Temporins: An Approach of Potential Pharmaceutic Candidates

Antimicrobial peptides (AMPs), also known as host defense peptides (HDPs), are small and mostlypolycationic molecules that form part of the innate immune response. There are currently more than3000 experimentally reported AMPs. Particularly, in frogs, the temporin family, have beendiscovered as potential AMPs. The aim of this work is to review the latest publications about thisclass of peptides, discuss their properties and make an update of the last studies and new discoveriesin the field.More than 130 temporins have been identified in this family. The most studied temporins aretemporin A (TA), temporin B (TB) and temporin L (TL). These peptides showed antimicrobialactivity against Gram-negative, Gram-positive bacteria and fungi. Since the discovery of temporinsin 1996, several groups of research isolated different peptides from various species of frogs thatwere included as members of this family. Although antimicrobial activity of many temporins has not been analyzed yet, most of them showed antimicrobial and antifungal activities. Combination ofnanotechnology and AMPs as temporins in different antimicrobial treatments could be a promisingalternative for resistance pathogens. These studies demonstrate that, even with the advancement inscientific research on the composition and antimicrobial activity of temporins, further studies arenecessary to wholly understand their components and mechanisms of action.Fil: Romero, Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal; ArgentinaFil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Martínez Ceron, María Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Camperi, Silvia Andrea. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Giudicessi, Silvana Laura. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentin

Foot-and-Mouth Disease: Optimization, Reproducibility, and Scalability of High-Yield Production of Virus-Like Particles for a Next-Generation Vaccine

Inactivated Foot-and-Mouth Disease (FMD) vaccine has proven to be effective in the control of the disease. However, its production has some disadvantages, including the costly biosafety facilities required for the production of huge amounts of growing live virus, the need of an exhaustive purification process to eliminate non-structural proteins of the virus in the final formulations in order to differentiate infected from vaccinated animals and variable local regulatory restrictions to produce and commercialize the vaccine. Thus, a novel vaccine against FMD that overcome these restrictions is desirable. Although many developments have been made in this regard, most of them failed in terms of efficacy or when considering their transferability to the industry. We have previously reported the use of transient gene expression in mammalian cells to produce FMD virus-like particles (VLPs) as a novel vaccine for FMD and demonstrated the immunogenicity of the recombinant structures in animal models. Here, we report the optimization of the production system by assaying different DNA:polyethylenimine concentrations, cell densities, and direct and indirect protocols of transfection. Also, we evaluated the reproducibility and scalability of the technology to produce high yields of recombinant VLPs in a cost-effective and scalable system compatible with industrial tech-transfer of an effective and safe vaccine.Estación Experimental Agropecuaria BarilocheFil: Mignaqui, Ana Clara. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Estación Experimental Agropecuaria Bariloche. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Ferella, Alejandra. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas; ArgentinaFil: Cass, Brian. Human Health Therapeutics Research Center, National Research Council Canada; CanadáFil Mukankurayija, Larissa. Human Health Therapeutics Research Center, National Research Council Canada; CanadáFil: L’Abbé, Denis. Human Health Therapeutics Research Center, National Research Council Canada; CanadáFil: Bisson, Louis. Human Health Therapeutics Research Center, National Research Council Canada; CanadaFil: Sánchez, Cintia. Biogénesis-Bagó; ArgentinaFil: Scian, Romina. Biogénesis-Bagó; ArgentinaFil: Cardillo, Sabrina Beatriz. Biogénesis-Bagó; ArgentinaFil: Durocher, Yves. Human Health Therapeutics Research Center, National Research Council Canada; CanadáFil: Wigdorovitz, Andres. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA). Instituto de Virología e Innovaciones Tecnológicas; Argentin

Producción de antraquinonas por cultivo in vitro de suspensiones celulares y raíces transformadas de Rubia tinctorum: un modelo para la enseñanza en el estudio de bioprocesos por cultivo de tejidos de plantas

