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

O desfecho clinico do paciente obeso submetido a cirurgia / The clinical outcome of the obese patient undergoing

A obesidade se trata de uma doença multifatorial e de caráter crônico, necessitando ser precocemente diagnosticada e tratada. O tratamento do excesso de peso corporal têm a finalidade de evitar exacerbações da doença e as comorbidades com ela associadas. O seguinte artigo objetivou por meio da literatura científica abordar e descrever o quadro clínico do paciente obeso e as opções cirúrgicas e seu prognóstico. O estudo em questão é uma revisão de literatura do tipo narrativa, fundamentada nas plataformas online do SciELo, Pubmed, Google Acadêmico, Brazilian Jornal of Health Review e LILACS. Desta pesquisa foram analisados 50 artigos, nos idiomas português, inglês e espanhol. Foram selecionados 20 estudos por estarem atuais, baseados em evidências e com linguagem clara e direta, descartando-se os demais sem relevância para a temática proposta. Na literatura existem muitas informações. Algumas perspectivas mais restritas classificam as causas da obesidade apenas entre o desequilíbrio entre a ingesta calórica e o gasto metabólico. Ademais, estudos mais atuais abordam a questão em sua perspectiva mais realista, ou seja, sua base multifatorial a qual incluem fatores genéticos, neurológicos, metabólicos e endócrinos, associados a um estilo de vida sedentário e a uma alimentação hipercalórica. O diagnóstico clínico se baseia em métodos simples e de fácil aplicabilidade, e a terapêutica se fundamenta em reeducação alimentar e a inclusão de atividades físicas. No advém, alguns pacientes são resistentes a esses meios e urgem ser submetidos a opção cirúrgica. Atualmente, a cirurgia bariátrica é a opção e esta conta com diversas técnicas promissoras e eficazes no combate ao excesso de peso e suas implicações adjacentes. E está possui benefícios e complicações que consoante o perfil clínico do paciente e o acompanhamento multidisciplinar pode resultar em bom prognóstico

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

Biosynthesis in plants and metabolic engineering for their biotechnological production

In the present chapter, we review some aspects of sesquiterpene lactones biosynthesis regulation in different medicinal and aromatics plant used in the pharmaceutical industry. That includes, the mevalonate pathway and the 2-C-methyl-D-erythritol 4-phosphate pathway involved in isoprenoids precursors production (isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate) as well as the late pathways that lead with STL biosynthesis. The chapter also describe the transcription factors, which regulate sesquiterpene lactones biosynthesis and have been recently isolated and characterized by different research groups.We also review the different biotechnological approaches that have been developed for their production. In vitro plant cell cultures, comprising micropropagation, plant cell suspension, shoot and root cultures, offer controlled system and shorter production cycles and emerged as the first strategy as a production platform for many plant secondary metabolites. The characterization and isolation of genes involved in the regulation of sesquiterpene lactones biosynthetic pathways allowed the design of metabolic engineering strategies to increase the production of these metabolites. We discuss the different strategies performed to increase sesquiterpene lactones production by means of genetic engineering. An especial focus in the metabolic engineering of the artemisinin biosynthetic pathway in Artemisia annua is discussed. This metabolic pathway has become as a model system not only for the biotechnological production of sesquiterpene lactones but also for the improvement of other plant secondary metabolic pathways. Finally, we discuss the successful expression of the complete artemisinin biosynthetic pathway in Escherichia coli and Saccharomyces cerevisiae, which lead to the efficient accumulation of artemisinic acid in these microorganisms.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; ArgentinaFil: Cardillo, Sabrina 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: Busto, Víctor Daniel. 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: 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; 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; Argentin

Enhancement of anthraquinone production and release by combination of culture medium selection and methyl jasmonate elicitation in hairy root cultures of Rubia tinctorum

