Antifungal‐protein production in maize (Zea mays) suspension cultures

Abstract

The growing emergency due to the phenomenon of drug resistance to micro-organisms has pushed forward the search for new potential drug alternatives to those already in use. Plants represent a suitable source of new antifungal molecules, as they produce a series of defensive proteins. Among them are the PRPs (pathogenesis-related proteins), shown to be effective in vitro against human pathogens. An optimized and established cell-suspension culture of maize (Zea mays) was shown to constitutively secrete in the medium a series of PRPs comprising the antifungal protein zeamatin (P33679) with a final yield of approx. 3 mg/litre. The in-vitro-produced zeamatin possessed antifungal activity towards a clinical strain of the human pathogenic yeast Candida albicans, an activity comparable with the one reported for the same protein extracted from maize seeds. Along with zeamatin, other PRPs were expressed: a 9 kDa lipid-transfer protein, a 26 kDa xylanase inhibitor and a new antifungal protein, PR-5. A fast, two-step chromatographic procedure was set up allowing the complete purification of the proteins considered, making this cell line a valuable system for the production of potential antifungal agents in a reliable and easy way.

Campesin, a thermostable antifungal peptide with highly potent antipathogenic activities

“…Lipid transfer proteins with antifungal activity have been demonstrated in only a small number of plants including maize (45), wheat (46), onion (47), sunflower (48), pepper (49), mungbean (50), rice (51), cheeseweed (52), sugar beet (53), and radish (54). Antifungal activity has not been demonstrated in lipid transfer protein from Ginkgo biloba (55) and some lipid transfer protein isoforms from grape (56).…”

EXPRESIÓN DEL GEN ANTIFÚNGICO zeamatina EN COLEÓPTILOS DE MAÍZ ARROCILLO ANTE INFECCION POR Aspergillus

“…Si bien, estudios previos reportan el aislamiento del gen y la proteína zeamatina en diferentes tejidos del maíz y su aplicaciones en tratamientos contra diferentes especies fúngicas con fines terapéuticos (Perri et al, 2009;Wilson et al, 2000;Selitrennikoff et al, 1992), su aplicación para el control de especies del género Aspergillus en cultivos de importancia económica como el maíz ha sido escasa, así como la identificación de germoplasma nativo con resistencia a la infección Aspergillus y acumulación de aflatoxinas. Si bien la resistencia es un fenómeno multigénico (Singh et al, 2023;Chen et al, 2015;), los resultados de esta investigación sugieren la participación del gen zlp como respuesta a la infección de A. parasiticus en la primera etapa de desarrollo del maíz como se observó en la muestra Ablc, ya que presentó una alta expresión constitutiva y en el caso de la muestra Aazi donde se indujo la expresión del gen ante la presencia del hongo, en ambos casos con mecanismos de defensa presentes en el maíz nativo.…”

“…Los cuatro genes son catalogados como genes de resistencia, sin embargo, por la actividad de su proteína, zlp sintetiza una proteína con actividad antifúngica aislada de maíz (Shatters et al, 2006;Schimoler-O'Rourke et al, 2001;Roberts et al, 1996) mientras que ZmCOR, glx-1 y per1 sintetizan proteínas relacionadas al estrés. En bioensayos, la proteína zlp provocó la permeabilización de la membrana plasmática en el ápice de las hifas de Aspergillus (Batalia, Monzingo, Ernst, Roberts & Robertus, 1996;Roberts & Selitrennikoff, 1990;), desde su descubrimiento se ha usado también contra otros patógenos, como: Neurospora crassa, Candida, Trichoderma, Fusarium, Rhizoctonia y Chaetomium (Perri et al, 2009. Por lo anterior, es de suma importancia conocer la respuesta de estos genes de resistencia y sus proteínas en razas de maíces nativos debido a la importancia cultural y económica que tienen en México.…”