Tamarillo (Solanum betaceum) cell lines culture optimization for plant-derived metabolites production

Abstract

Solanum betaceum Cav., normalmente designado por tamarilho, pertence à famíliadas solanaceas e é uma planta nativa do sul da América. O tamarilho por sermicropropagado através da técnica embriogénese somática (SE). Duas linhas celularesnão-embriogénicas, provenientes da SE, irão ser estudadas neste trabalho: linha celularnão-embriogénica 1 (NEL 1) e linha celular não-embriogénica 2 (NEL 2).As células induzidas por embriogénese somática podem ser aplicadas a sistemasbiotecnológicos, culturas de células vegetais em suspensão, com o objetivo de estudar eanalisar processos moleculares e celulares numa variedade de espécies de plantas. Estessistemas estão a ser utilizados para produzir proteínas recombinantes e metabolitossecundários. Estes produtos podem ser produzidos em larga escala em bioreatores.Algumas metodologias biotecnológicas têm sido efetuadas para aumentar aprodução dos produtos oriundos das plantas e o uso de elicitadores é uma delas. O uso deelicitadores nas culturas de células vegetais em suspensão podem causar diversos efeitosbiológicos como o aumento da produção de metabolitos secundários. Neste trabalho, doiselicitadores vão ser avaliados: extrato de levedura e hidrolisado de caseína.O objetivo deste trabalho é caracterizar e otimizar linhas celulares de tamarilho emcultura, usando um sistema de bioreator, em termos de:a) Crescimento celular: curvas de crescimento e contagem do número de células;b) Produção de metabolitos: quantificação de proteína, quantificações da massa,perfis de proteína e perfis proteolíticos;c) Influência de elicitadores: quantificação de proteína, quantificações da massa,perfis de proteína e perfis proteolíticos;Os resultados mostraram que a concentração de sucrose presente no meio líquidoafetou a produção de diferentes proteínas, nas duas linhas celulares. A adição de extratode levedura influenciou a produção de hidrolases glicosídicas e fosfatases alcalinas. Ohidrolisado de caseína influenciou o aumento de protéases, mais para a NEL 2 do que paraa NEL 1.

Solanum betaceum Cav., commonly called tamarillo, belongs to the solanaceous family and is a southern America native plant. Tamarillo can be micropropagated throughsomatic embryogenesis (SE) technique. Two non-embryogenic cellular lines ascended fromSE are going to be studied in this work: non-embryogenic cellular line 1 (NEL 1) and nonembryogeniccellular line 2 (NEL 2).Cells induced by somatic embryogenesis can be applied to biotechnologicalsystems, named plant cell suspension cultures, in order to study and analyze cellular andmolecular processes in a variety of plant species. These systems are currently used toproduce important products like recombinant proteins and secondary metabolites.Furthermore, these products can be produce in a large-scale way in liquid sterileenvironments named bioreactors.Some biotechnological approaches have been made for the enhancing of productsproduction by plants and, the use of elicitors is one of them. The use of elicitors in plant cellsuspension cultures may cause several biological effects like an increase in the productionof secondary metabolites. In this work two elicitors are going to be evaluated: yeast extractand casein hydrolyzed.The objective of this work is to characterize and optimize tamarillo cellular linescultures using a bioreactor system in terms of:a) Cellular Growth: growth curves and cell number counting;b) Metabolites production: protein quantification, mass quantifications, proteinprofiles and proteolytic profiles;c) Elicitors influence: protein quantification, mass quantifications, protein profilesand proteolytic profiles.The results showed that the sucrose concentration in liquid medium affected theproduction of different proteins in both cellular lines. Moreover, the addition of yeast extractelicitor influenced the production of glycosidase hydrolases and alkaline phosphates, in bothcellular lines. Casein hydrolyzed influenced the proteases enhance, more in NEL 2 than inNEL 1.