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Carqueijeiro I, Guimarães AL, Bettencourt S, Martínez-Cortés T, Guedes JG, Gardner R, Lopes T, Andrade C, Bispo C, Martins NP, Andrade P, Valentão P, Valente IM, Rodrigues JA, Duarte P, Sottomayor M. Isolation of Cells Specialized in Anticancer Alkaloid Metabolism by Fluorescence-Activated Cell Sorting. Plant Physiol 2016; 171:2371-8. [PMID: 27356972 PMCID: PMC4972299 DOI: 10.1104/pp.16.01028] [Citation(s) in RCA: 12] [Impact Index Per Article: 1.5] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [MESH Headings] [Track Full Text] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 05/31/2016] [Accepted: 06/20/2016] [Indexed: 05/28/2023]
Abstract
Plant specialized metabolism often presents a complex cell-specific compartmentation essential to accomplish the biosynthesis of valuable plant natural products. Hence, the disclosure and potential manipulation of such pathways may depend on the capacity to isolate and characterize specific cell types. Catharanthus roseus is the source of several medicinal terpenoid indole alkaloids, including the low-level anticancer vinblastine and vincristine, for which the late biosynthetic steps occur in specialized mesophyll cells called idioblasts. Here, the optical, fluorescence, and alkaloid-accumulating properties of C. roseus leaf idioblasts are characterized, and a methodology for the isolation of idioblast protoplasts by fluorescence-activated cell sorting is established, taking advantage of the distinctive autofluorescence of these cells. This achievement represents a crucial step for the development of differential omic strategies leading to the identification of candidate genes putatively involved in the biosynthesis, pathway regulation, and transmembrane transport leading to the anticancer alkaloids from C. roseus.
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Affiliation(s)
- Inês Carqueijeiro
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Ana Luísa Guimarães
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Sara Bettencourt
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| | - Teresa Martínez-Cortés
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Joana G Guedes
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| | - Rui Gardner
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| | - Telma Lopes
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Cláudia Andrade
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Cláudia Bispo
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| | - Nuno Pimpão Martins
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| | - Paula Andrade
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Patrícia Valentão
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| | - Inês M Valente
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| | - José A Rodrigues
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
| | - Patrícia Duarte
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| | - Mariana Sottomayor
- CIBIO/InBIO-Centro de Investigação em Biodiversidade e Recursos Genéticos, Universidade do Porto, 4485-661 Vairão, Portugal (S.B., T.M.-C., J.G.G., M.S.); Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Instituto de Biologia Molecular e Celular, Universidade do Porto, 4200-135 Porto, Portugal (I.C., A.L.G., P.D.);Departamento de Biologia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.C., M.S.);Instituto Gulbenkian de Ciência, 2780-156 Oeiras, Portugal (R.G., T.L., C.A., C.B., N.P.M.);REQUIMTE/Laboratório de Farmacognosia, Departamento de Química, Faculdade de Farmácia, Universidade do Porto, 4050-313 Porto, Portugal (P.A., P.V.); andREQUIMTE/LAQV, Departamento de Química e Bioquímica, Faculdade de Ciências, Universidade do Porto, 4169-007 Porto, Portugal (I.M.V., J.A.R.)
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