C-Terminal Domain Controls Protein Quality and Secretion of Spider Silk in Tobacco Cells.
BY-2 cell
plant expression system
recombinant protein
secretory protein
spider silk
Journal
Advanced biology
ISSN: 2701-0198
Titre abrégé: Adv Biol (Weinh)
Pays: Germany
ID NLM: 101775319
Informations de publication
Date de publication:
06 Jul 2023
06 Jul 2023
Historique:
revised:
15
05
2023
received:
10
01
2023
medline:
6
7
2023
pubmed:
6
7
2023
entrez:
6
7
2023
Statut:
aheadofprint
Résumé
The remarkable mechanical strength and extensibility of spider dragline silk spidroins are attributed to the major ampullate silk proteins (MaSp). Although fragmented MaSp molecules have been extensively produced in various heterologous expression platforms for biotechnological applications, complete MaSp molecules are required to achieve instinctive spinning of spidroin fibers from aqueous solutions. Here, a plant cell-based expression platform for extracellular production of the entire MaSp2 protein is developed, which exhibits remarkable self-assembly properties to form spider silk nanofibrils. The engineered transgenic Bright-yellow 2 (BY-2) cell lines overexpressing recombinant secretory MaSp2 proteins yield 0.6-1.3 µg L
Identifiants
pubmed: 37409415
doi: 10.1002/adbi.202300011
doi:
Types de publication
Journal Article
Langues
eng
Sous-ensembles de citation
IM
Pagination
e2300011Informations de copyright
© 2023 The Authors. Advanced Biology published by Wiley-VCH GmbH.
Références
A. Rising, J. Johansson, Nat. Chem. Biol. 2015, 11, 309.
M. Heim, D. Keerl, T. Scheibel, Angew. Chem., Int. Ed. 2009, 48, 3584.
F. Vollrath, D. P. Knight, Nature 2001, 410, 541.
T. Scheibel, Microb. Cell Fact. 2004, 3, 14.
M. Ramezaniaghdam, N. D. Nahdi, R. Reski, Front. Bioeng. Biotechnol. 2022, 10, 835637.
A. D. Malay, T. Suzuki, T. Katashima, N. Kono, K. Arakawa, K. Numata, Sci. Adv. 2020, 6, eabb6030.
D. R. Whittall, K. V. Baker, R. Breitling, E. Takano, Trends Biotechnol. 2021, 39, 560.
C. H. Bowen, B. Dai, C. J. Sargent, W. Bai, P. Ladiwala, H. Feng, W. Huang, D. L. Kaplan, J. M. Galazka, F. Zhang, Biomacromolecules 2018, 19, 3853.
X. X. Xia, Z. G. Qian, C. S. Ki, Y. H. Park, D. L. Kaplan, S. Y. Lee, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2010, 107, 14059.
K. V. Sidoruk, L. I. Davydova, D. G. Kozlov, D. G. Gubaidullin, A. V. Glazunov, V. G. Bogush, V. G. Debabov, Appl. Biochem. Microbiol. 2015, 51, 766.
S. R. Fahnestock, L. A. Bedzyk, Appl. Microbiol. Biotechnol. 1997, 47, 33.
J. Scheller, K.-H. Gührs, F. Grosse, U. Conrad, Nat. Biotechnol. 2001, 19, 573.
J. Yang, L. A. Barr, S. R. Fahnestock, Z. B. Liu, Transgenic Res. 2005, 14, 313.
A. Lazaris, S. Arcidiacono, Y. Huang, J. F. Zhou, F. Duguay, N. Chretien, E. A. Welsh, J. W. Soares, C. N. Karatzas, Science 2002, 295, 472.
S. Grip, A. Rising, H. Nimmervoll, S. Erica, S. J. McQueen-Mason, N. Pouchkina-Stantcheva, F. Vollrath, W. Engstrom, A. Fernandez-Arias, Cancer Genomics Proteomics 2006, 3, 83.
H. T. Xu, B. L. Fan, S. Y. Yu, Y. H. Huang, Z. H. Zhao, Z. X. Lian, Y. P. Dai, L. L. Wang, Z. L. Liu, J. Fei, N. Li, Anim. Biotechnol. 2007, 18, 1.
