Published November 9, 2017
| Version v1
Publication
Open
Successful production of the potato antimicrobial peptide Snakin-1 in baculovirus-infected insect cells and development of specific antibodies
Creators
- 1. National Agricultural Technology Institute
- 2. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
- 3. National University of Mar del Plata
Description
Snakin-1 (StSN1) is a broad-spectrum antimicrobial cysteine-rich peptide isolated from Solanum tuberosum. Its biotechnological potential has been already recognized since it exhibits in vivo antifungal and antibacterial activity. Most attempts to produce StSN1, or homologous peptides, in a soluble native state using bacterial, yeast or synthetic expression systems have presented production bottlenecks such as insolubility, misfolding or low yields. In this work, we successfully expressed a recombinant StSN1 (rSN1) in Spodoptera frugiperda (Sf9) insect cells by optimizing several of the parameters for its expression in the baculovirus expression system. The recombinant peptide lacking its putative signal peptide was soluble and was present in the nuclear fraction of infected Sf9 cells. An optimized purification procedure allowed the production of rSN1 that was used for immunization of mice, which gave rise to polyclonal antibodies that detect the native protein in tissue extracts of both agroinfiltrated plants and stable transgenic lines. Our results demonstrated that this system circumvents all the difficulties associated with recombinant antimicrobial peptides expression in other heterologous systems. The present study is the first report of a successful protocol to produce a soluble Snakin/GASA peptide in baculovirus-infected insect cells. Our work demonstrates that the nuclear localization of rSN1 in insect cells can be exploited for its large-scale production and subsequent generation of specific anti-rSN1 antibodies. We suggest the use of the baculovirus system for high-level expression of Snakin/GASA peptides, for biological assays, structural and functional analysis and antibody production, as an important step to both elucidate their accurate physiological role and to deepen the study of their biotechnological uses.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
Snakin -1 (StSN1) هو ببتيد واسع الطيف غني بالسيستين مضاد للميكروبات معزول عن Solanum tuberosum. وقد تم بالفعل التعرف على إمكاناتها التكنولوجية الحيوية لأنها تظهر في النشاط الحي المضاد للفطريات والمضاد للبكتيريا. أدت معظم محاولات إنتاج StSN1، أو الببتيدات المتماثلة، في حالة أصلية قابلة للذوبان باستخدام أنظمة التعبير البكتيري أو الخميرة أو الاصطناعية إلى اختناقات في الإنتاج مثل عدم الذوبان أو الطي الخاطئ أو الغلة المنخفضة. في هذا العمل، نجحنا في التعبير عن StSN1 المؤتلف (rSN1) في خلايا حشرة Spodoptera frugiperda (Sf9) من خلال تحسين العديد من المعلمات للتعبير عنها في نظام التعبير عن الفيروس العصبوني. كان الببتيد المؤتلف الذي يفتقر إلى ببتيد الإشارة المفترض قابل للذوبان وكان موجودًا في الجزء النووي من خلايا Sf9 المصابة. سمح إجراء التنقية الأمثل بإنتاج rSN1 الذي تم استخدامه لتحصين الفئران، مما أدى إلى ظهور أجسام مضادة متعددة النسيلة تكتشف البروتين الأصلي في مستخلصات الأنسجة لكل من النباتات المتسللة زراعيًا والخطوط المعدلة وراثيًا المستقرة. أظهرت نتائجنا أن هذا النظام يتحايل على جميع الصعوبات المرتبطة بتعبير الببتيدات المضادة للميكروبات المؤتلفة في أنظمة غير متجانسة أخرى. الدراسة الحالية هي أول تقرير لبروتوكول ناجح لإنتاج ببتيد Snakin/GASA القابل للذوبان في الخلايا الحشرية المصابة بالفيروس العصوي. يوضح عملنا أنه يمكن استغلال التوطين النووي لـ rSN1 في الخلايا الحشرية لإنتاجه على نطاق واسع والتوليد اللاحق لأجسام مضادة محددة لـ rSN1. نقترح استخدام نظام baculovirus للتعبير عالي المستوى عن ببتيدات Snakin/GASA، للمقايسات البيولوجية والتحليل الهيكلي والوظيفي وإنتاج الأجسام المضادة، كخطوة مهمة لتوضيح دورها الفسيولوجي الدقيق وتعميق دراسة استخداماتها التكنولوجية الحيوية.Translated Description (French)
Snakin-1 (StSN1) est un peptide antimicrobien à large spectre riche en cystéine isolé de Solanum tuberosum. Son potentiel biotechnologique a déjà été reconnu puisqu' il présente une activité antifongique et antibactérienne in vivo. La plupart des tentatives de production de StSN1, ou de peptides homologues, à l'état natif soluble à l'aide de systèmes d'expression bactériens, de levures ou synthétiques ont présenté des goulots d'étranglement de production tels que l'insolubilité, le mauvais repliement ou de faibles rendements. Dans ce travail, nous avons exprimé avec succès un StSN1 recombinant (rSN1) dans des cellules d'insectes Spodoptera frugiperda (Sf9) en optimisant plusieurs des paramètres de son expression dans le système d'expression du baculovirus. Le peptide recombinant dépourvu de son peptide signal putatif était soluble et présent dans la fraction nucléaire des cellules Sf9 infectées. Une procédure de purification optimisée a permis la production de rSN1 qui a été utilisé pour l'immunisation des souris, ce qui a donné lieu à des anticorps polyclonaux qui détectent la protéine native