El cultivo vegetal in vitro es una alternativa atractiva y factible para la producción de metabolitos secundarios. Este tipo de cultivos asegura una producción continua en condiciones controladas, bajo Buenas Prácticas de Fabricación. Estos procesos biotecnológicos constituyen una excelente herramienta para la formación de estudiantes de postgrado. Efectivamente, los estudiantes pueden adquirir experiencia en diferentes áreas, tales como bioquímica vegetal, biología molecular, metabolismo primario y secundario vegetal e ingeniería bioquímica. En este trabajo, la producción de antraquinonas en diferentes cultivos vegetales in vitro de Rubia tinctorum se presenta como un modelo sencillo y versátil para introducir a los estudiantes de postgrado en la producción de metabolitos secundarios vegetales. Los estudiantes pudieron analizar la cinética de formación de biomasa y productos en cultivos en batch de suspensiones y raíces transformadas, evaluando el efecto de la elicitación con metiljasmonato, una estrategia muy conocida utilizada para inducir la producción de metabolitos secundarios en cultivos de células vegetales. Además, se evaluó el efecto de la remoción in situ del producto, ampliamente utilizada en biocatálisis y fermentaciones microbianas. El resultado de las autoevaluaciones reveló que el trabajo en el laboratorio y el subsiguiente análisis de resultados favorecieron la consolidación de conceptos teóricos adquiridos durante los seminarios. En resumen, se presenta un trabajo de laboratorio económico, accesible y robusto, aplicable a estudiantes de cursos de postgrado en diferentes programas de biotecnología vegetal, química e ingeniería bioquímica. Palabras clave: trabajo de laboratorio, aprendizaje práctico, producción de metabolitos secundarios, cultivo de células vegetales, remoción in situ de producto.Plant cell culture bioprocesses constitute an excellent tool for the formation of undergraduate, magister, and Ph.D. students. In fact, students can acquire experience in the field of plant biochemistry and molecular biology; plant primary and secondary metabolism; and biochemical engineering. In the present manuscript, the production of anthraquinones in different plant cell tissue cultures is showed as easy and versatile model to introduce magister students in the field of plant secondary metabolite production. AQs are extracted with ethanol 80% and spectrophotometrically quantified, which also makes it environmentally friendly and easy to manipulate in the laboratory. The students were able to analyse biomass and product formation kinetics in batch suspension and hairy root cultures and evaluate the effect of MeJa elicitation an extended used strategy to trigger secondary metabolite production in plant cell cultures. Moreover, the performance of in situ product removal, which has been extensively used in biocatalyst and microbial fermentations, was evaluated. In summary, an inexpensive, accessible, and robust laboratory work is presented that can be adapted to undergraduate, magister, and/or Ph.D. students´ courses in different plant biology, chemistry, and biochemical engineering programs.Fil: Perassolo, Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Busto, Víctor Daniel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Minoia, Juan Mauricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Cerezo, Julieta. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Smith, María Emilia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Martínez, C. A.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Quevedo, Carla Verónica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Giuletti, A. M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Rodriguez Talou, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentin

Bovine Dendritic Cell Activation, T Cell Proliferation and Antibody Responses to Foot-And-Mouth Disease, Is Similar With Inactivated Virus and Virus Like Particles

Foot-and-mouth disease (FMD) is a highly contagious disease of cloven-hoofed animals that causes severe economic losses in the livestock industry. Currently available vaccines are based on the inactivated FMD virus (FMDV). Although inactivated vaccines have been effective in controlling the disease, they have some disadvantages. Because of these disadvantages, investigations are being made to produce vaccines in low containment facilities. The use of recombinant empty capsids (also referred as Virus Like Particles, VLPs) has been reported to be a promising candidate as a subunit vaccine because it avoids the use of virus in the vaccine production and conserves the conformational epitopes of the virus. Mignaqui and collaborators have produced recombinant FMDV empty capsids from serotype A/ARG/2001 using a scalable technology in mammalian cells that elicited a protective immunity against viral challenge in a mouse model. However, further evaluation of the immune response elicited by these VLPs in cattle is required. In the present work we compare the effect that VLPs or inactivated FMDV has on bovine dendritic cells and the humoral response elicited in cattle after a single vaccination.Fil: Quattrocchi, Valeria. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Bidart, Juan Esteban. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Mignaqui, Ana Clara. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Patagonia Norte. Estación Experimental Agropecuaria San Carlos de Bariloche. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte. Instituto de Investigaciones Forestales y Agropecuarias Bariloche; ArgentinaFil: Ruiz, Vanesa. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Ferella, Alejandra. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Langellotti, Cecilia Ana. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Gammella, Mariela Vanesa. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Ferraris, Sergio Raúl. Universidad Maimónides; ArgentinaFil: Carrillo, Jorge. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación de Agroindustria; ArgentinaFil: Wigdorovitz, Andrés. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; ArgentinaFil: Durocher, Yves. National Research Council; CanadáFil: Cardillo, Sabrina Beatriz. Biogenesis Bago S.a..; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Charleston, Bryan. The Pirbright Institute; Reino UnidoFil: Zamorano, Patricia Ines. Instituto Nacional de Tecnologia Agropecuaria. Centro de Investigacion En Ciencias Veterinarias y Agronomicas. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas. - Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Pque. Centenario. Instituto de Virologia E Innovaciones Tecnologicas.; Argentin