F. Teulé, Y. G. Miao, B. H. Sohn, Y. S. Kim, J. J. Hull, M. J. Fraser, R. V. Lewis, D. L. Jarvis, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2012, 109, 923.
C. G. Copeland, B. E. Bell, C. D. Christensen, R. V. Lewis, ACS Biomater. Sci. Eng. 2015, 1, 577.
H. Wen, X. Lan, Y. Zhang, T. Zhao, Y. Wang, Z. Kajiura, M. Nakagaki, Mol. Biol. Rep. 2010, 37, 1815.
A. Sponner, W. Vater, S. Monajembashi, E. Unger, F. Grosse, K. Weisshart, PLoS One 2007, 2, e998.
J. R. A. dos Santos-Pinto, G. Lamprecht, W.-Q. Chen, S. Heo, J. G. Hardy, H. Priewalder, T. R. Scheibel, M. S. Palma, G. Lubec, J. Proteomics 2014, 105, 174.
J. K. C. Ma, P. M. W. Drake, P. Christou, Nat. Rev. Genet. 2003, 4, 794.
M. J. B. Burnett, A. C. Burnett, Plants, People, Planet 2020, 2, 121.
M. Benchabane, C. Goulet, D. Rivard, L. Faye, V. Gomord, D. Michaud, Plant Biotechnol. J. 2008, 6, 633.
T. Wu, S. M. Kerbler, A. R. Fernie, Y. Zhang, Plant Commun. 2021, 2, 100235.
N. Zhang, M. Gonzalez, B. Savary, J. Xu, Biotechnol. J. 2016, 11, 497.
J. Xu, S. Okada, L. Tan, K. J. Goodrum, J. J. Kopchick, M. J. Kieliszewski, Transgenic Res. 2010, 19, 849.
J. Xu, L. Tan, K. J. Goodrum, M. J. Kieliszewski, Biotechnol. Bioeng. 2007, 97, 997.
N. Zhang, T. Wright, X. Wang, U. Karki, B. J. Savary, J. Xu, Plant Biotechnol. J. 2019, 17, 1130.
V. Hauptmann, N. Weichert, M. Menzel, D. Knoch, N. Paege, J. Scheller, U. Spohn, U. Conrad, M. Gils, Transgenic Res. 2013, 22, 369.
N. Weichert, V. Hauptmann, C. Helmold, U. Conrad, Front. Plant Sci. 2016, 7, 6.
A. D. Malay, H. C. Craig, J. Chen, N. A. Oktaviani, K. Numata, Biomacromolecules 2022, 23, 1827.
E. Shpak, J. F. Leykam, M. J. Kieliszewski, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1999, 96, 14736.
R. Menassa, H. Zhu, C. N. Karatzas, A. Lazaris, A. Richman, J. Brandle, Plant Biotechnol. J. 2004, 2, 431.
P. Shah, Y. Ding, M. Niemczyk, G. Kudla, J. B. Plotkin, Cell 2013, 153, 1589.
G. Marjanac, M. Karimi, M. Naudts, T. Beeckman, A. Depicker, S. de Buck, New Phytol. 2009, 184, 851.
N. Weichert, V. Hauptmann, M. Menzel, K. Schallau, P. Gunkel, T. C. Hertel, M. Pietzsch, U. Spohn, U. Conrad, Plant Biotechnol. J. 2014, 12, 265.
M. Niehaus, H. Straube, P. Künzler, N. Rugen, J. Hegermann, P. Giavalisco, H. Eubel, C. P. Witte, M. Herde, Plant Physiol. 2020, 182, 1194.
H. T. Phan, U. Gresch, U. Conrad, Front. Bioeng. Biotechnol. 2018, 6, 115.
T. G. M. Schmidt, A. Skerra, Nat. Protoc. 2007, 2, 1528.
S. Hellwig, J. Drossard, R. M. Twyman, R. Fischer, Nat. Biotechnol. 2004, 22, 1415.
D. E. Webster, M. C. Thomas, Biotechnol. Adv. 2012, 30, 410.
Z. Sun, J. L. Brodsky, J. Cell Biol. 2019, 218, 3171.
S. P. Ferris, V. K. Kodali, R. J. Kaufman, Dis. Model. Mech. 2014, 7, 331.
M. Ochsner, J. Photochem. Photobiol., B 1997, 39, 1.
A. Hambrock, C. Löffler-Walz, U. Quast, Br. J. Pharmacol. 2002, 136, 995.
C. Zhao, O. Zayed, Z. Yu, W. Jiang, P. Zhu, C. C. Hsu, L. Zhang, W. A. Tao, R. Lozano-Durán, J. K. Zhu, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2018, 115, 13123.
