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Publicação
Production of marine microbial collagenases in cultured plant cells
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Resumo(s)
The fishing and seafood industries play a key role in the Portuguese economy. However, the by products of these industries are currently discarded, despite their high potential for the production of valuable compounds due to their high collagen content. Collagen can be degraded by specific enzymes, known as collagenases, into small bioactive compounds called collagen peptides, which have gained considerable attention for their apparent skin rejuvenating and antioxidant effects. These collagenases, particularly marine bacterial collagenases, are highly complex enzymes with the potential to exhibit novel properties. Recombinant production of collagenases in bacterial systems has been previously demonstrated; however, they often accumulate in insoluble forms, posing a significant challenge for their purification. This thesis proposes an alternative approach, namely the development of a sustainable platform for the production of collagenases using plant cell suspension cultures, a simple and inexpensive eukaryotic system. Following codon optimization and successful cloning of a collagenase sequence into a suitable vector, plant cell cultures of Medicago truncatula A17 and Tobacco BY-2 were established by Agrobacterium tumefaciens-mediated transformation. Successful production of the recombinant collagenase was demonstrated in the cell extract of the tobacco cell lines, indicating that plant cells may serve as a viable alternative for the production of soluble collagenases, providing a sustainable and scalable platform with significant economic and environmental implications. By valorising collagen rich fishery by-products, this approach could contribute to a circular economy.
As indústrias da pesca e do marisco desempenham um papel fundamental na economia portuguesa. No entanto, os subprodutos destas indústrias são atualmente descartados, apesar do seu elevado potencial para a produção de compostos de alto valor devido ao seu elevado teor em colagénio. O colagénio pode ser degradado por enzimas específicas, conhecidas como colagenases, em pequenos com postos bioativos chamados péptidos de colagénio, que têm ganho considerável atenção pelos seus aparentes efeitos rejuvenescedores e antioxidantes na pele. Estas colagenases, particularmente as colagenases bacterianas marinhas, são enzimas altamente complexas com potencial para exibir novas propriedades. A produção recombinante de colagenases em sistemas bacterianos já foi demonstrada anterior mente; no entanto, estas acumulam-se frequentemente em formas insolúveis, constituindo um desafio significativo para a sua purificação. Esta tese propõe uma abordagem alternativa, nomeadamente o desenvolvimento de uma plataforma sustentável para a produção de colagenases utilizando culturas de células vegetais em suspensão, um sistema eucariótico simples e económico. Após a otimização de codões e a clonagem bem-sucedida de uma sequência de uma colagenase num vetor adequado, foram estabelecidas culturas de células vegetais de Medicago truncatula A17 e tabaco BY-2 por transformação mediada por Agrobacterium tumefaciens. A produção bem-sucedida da colagenase recombinante foi demonstrada no extrato celular das linhas de células de tabaco, indicando que as células vegetais podem servir como uma alternativa viável para a produção de colagenases solúveis, proporcionando uma plataforma sustentável e escalável com implicações económicas e ambientais significativas. Ao valorizar os subprodutos da pesca ricos em colagénio, esta abordagem poderia contribuir para uma economia circular.
As indústrias da pesca e do marisco desempenham um papel fundamental na economia portuguesa. No entanto, os subprodutos destas indústrias são atualmente descartados, apesar do seu elevado potencial para a produção de compostos de alto valor devido ao seu elevado teor em colagénio. O colagénio pode ser degradado por enzimas específicas, conhecidas como colagenases, em pequenos com postos bioativos chamados péptidos de colagénio, que têm ganho considerável atenção pelos seus aparentes efeitos rejuvenescedores e antioxidantes na pele. Estas colagenases, particularmente as colagenases bacterianas marinhas, são enzimas altamente complexas com potencial para exibir novas propriedades. A produção recombinante de colagenases em sistemas bacterianos já foi demonstrada anterior mente; no entanto, estas acumulam-se frequentemente em formas insolúveis, constituindo um desafio significativo para a sua purificação. Esta tese propõe uma abordagem alternativa, nomeadamente o desenvolvimento de uma plataforma sustentável para a produção de colagenases utilizando culturas de células vegetais em suspensão, um sistema eucariótico simples e económico. Após a otimização de codões e a clonagem bem-sucedida de uma sequência de uma colagenase num vetor adequado, foram estabelecidas culturas de células vegetais de Medicago truncatula A17 e tabaco BY-2 por transformação mediada por Agrobacterium tumefaciens. A produção bem-sucedida da colagenase recombinante foi demonstrada no extrato celular das linhas de células de tabaco, indicando que as células vegetais podem servir como uma alternativa viável para a produção de colagenases solúveis, proporcionando uma plataforma sustentável e escalável com implicações económicas e ambientais significativas. Ao valorizar os subprodutos da pesca ricos em colagénio, esta abordagem poderia contribuir para uma economia circular.
Descrição
Palavras-chave
stable transformation tobacco BY-2 cells plant cell cultures Vibrio collagenases collagen