Influence of hairy root ecotypes on production of tropane alkaloids in Brugmansia candida

Hyoscyamine and scopolamine are tropane alkaloids widely applied in medicine. Differences in alkaloids production and growth kinetics were observed for Argentinean and Colombian ecotypes of Brugmansia candida hairy roots. The aim of this work was to analyze the production of key intermediates in both ecotypes in order to determine differences in the biosynthetic pathway of tropane alkaloids. Additionally, rolC gene expression was analyzed to determine its correlation with hairy root growth. The results showed a higher accumulation of polyamines in Colombian hairy roots suggesting that there may be a rate limiting enzyme in the last steps of the hyoscyamine biosynthesis. Additionally, rolC gene expression was correlated with an improvement hairy root growth supporting the involvement of rol genes as growth modulators and suggesting that metabolic engineering approaches by rolC manipulation may be useful for the development of more efficient B. candida hairy root cultures for biotechnological applications.Fil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; ArgentinaFil: Giulietti, Ana Maria. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay; ArgentinaFil: Palazón, Javier. Universidad de Barcelona. Facultad de Farmacia; España;Fil: Bonfill, Merce. Universidad de Barcelona. Facultad de Farmacia; España

Cyclodextrins: A tool in plant cell and organ culture bioprocesses for the production of secondary metabolites

Plant cell culture bioprocesses have become an alternative source for bioactive compound production to the traditional extraction technology from plants grown in nature or through agricultural techniques. Thus, environmental conditions could make the supply of these secondary metabolites intermittent and heterogeneous. Therefore, plant cell cultures assure a continuous product supply, homogeneous production, fulfilling GMP requirements. Elicitation has been an extensively used strategy to boost secondary metabolite production in plant cell cultures. Cyclodextrins, the naturally occurring cyclic oligosaccharides of glucose residues, has emerged as an elicitor that can trigger plant cell defense responses and secondary metabolite accumulation. Moreover, CDs can form complex with most of the plant secondary compounds, thus contribute to product removal, which results in the elimination of feedback inhibition of product biosynthesis and also prevents product degradation and toxicity against the plant cells. In the present manuscript, we collect and compare the effects of cyclodextrins on different secondary metabolite pathways in plant cell culture processes. We review different case studies, which includes the production of phenylpropanoids, terpenes, alkaloids, naphthoquinones and anthraquinones derivatives. In the present manuscript, we collect and compare the effects of cyclodextrins on different secondary metabolite pathways in plant cell culture, which include the production of phenylpropanoids, terpenes, alkaloids, naphthoquinones and anthraquinones derivatives.Fil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Perassolo, Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Giulietti, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Rodriguez Talou, Julian. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentin

Production of tropane alkaloids by biotransformation using recombinant Escherichia coli whole cells

