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

The stomach of the wild herbivorous hystricomorph rodent Lagostomus maximus: A comparative histomorphological and histochemical study of the cardiac and pyloric regions

The plain viscacha (Lagostomus maximus) has been used as an animal model because it has unusual anatomical–physiological characteristics in eutherian mammals. The aim of this work was to contribute to a better understanding of the digestion of L. maximus based on the description of the macroscopic structure of the stomach, and the histologic characterization and glycosylation pattern of the cardiac and pyloric regions. The stomach of L. maximus is monocavitary with an entirely glandular mucosa. This organ presented an acute angular incisura, so the cardiac and the pyloric regions got close together forming a “U” shaped stomach. The techniques applied put into evidence marked variations—according to the anatomical region analysed—in the histochemical profile of the mucous cells of the secreting epithelium, the gastric pits and glands. Moreover, the glycosylation pattern of mucous cells varied along the longitudinal axis of the cardiac and pyloric glands: differences between cells near the gastric pits (superficial zone of the glands) and those near the muscularis mucosae (deep zone of the glands) were observed. The information produced in the present work could be used as a relevant biological tool, contributing to the morphological bases for future anatomical and histophysiological analyses of the species.Fil: Tano de la Hoz, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Longo, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; ArgentinaFil: Vidal, Mariana Elena. Universidad Nacional de Mar del Plata; ArgentinaFil: Flamini, Mirta Alicia. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Veterinarias; ArgentinaFil: Díaz, Alcira Ofelia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras; Argentin

Involvement of G‐proteins in chitosan‐induced Anthraquinone synthesis in Rubia tinctorum

Elicitation with chitosan (200 mg/l) significantly stimulates (100%) anthraquinone (Aq) synthesis in Rubia tinctorum L. cultures, but the mechanism of elicitation is largely unknown.We recently showed that the effects of the elicitor involve phospholipase C (PLC), protein kinase C (PKC), phosphoinositide 3-kinase (PI3K) and mitogen activated protein kinase (MAPK) cascades. Here, we show that the elicitor action on Aq production can be blocked with the intracellular Ca2+ chelator BAPTA-AM but not in a Ca2+-free medium (+EGTA) or in the presence of the voltage-dependent Ca2+ channel antagonists verapamil and nifedipine. In agreement with these observations, spectrofluorimetric measurements in Fura 2-loaded R. tinctorum cells show that chitosan increases intracellular Ca2+ concentration in a medium devoid of calcium. Short treatment intervals (1?5 min) of cells with the elicitor significantly increased DAG and IP3 formation. Moreover, the PI-PLC inhibitors neomycin and U73122 diminished to a great extent chitosan-induced Aq synthesis. Blockers of Ca2+ release from inner stores such as 2-APB, TMB-8, caffeine, ruthenium red and dantrolene inhibited elicitation. Chitosan rapidly stimulated (phosphorylated) MAPK. This effect was significantly decreased by the calcium modulators used above. However, EGTA did not prevent activation of MAPK. Compound LY24009, a blocker of PI3K, inhibited MAPK phosphorylation by chitosan. Accordingly, an increase in PI3K activity was observed in parallel. The results of this study show that chitosan induction of anthraquinone synthesis in R. tinctorum involves the stimulation of PLC, intracellular Ca2+ mobilization and PI3K, which mediate MAPK activation.Fil: Vasconsuelo, Andrea Anahi. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; ArgentinaFil: Picotto, Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud. Universidad Nacional de Córdoba. Instituto de Investigaciones en Ciencias de la Salud; ArgentinaFil: Giuletti, Ana M.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Boland, Ricardo Leopoldo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Bahía Blanca. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur. Universidad Nacional del Sur. Departamento de Biología, Bioquímica y Farmacia. Instituto de Ciencias Biológicas y Biomédicas del Sur; Argentin