Anthraquinones (AQs) are secondary metabolites widely distributed in nature. Interesting applications of plant extracts containing AQs include the treatment of Hepatitis C and cancer. Plant in vitro culture is an alternative for producing plant-derived pharmaceuticals in controlled conditions and with low environmental impact. Moreover, it allows the application of different strategies for enhancing secondary metabolite production. Hairy root cultures, obtained after Agrobacterium rhizogenes infection, are able to produce high amounts of secondary metabolites at high growth rates. In this work, growth kinetics of hairy root cultures of Rubia tinctorum and AQ production were evaluated in two different culture media, Gamborg B5 with half of the saline strength (B51/2) and Lloyd & Mc Cown’s Woody Plant Medium (WPM). Although WPM allowed higher biomass production (58.6% higher) than B51/2, specific AQ production was higher in B51/2 (between 1.2 and 2.1 fold increases from day 21 to the end of the experiment). Moreover, AQ release to the culture medium was observed in B51/2 (∼10% of total AQs). The different performance of hairy roots in these culture media may be due to a limiting nutrient (other than carbon source) in B51/2. Elicitation in B51/2 with methyl jasmonate (100 μM) resulted in a massive accumulation of intracellular (between 1.5 and 2.4-fold increases) and also extracellular AQs (up to 8.1 fold-increase compared with control at 4 days post-elicitation), which could ease AQ purification. These results prove the usefulness of combining different approaches to enhance secondary metabolite accumulation in plant in vitro cultures, in order to develop an optimized productive process.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; ArgentinaFil: 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: Mugas, María Laura. 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; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia. Cátedra de Farmacognosia; ArgentinaFil: Núñez Montoya, Susana Carolina. 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; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia. Cátedra de Farmacognosia; 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; 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; Argentin

Interference between ER stress-related bZIP-type and jasmonate-inducible bHLH-type transcription factors in the regulation of triterpene saponin biosynthesis in Medicago truncatula

Triterpene saponins (TS) are a structurally diverse group of metabolites that are widely distributed in plants. They primarily serve as defense compounds and their production is often triggered by biotic stresses through signaling cascades that are modulated by phytohormones such as the jasmonates (JA). Two JA-modulated basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors (TFs), triterpene saponin biosynthesis activating regulator 1 (TSAR1) and TSAR2, have previously been identified as direct activators of TS biosynthesis in the model legume Medicago truncatula. Here, we report on the involvement of the core endoplasmic reticulum (ER) stress-related basic leucine zipper (bZIP) TFs bZIP17 and bZIP60 in the regulation of TS biosynthesis. Expression and processing of M. truncatula bZIP17 and bZIP60 proteins were altered in roots with perturbed TS biosynthesis or treated with JA. Accordingly, such roots displayed an altered ER network structure. M. truncatula bZIP17 and bZIP60 proteins were shown to localize in the nucleus and appeared to be capable of interfering with the TSAR-mediated transactivation of TS biosynthesis genes. Furthermore, interference between ER stress-related bZIP and JA-modulated bHLH TFs in the regulation of JA-dependent terpene biosynthetic pathways may be widespread in the plant kingdom, as we demonstrate that it also occurs in the regulation of monoterpene indole alkaloid biosynthesis in the medicinal plant Catharanthus roseus.ISSN:1664-462

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Triterpene saponins (TS) are a structurally diverse group of metabolites that are widely distributed in plants. They primarily serve as defense compounds and their production is often triggered by biotic stresses through signaling cascades that are modulated by phytohormones such as the jasmonates (JA). Two JA-modulated basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors (TFs), triterpene saponin biosynthesis activating regulator 1 (TSAR1) and TSAR2, have previously been identified as direct activators of TS biosynthesis in the model legume Medicago truncatula. Here, we report on the involvement of the core endoplasmic reticulum (ER) stress-related basic leucine zipper (bZIP) TFs bZIP17 and bZIP60 in the regulation of TS biosynthesis. Expression and processing of M. truncatula bZIP17 and bZIP60 proteins were altered in roots with perturbed TS biosynthesis or treated with JA. Accordingly, such roots displayed an altered ER network structure. M. truncatula bZIP17 and bZIP60 proteins were shown to localize in the nucleus and appeared to be capable of interfering with the TSAR-mediated transactivation of TS biosynthesis genes. Furthermore, interference between ER stress-related bZIP and JA-modulated bHLH TFs in the regulation of JA-dependent terpene biosynthetic pathways may be widespread in the plant kingdom, as we demonstrate that it also occurs in the regulation of monoterpene indole alkaloid biosynthesis in the medicinal plant Catharanthus roseus.</p