Vacuolar targeting of recombinant antibodies in Nicotiana benthamiana

Autores
Ocampo, Carolina Gabriela; Lareu, Jorge Fabricio; Marin Viegas, Vanesa Soledad; Mangano, Silvina; Loos, Andreas; Steinkellner, Herta; Petruccelli, Silvana
Año de publicación
2016
Idioma
inglés
Tipo de recurso
artículo
Estado
versión publicada
Descripción
Plant-based platforms are extensively used for the expression of recombinant proteins, including monoclonal antibodies. However, to harness the approach effectively and leverage it to its full potential, a better understanding of intracellular processes that affect protein properties is required. In this work, we examined vacuolar (vac) targeting and deposition of the monoclonal antibody (Ab) 14D9 in Nicotiana benthamiana leaves. Two distinct vacuolar targeting signals (KISIA and NIFRGF) were C-terminal fused to the heavy chain of 14D9 (vac-Abs) and compared with secreted and ER-retained variants (sec-Ab, ER-Ab, respectively). Accumulation of ER- and vac-Abs was 10- to 15-fold higher than sec-Ab. N-glycan profiling revealed the predominant presence of plant typical complex fucosylated and xylosylated GnGnXF structures on sec-Ab while vac-Abs carried mainly oligomannosidic (Man 7-9) next to GnGnXF forms. Paucimannosidic glycans (commonly assigned as typical vacuolar) were not detected. Confocal microscopy analysis using RFP fusions showed that sec-Ab-RFP localized in the apoplast while vac-Abs-RFP were exclusively detected in the central vacuole. The data suggest that vac-Abs reached the vacuole by two different pathways: direct transport from the ER bypassing the Golgi (Ab molecules containing Man structures) and trafficking through the Golgi (for Ab molecules containing complex N-glycans). Importantly, vac-Abs were correctly assembled and functionally active. Collectively, we show that the central vacuole is an appropriate compartment for the efficient production of Abs with appropriate post-translational modifications, but also point to a reconsideration of current concepts in plant glycan processing.
Fil: Ocampo, Carolina Gabriela. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina
Fil: Lareu, Jorge Fabricio. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina
Fil: Marin Viegas, Vanesa Soledad. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina
Fil: Mangano, Silvina. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina
Fil: Loos, Andreas. University of Natural Resources and Life Sciences Vienna; Austria
Fil: Steinkellner, Herta. University of Natural Resources and Life Sciences Vienna; Austria
Fil: Petruccelli, Silvana. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; Argentina
Materia
IMMUNOGLOBULIN
MOLECULAR FARMING
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SECRETORY PATHWAY
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Nivel de accesibilidad
acceso abierto
Condiciones de uso
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Repositorio
CONICET Digital (CONICET)
Institución
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Two distinct vacuolar targeting signals (KISIA and NIFRGF) were C-terminal fused to the heavy chain of 14D9 (vac-Abs) and compared with secreted and ER-retained variants (sec-Ab, ER-Ab, respectively). Accumulation of ER- and vac-Abs was 10- to 15-fold higher than sec-Ab. N-glycan profiling revealed the predominant presence of plant typical complex fucosylated and xylosylated GnGnXF structures on sec-Ab while vac-Abs carried mainly oligomannosidic (Man 7-9) next to GnGnXF forms. Paucimannosidic glycans (commonly assigned as typical vacuolar) were not detected. Confocal microscopy analysis using RFP fusions showed that sec-Ab-RFP localized in the apoplast while vac-Abs-RFP were exclusively detected in the central vacuole. The data suggest that vac-Abs reached the vacuole by two different pathways: direct transport from the ER bypassing the Golgi (Ab molecules containing Man structures) and trafficking through the Golgi (for Ab molecules containing complex N-glycans). Importantly, vac-Abs were correctly assembled and functionally active. Collectively, we show that the central vacuole is an appropriate compartment for the efficient production of Abs with appropriate post-translational modifications, but also point to a reconsideration of current concepts in plant glycan processing.Fil: Ocampo, Carolina Gabriela. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos; ArgentinaFil: Lareu, Jorge Fabricio. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos. 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