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La dégradation de la biomasse lignocellulosique et sa transformation en combustible liquide a été envisagée comme une méthode pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Un obstacle important dans l'établissement de systèmes économiquement viables de transformation de la biomasse est dans la dégradation enzymatique de la cellulose et de l'hémicellulose 1. systèmes d'expression de plantes montrent un grand potentiel pour la production d'enzymes à l'échelle industrielle. Les systèmes agricoles à récolter des plantes économiquement et de volume sont déjà établis, comme ils l'ont été pendant des milliers d'années. La production de cellulases dans des plantes est souhaitable en raison de facteurs tels que la facilité d'auto-hydrolyse 2, et la possibilité d'optimiser l'utilisation des taux d'enzymes plus faibles en augmentant la digestibilité des parois cellulaires végétales 1. Enfin, les systèmes de plantes permettent le ciblage des protéines recombinantes à des zones spécifiques des cellules végétales et sont capables de modifier post-traductionnelle des enzymes le cas échéant 3.
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Nicotiana tabacum (tabac) est très couramment utilisé comme organisme modèle pour les études d'expression de protéines hétérologues dans les plantes, en raison de ses fonctions rapides d'accumulation croissance et la biomasse 4. L'expression transitoire de protéines recombinantes est une technique qui permet la production de protéines dans de courtes périodes de temps 5, tout en conservant une flexibilité quant à la localisation, et donc des modifications post-traductionnelles des protéines choisies à savoir, les cellulases. Cela permet la production de la cellulase (s) pour l'analyse de base, tout en jetant les bases de nouvelles stratégies d'expression dans les plantes. En utilisant cette stratégie d'expression transitoire, une endoglucanase à partir de la famille glycosyl hydrolase 5, Cel5A, dérivée de l'hôte fongique Trichoderma reesei (Hypocrea jecorina) 6 est produit (ci-après dénommé TrCel5A). TrCel5A est une protéine de 42 kDa qui est nativement glycosylée et est très actif dans hydroylzing chaînes de cellulose 7.
La technique d'expression transitoire décrit ici est basé sur un système relativement couramment utilisés, infiltrant les feuilles de la plante avec des agrobactéries portant le gène d'intérêt dans un vecteur d'expression approprié. Afin de permettre une analyse rapide de la réussite de l'expression in planta, TrCel5A peut également être exprimée en tant que protéine de fusion avec mCherry, une protéine fluorescente monomère initialement extraite de Discosoma sp. Protéine DsRed 8, avec un six résidus histidine supplémentaires (His-tag) fusionné à l'extrémité C-terminale (TrCel5A-mCherry). L'expression de la protéine de fusion hétérologue, TrCel5A-mCherry, peut donc être contrôlée dans la plante en croissance en utilisant la lumière verte à examiner mCherry dispersion. Si on le désire, des coupes minces de la matière végétale peut être examinée au microscope sous une lumière verte pour établir la localisation spécifique de la protéine. Pour ce travail, le signal et trans'asseoir peptides ont été incorporés dans la construction, pour localiser l'exportation de protéines hétérologues à le réticulum endoplasmique 9.
Pour analyser l'activité des cellulases végétaux exprimés, y compris TrCel5A, un certain nombre de tests d'activité de cellulase peut être exécuté. Après l'extraction des protéines totales solubles dans des plantes, TrCel5A peut être purifié en partie en utilisant une technique d'incubation thermique. la taille de la protéine est établi en utilisant SDS-PAGE suivi d'un Western blot. Zymographie peut être utilisée pour analyser l'activité contre les substrats, par exemple la cellulose qui a été carboxy-méthylé (fabrication de la carboxyméthylcellulose CMC): pour la solubilité 10. Cellulase et glucosidase peut être contrôlée en utilisant le fluorophore 4 méthylumbelliféryl (4-MU) associé à β-D-cellobioside (combiné: 4-MUC). Un autre procédé pour évaluer l'activité d'endoglucanase comprend l'analyse par spectrométrie de CMC qui a été associée à un azo-dvous (Remazolbrilliant Blue R) 11. En outre, l'activité des protéines de deux endoglucanases et une gamme de cellulases peut être contrôlée par l'utilisation d'un test d'analyse de sucre, tel que l'hydrazide de p-hydroxy benzoïque (PAHBAH) dosage 12. Ces techniques peuvent être utilisées pour élucider et de quantifier l'activité de la cellulase d'intérêt exprimée.