dans les extraits tissulaires des plantes agroinfiltrées et des lignées transgéniques stables. Nos résultats ont démontré que ce système contourne toutes les difficultés associées à l'expression de peptides antimicrobiens recombinants dans d'autres systèmes hétérologues. La présente étude est le premier rapport d'un protocole réussi pour produire un peptide soluble Snakin/GASA dans les cellules d'insectes infectées par le baculovirus. Nos travaux démontrent que la localisation nucléaire de rSN1 dans les cellules d'insectes peut être exploitée pour sa production à grande échelle et la génération ultérieure d'anticorps anti-rSN1 spécifiques. Nous suggérons l'utilisation du système baculovirus pour l'expression de haut niveau des peptides Snakin/GASA, pour les dosages biologiques, l'analyse structurelle et fonctionnelle et la production d'anticorps, comme une étape importante à la fois pour élucider leur rôle physiologique précis et pour approfondir l'étude de leurs utilisations biotechnologiques.Translated Description (Spanish)
Snakin-1 (StSN1) es un péptido antimicrobiano de amplio espectro rico en cisteína aislado de Solanum tuberosum. Su potencial biotecnológico ya ha sido reconocido ya que exhibe actividad antifúngica y antibacteriana in vivo. La mayoría de los intentos de producir StSN1, o péptidos homólogos, en un estado nativo soluble utilizando sistemas de expresión bacterianos, de levadura o sintéticos han presentado cuellos de botella de producción tales como insolubilidad, mal plegamiento o bajos rendimientos. En este trabajo, expresamos con éxito una StSN1 recombinante (rSN1) en células de insecto Spodoptera frugiperda (Sf9) optimizando varios de los parámetros para su expresión en el sistema de expresión de baculovirus. El péptido recombinante que carecía de su supuesto péptido señal era soluble y estaba presente en la fracción nuclear de las células Sf9 infectadas. Un procedimiento de purificación optimizado permitió la producción de rSN1 que se utilizó para la inmunización de ratones, lo que dio lugar a anticuerpos policlonales que detectan la proteína nativa en extractos tisulares tanto de plantas agroinfiltradas como de líneas transgénicas estables. Nuestros resultados demostraron que este sistema evita todas las dificultades asociadas con la expresión de péptidos antimicrobianos recombinantes en otros sistemas heterólogos. El presente estudio es el primer informe de un protocolo exitoso para producir un péptido Snakin/gasa soluble en células de insecto infectadas con baculovirus. Nuestro trabajo demuestra que la localización nuclear de rSN1 en células de insectos puede explotarse para su producción a gran escala y la posterior generación de anticuerpos anti-rSN1 específicos. Sugerimos el uso del sistema de baculovirus para la expresión de alto nivel de péptidos Snakin/gasa, para ensayos biológicos, análisis estructurales y funcionales y producción de anticuerpos, como un paso importante tanto para dilucidar su papel fisiológico preciso como para profundizar en el estudio de sus usos biotecnológicos.Files
s12896-017-0401-2.pdf
Files
(1.1 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:8e4a0752dbee384ee13e67e68d448fce
|
1.1 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الإنتاج الناجح لببتيد البطاطس المضاد للميكروبات Snakin -1 في الخلايا الحشرية المصابة بالفيروس العصبوني وتطوير أجسام مضادة محددة
- Translated title (French)
- Production réussie du peptide antimicrobien de pomme de terre Snakin-1 dans des cellules d'insectes infectées par le baculovirus et développement d'anticorps spécifiques
- Translated title (Spanish)
- Producción exitosa del péptido antimicrobiano de patata Snakin-1 en células de insecto infectadas con baculovirus y desarrollo de anticuerpos específicos
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2767486097
- DOI
- 10.1186/s12896-017-0401-2
References
- https://openalex.org/W1517441840
- https://openalex.org/W1975821399
- https://openalex.org/W1980489026
- https://openalex.org/W1986911604
- https://openalex.org/W1987254408
- https://openalex.org/W1990291110
- https://openalex.org/W2001526112
- https://openalex.org/W2004615594
- https://openalex.org/W2008993701
- https://openalex.org/W2016384668
- https://openalex.org/W2030710378
- https://openalex.org/W2042348092
- https://openalex.org/W2048170428
- https://openalex.org/W2051223300
- https://openalex.org/W2060764828
- https://openalex.org/W2078814085
- https://openalex.org/W2079960970
- https://openalex.org/W2081687853
- https://openalex.org/W2097771231
- https://openalex.org/W2110607067
- https://openalex.org/W2115251993
- https://openalex.org/W2122320900
- https://openalex.org/W2129877426
- https://openalex.org/W2141721821
- https://openalex.org/W2148840301
- https://openalex.org/W2170364423
- https://openalex.org/W2171512559
- https://openalex.org/W2263728946
- https://openalex.org/W2277912195
- https://openalex.org/W2346659251
- https://openalex.org/W2381079701
- https://openalex.org/W2617502597