Tropane alkaloids, such as hyoscyamine, 6β-hydroxyhyoscyamine and scopolamine, are secondary metabolites that were traditionally applied in medicine due to their anticholinergic activity. Hyoscyamine is converted into 6β-hydroxyhyoscyamine and scopolamine by Hyoscyamine-6β-hydroxylase (H6H). Nowadays, these bioactive compounds are obtained from natural producer plants due to the cost and complexity of their chemical synthesis. In the present work we explored the development of an alternative strategy for the production of the most valuable alkaloids, 6β-hydroxyhyoscyamine and scopolamine, using Escherichia coli harboring the H6H enzyme as biocatalysts. In addition, the protein extracts of the induced bacteria were assayed for the transformation of hyoscyamine into the more valuable alkaloids. For this purpose the h6hcDNA, previously amplified from Brugmansia candida total RNA preparations, was inserted in frame to the trx tag into the pET32a(+) vector. E. coli Origami strains were used as host for the expression. The strategy allowed us to produce enough quantities of a soluble and functional enzyme. Protein extracts and whole cells of the induced bacteria were able to transform hyoscyamine into the valuable products. In addition, we found that except from 2-oxoglutarate, no supplementation of the reaction mixture with the cofactors and co-substrates was needed. The process developed in this work is attractive since it could become an alternative to the traditional isolation of 6β-hydroxyhyoscyamine and scopolamine.Fil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; ArgentinaFil: Perassolo, Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; ArgentinaFil: Sartuqui, Mariela. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; ArgentinaFil: Rodriguez Talou, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; ArgentinaFil: Giulietti, Ana Maria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; Argentin

Recycling of hyoscyamine 6β-hydroxylase for the in vitro production of anisodamine and scopolamine

Abstract: The tropane alkaloids hyoscyamine, anisodamine, and scopolamine are extensively used medicines. In particular, scopolamine has the greatest value in the market. Hence, strategies to enhance its production have been explored as an alternative to traditional field-plant cultivation. In this work, we developed biocatalytic strategies for the transformation of hyoscyamine into its products utilizing a recombinant Hyoscyamine 6β-hydroxylase (H6H) fusion protein to the chitin-binding domain of the chitinase A1 from Bacillus subtilis (ChBD-H6H). Catalysis was carried out in batch, and recycling of H6H constructions was performed via affinity-immobilization, glutaraldehyde crosslinking, and adsorption–desorption of the enzyme to different chitin matrices. ChBD-H6H utilized as free enzyme achieved complete conversion of hyoscyamine in 3- and 22-h bioprocesses. Chitin particles demonstrated to be the most convenient support for ChBD-H6H immobilization and recycling. Affinity-immobilized ChBD-H6H operated in a three-cycle bioprocess (3 h/cycle, 30 °C) yielded in the first and third reaction cycle 49.8% and 22.2% of anisodamine and 0.7% and 0.3% of scopolamine, respectively. However, glutaraldehyde crosslinking decreased enzymatic activity in a broad range of concentrations. Instead, the adsorption–desorption approach equaled the maximal conversion of the free enzyme in the first cycle and retained higher enzymatic activity than the carrier-bound strategy along the consecutive cycles. The adsorption–desorption strategy permitted the reutilization of the enzyme in a simple and economical manner while exploiting the maximal conversion activity displayed by the free enzyme. This approach is valid since other enzymes present in the E. coli lysate do not interfere with the reaction. Key points: • A biocatalytic system for anisodamine and scopolamine production was developed. • Affinity-immobilized ChBD-H6H in ChP retained catalytic activity. • Enzyme-recycling by adsorption–desorption strategies improves product yields.Fil: Minoia, Juan Mauricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Villanueva, María Emilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; Argentina. Universidad Nacional de Luján. Departamento de Ciencias Básicas; ArgentinaFil: Copello, Guillermo Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Química Analítica y Fisicoquímica. Cátedra de Química Analítica Instrumental; ArgentinaFil: Rodriguez Talou, Julian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; ArgentinaFil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Química y Metabolismo del Fármaco; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología. Cátedra de Microbiología Industrial y Biotecnología; Argentin

Analysis of 6-methoxy podophyllotoxin and podophyllotoxin in hairy root cultures of Linum album Kotschy ex Boiss