Y. H. Park, C. Choi, E. M. Park, H. S. Kim, H. J. Park, S. C. Bae, I. Ahn, M. G. Kim, S. R. Park, D. J. Hwang, Plant Cell Rep. 2012, 31, 1845.
B. Y. Cheon, H. J. Kim, K. H. Oh, S. C. Bahn, J. H. Ahn, J. W. Choi, S. H. Ok, J. M. Bae, J. S. Shin, Transgenic Res. 2004, 13, 541.
S. T. Häkkinen, L. Reuter, N. Nuorti, J. J. Joensuu, H. Rischer, A. Ritala, Front. Plant Sci. 2018, 9, 45.
U. Karki, H. Fang, W. Guo, C. Unnold-Cofre, J. Xu, Plant Cell Rep. 2021, 40, 1087.
H. Kang, Y. Park, Y. Lee, Y. J. Yoo, I. Hwang, Sci. Rep. 2018, 8, 4612.
R. Saberianfar, J. J. Joensuu, A. J. Conley, R. Menassa, Plant Biotechnol. J. 2015, 13, 927.
K. Augsten, P. Mühlig, C. Herrmann, Scanning 2000, 22, 12.
A. Weiskopf, K. Senecal, P. Vouros, D. Kaplan, C. M. Mello, Glycobiology 1996, 6, 1703.
J. R. A. dos Santos-Pinto, H. A. Arcuri, G. Lubec, M. S. Palma, Biochim. Biophys. Acta, Proteins Proteomics 2016, 1864, 1444.
W. G. Kaelin, Annu. Rev. Biochem. 2005, 74, 115.
J. R. A. dos Santos-Pinto, H. A. Arcuri, F. G. Esteves, M. S. Palma, G. Lubec, Sci. Rep. 2018, 8, 14674.
J. E. Garb, N. A. Ayoub, C. Y. Hayashi, BMC Evol. Biol. 2010, 10, 243.
A. Zhao, T. Zhao, Y. Zhang, Q. Xia, C. Lu, Z. Zhou, Z. Xiang, M. Nakagaki, Transgenic Res. 2010, 19, 29.
S. Sasaki, I. Nakagaki, Membr. Biochem. 1980, 3, 37.
D. Long, W. Lu, Y. Zhang, Q. Guo, Z. Xiang, A. Zhao, FEBS J. 2015, 282, 89.
K. Tanaka, S. Inoue, S. Mizuno, Insect Biochem. Mol. Biol. 1999, 29, 269.
D. Weigel, J. Glazebrook, Cold Spring Harb. Protoc. 2006, https://doi.org/10.1101/pdb.prot4666.
H. Buschmann, P. Green, A. Sambade, J. H. Doonan, C. W. Lloyd, New Phytol. 2011, 190, 258.
R. U. Schenk, A. C. Hildebrandt, Can. J. Bot. 1972, 50, 199.
J. Schindelin, I. Arganda-Carreras, E. Frise, V. Kaynig, M. Longair, T. Pietzsch, S. Preibisch, C. Rueden, S. Saalfeld, B. Schmid, J. Y. Tinevez, D. J. White, V. Hartenstein, K. Eliceiri, P. Tomancak, A. Cardona, Nat. Methods 2012, 9, 676.
C. Steentoft, S. Y. Vakhrushev, H. J. Joshi, Y. Kong, M. B. Vester-Christensen, K. T. B. G. Schjoldager, K. Lavrsen, S. Dabelsteen, N. B. Pedersen, L. Marcos-Silva, R. Gupta, E. Paul Bennett, U. Mandel, S. Brunak, H. H. Wandall, S. B. Levery, H. Clausen, EMBO J. 2013, 32, 1478.