Quantitative proteomic profiling of shake flask versus bioreactor growth reveals distinct responses of Agrobacterium tumefaciens for preparation in molecular pharming

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From: Canadian Journal of Microbiology(Vol. 67, Issue 1)
Publisher: NRC Research Press
Document Type: Report
Length: 6,339 words
Lexile Measure: 1590L

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Abstract :

The preparation of Agrobacterium tumefaciens cultures with strains encoding proteins intended for therapeutic or industrial purposes is an important activity prior to treatment of plants for transient expression of valuable protein products. The rising demand for biologic products such as these underscores the expansion of molecular pharming and warrants the need to produce transformed plants at an industrial scale. This requires large quantities of A. tumefaciens culture, which is challenging using traditional growth methods (e.g., shake flask). To overcome this limitation, we investigate the use of bioreactors as an alternative to shake flasks to meet production demands. Here, we observe differences in bacterial growth among the tested parameters and define conditions for consistent bacterial culturing between shake flask and bioreactor. Quantitative proteomic profiling of cultures from each growth condition defines unique growth-specific responses in bacterial protein abundance and highlights the functional roles of these proteins, which may influence bacterial processes important for effective agroinfiltration and transformation. Overall, our study establishes and optimizes comparable growth conditions for shake flask versus bioreactors and provides novel insights into fundamental biological processes of A. tumefaciens influenced by such growth conditions. Key words: Agrobacterium tumefaciens, bioreactor, shake flask, quantitative proteomics, molecular pharming. La preparation de cultures de souches d'Agrobacterium tumefaciens qui codent des proteines destinees a des fins therapeutiques ou industrielles constitue une etape importante prealable au traitement de plantes en vue de l'expression transitoire de produits proteiques d'interet. La demande croissante en produits biologiques de ce type met en lumiere l'expansion de la moleculture et justifie le besoin de produire des plantes transformees a l'echelle industrielle. Cela necessite que l'on cultive de grandes quantites d'A tumefaciens, ce qui est difficile a realiser par les methodes de croissance traditionnelles (par exemple, en flacon d'agitation). Pour surmonter cette limitation, les auteurs etudient l'utilisation de bioreacteurs comme solution de remplacement aux flacons d'agitation pour repondre aux demandes de production. Ils observent ici les differences de croissance bacterienne parmi les parametres testes et definissent les conditions d'une culture bacterienne constante entre le flacon a agitation et le bioreacteur. Le profil proteomique quantitatif des cultures en fonction de chaque condition de croissance definit des reponses specifiques a la croissance uniques en ce qui a trait a l'abondance des proteines bacteriennes et met en evidence les roles fonctionnels de ces proteines, qui peuvent influencer des processus bacteriens importants pour une agro-infiltration et une transformation efficaces. Dans l'ensemble, cette etude etablit et optimise des conditions de croissance comparables entre les flacons d'agitation et les bioreacteurs et fournit un nouvel apercu des processus biologiques fondamentaux dA tumefaciens qui sont influences par ces conditions de croissance. [Traduit par la Redaction] Mots-cles : Agrobacterium tumefaciens, bioreacteur, flacon a agitation, proteomique quantitative, moleculture.

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Gale Document Number: GALE|A648001927