Biotechnological production of paclitaxel : studying the regulation of taxane biosinthesis

Abstract

Plant secondary metabolism generates a wide range of molecules, some of them with valuable pharmacological properties. Taxanes are a good example, as since their discovery no other compound has shown their specific pharmacological antineoplastic effect. The limited yield of taxanes from their natural source has stimulated the development of different biotechnological approaches to increase their production. The aim of the present work was to provide new insights into the regulation of taxane biosynthesis and generate new knowledge for application in future rational approaches to enhance taxane biosynthesis. The obtained results point out: (1) the regulator role of BAPT gene in taxane biosynthesis, (2) the methylation of the cis-regulatory element Y-patch as an epigenetic mechanism regulating plant secondary metabolism, (3) the relationship between the transcription factors TSAR2 and BIS2 with taxane-related genes expression, and (4) the TB506 enzyme as suitable candidate to perform the lateral chain hydroxylation step after its selection and in silico characterization.

A partir del metabolismo secundario de las plantas podemos obtener una gran cantidad de moléculas, algunas de ellas con importantes propiedades farmacológicas. Un buen ejemplo son los taxanos, ya que desde su descubrimiento ningún otro compuesto ha mostrado el mismo efecto antineoplásico. La limitada obtención de taxanos a partir de su fuente natural ha motivado el desarrollo de diferentes aproximaciones biotecnológicas con el fin de incrementar su producción. El objetivo de este trabajo fue el de proporcionar nuevas perspectivas en relación a la regulación de su biosintésis, generando nuevo conocimiento que podrá ser aplicado en el desarrollo de aproximaciones racionales. Los resultados obtenidos mostraron que: (1) el gen BAPT lleva a cabo un rol regulador en la ruta biosintética, (2) la metilación en la región Y-patch actúa como regulador epigenético en el metabolismo secundario de plantas, (3) existe una relación entre los factores de transcripción TSAR2 y BIS2 con la expresión de genes involucrados en la síntesis de taxanos y, (4) la enzima TB506 es la candidata idónea para llevar a cabo el paso de hidroxilación de la cadena lateral tras su selección y caracterización in silico.