Linum album is a herbaceous medicinal plant that contains some lignans with antiviral and anticancer properties such as podophyllotoxin (PTOX) and 6-methoxy podophyllotoxin (MPTOX). In this research, hairy root cultures of L. album were established by transformation with Agrobacterium rhizogenes strains LBA9402, A4, AR15834 and A. tumefaciens strain C58C1 (pRiA4). The presence of PTOX and MPTOX in the hairy roots was verified by ESI/MS in positive ion mode. MPTOX was confirmed and its enantiomer determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy and circular dichroism spectroscopy, respectively. PTOX and MPTOX production was determined by HPLC, in different lines of hairy roots. The results showed that all obtained hairy root lines produced higher yield of lignans than mother plant roots. In addition, the lignans content in the roots derived from A. rhizogenes strain LBA9402 was higher than in those obtained from A. tumefaciens strain C58C1.Fil: Ahmadian Chashmi, Najmeh. Tarbiat Modares University; IránFil: Sharifi, Mozafar. Tarbiat Modares University; IránFil: Yousefzadi, Morteza. Tarbiat Modares University; IránFil: Behmanesh, Mehrdad. Tarbiat Modares University; IránFil: Rezadoost, Hassan. Shahid Beheshti University; IránFil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Departamento de Microbiología, Inmunología y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Palazon, Javier. Universidad de Barcelona. Facultad de Farmacia; España

Péptidos antimicrobianos de plantas

Los péptidos antimicrobianos (AMPs por sus siglas en inglés) son pequeñas moléculas con menos de 50 aminoácidos, principalmente con carga positiva e importantes propiedades antibacterianas y antifúngicas. Se cree que el principal mecanismo de acción contra los diferentes patógenos es la ruptura de membranas, que puede darse mediante tres modos de acción (modelo de duela de barril, modelo de agujero de gusano (o poro toroide) y modelo de alfombra). Particularmente en las plantas, la mayoría de los AMPs son ricos en cisteínas, lo que permite la formación de numerosos puentes disulfuro (entre dos y seis). Esta característica les da el nombre de CRPs (cysteine-rich peptides) o péptidos ricos en cisteínas. Los puentes disulfuro les confieren a los AMPs una alta estabilidad química, térmica y proteolítica. En este trabajo se describen las características de siete familias: defensinas, tioninas, heveínas, knotinas, α-harpininas, Proteínas de Transferencia de Lípidos (LTPs) y snakinas. Cada familia presenta propiedades distintivas, si bien existen semejanzas entre ellas, como sus propiedades antimicrobianas y fragmentos de secuencias de aminoácidos comunes. Considerando que dichos péptidos han participado por milenios en la defensa de las plantas por su eficiencia y estabilidad, ésto los convierte en ventajosos frente a los fármacos actuales más susceptibles a generar resistencia. Se cree que su estudio y explotación podrá servir en el futuro en aplicaciones en la industria agrícola, farmacéutica y biotecnológica, lo que mejoraría la calidad de vida.Antimicrobial peptides (AMPs) are mainly positive charged small molecules of less than 50 amino acids, with antibacterial and antifungal properties. The main mechanism of action against pathogens is the cell membrane disruption, which can occur through three modes of action: barrel-stave model, the worm hole (or toroid pore) model, and carpet model. Particularly in plants, most of the AMPs are cysteine-rich peptides (CRPs), which allow the formation of numerous disulfide bridges (between two and six). The disulfide bridges give the AMPs a high chemical, thermal and proteolytic stability. In this work, the characteristics of seven families are described: defensins, thionins, heveins, knottins, α-harpinines, Lipid Transfer Proteins (LTPs) and snakines. Each family has distinctive properties, although there are similarities between them, such as their antimicrobial properties and common amino acid sequences. Considering that these peptides have participated for millennia in the defense of plants due to their efficiency and stability, this makes them advantageous compared to the current drugs that are more susceptible to generate resistance. Theirs study and exploitation could be useful for future applications in the agricultural, pharmaceutical and biotechnology industry, which will improve the life quality.Fil: Cardillo, Alejandra Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Martínez Ceron, María Camila. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Romero, Stella Maris. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Micología y Botánica. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Micología y Botánica; ArgentinaFil: Cascone, Osvaldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Camperi, Silvia Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; ArgentinaFil: Giudicessi, Silvana Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Nanobiotecnología. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Nanobiotecnología; Argentin