Gene editing of <i>Nicotiana benthamiana</i> architecture for space-efficient production of recombinant proteins in controlled environments
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Indoor vertical farming (VF) offers several practical advantages for the cultivation of plant protein bio-factories, including plant uniformity, product consistency, water/nutrient recycling and production cycles on a year-round basis. Much progress has been achieved in recent years toward the development of innovative systems for artificial lighting, automated irrigation, plant handling, environment control and space use optimization in VF systems. Here, we used a CRISPR-Cas9 gene editing approach to generate mutant lines of transient protein expression host Nicotiana benthamiana presenting a compact, space-efficient phenotype compared to the so-called LAB strain commonly used for protein production. Our strategy consisted of altering apical dominance by suppressing the biosynthesis of strigolactone, a negative regulator of axillary bud outgrowth-promoting cytokinins. Strigolactone-depleted lines were generated by knocking-down the expression of either Carotenoid cleavage dioxygenase 7 (CCD7) or Carotenoid cleavage dioxygenase 8 (CCD8), two key enzymes of the metabolic pathway leading to strigolactone synthesis. Knocking-down the genes of either enzyme had no impact on the overall growth rate of the plant but drastically influenced its leaf proteome, auxin/cytokinin ratio and overall architecture. More specifically, the ΔCCD mutants exhibited altered glycolytic and malate-processing enzyme fluxes driving the production of pyruvate and cytokinins in leaf tissue, an axillary growth-oriented development pattern and, most importantly, a spatial footprint reduced by 45% to 50% compared to the LAB strain. Most importantly, recombinant protein yields per plant were maintained in the mutant lines, as here illustrated for the model protein GFP and for rituximab, a chimeric monoclonal antibody of confirmed clinical value in humans. Our data demonstrate the usefulness of ΔCCD7 and ΔCCD8 knockout leading to strigolactone depletion for the generation of compact, space-efficient N. benthamiana lines well suited to VF systems intended for biopharmaceutical production.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».