derivades del reticle endoplasmàtic. Mitjançant l'estratègia basada en l'ús de promotors induïbles, concretament per temperatures elevades, es va demostrar que els pèptids fitotòxics poden ser produïts en plantes MG si els transgens que els codifiquen estan regulats per promotors amb una activitat basal mínima