[en] Infectious diseases (IDs) are a global challenge for human and animal health, particularly those caused by antibiotic-resistant microorganisms. In the specific case of the cattle industry, IDs not only impact on animal health and welfare, but also drastically reduce production and the economic margin of the sector. The use of antibiotics allows the control of part of IDs, but the constant emergence of resistant bacteria encourages finding new strategies to substitute antibiotics. On the other hand, the efficiency of existing vaccines is not sufficient to control the emergence of IDs, making it clear that alternative therapies are needed for the treatment of bovine IDs such as mastitis and bovine respiratory disease (BRD). Innate immunity provides us with an extensive assortment of molecules with high therapeutic potential. Among them, metalloproteinases, acute phase proteins, or cytokines have been studied in the last years with interesting results. Nevertheless, none of them have the functional versatility of Host Defense Peptides (HDPs), which have antibacterial, antiviral, antifungal and immunomodulatory activities. These peptides are mainly produced through chemical synthesis, which has important limitations in terms of cost and scalability to be applied in vivo. Recombinant protein production in bacteria has emerged as an ideal strategy for the obtainment of therapeutic innate immunity-related proteins at lower costs at industrial amounts. The bacterial specie most widely used for recombinant protein production purposes is Escherichia coli, but Lactococcus lactis has also shown to be a good alternative, being a lipopolysaccharide (LPS)-free system. First, this thesis pursues to expand the available systems for the LPS-free recombinant protein production of immune-related protein, exploring the use of Lactiplantibacillus plantarum. The results obtained showed that L. plantarum can be used as a microbial cell factory as it occurs with L. lactis, reporting for the first time the formation of inclusion bodies (IBs) in this expression system. Secondly, suitable solubilization protocols to obtain soluble, pure, and active immune-related proteins from IBs have been developed. Finally, this thesis attains the production of recombinant bovine HDPs in LPS-free recombinant systems which show potent antibacterial and antiviral activities against bovine pathogens. The outcomes derived from this thesis will be the beginning of a new treatment for BRD and a promising alternative to the use of antibiotics in animal production.

[es] Las enfermedades infecciosas (EIs) son un desafío global que afecta tanto a la salud humana como a la salud animal, especialmente aquellas causadas por microorganismos resistentes a los antibióticos. En el caso concreto de la industria bovina, las EIs no solo impactan en la salud y el bienestar animal, sino que también reducen de forma drástica la producción y el margen económico del sector. El uso de antibióticos permite el control de parte de las EIs, pero la constante emergencia de bacterias resistentes a estos impulsa a encontrar nuevas estrategias para sustituirlos. Por otra parte, la eficacia de las vacunas existentes no es suficiente para controlar la emergencia de las EIs, lo que pone de manifiesto la necesidad de terapias alternativas para el tratamiento de las EIs bovinas, como la mastitis o el síndrome respiratorio bovino (SRB). La inmunidad innata nos proporciona un amplio surtido de moléculas con un alto potencial terapéutico. Entre ellas, las metaloproteinasas, las proteínas de fase aguda o las citocinas se han estudiado en los últimos años con resultados interesantes. Sin embargo, ninguna de ellas tiene la versatilidad funcional que tienen los Péptidos de Defensa del Huésped (HDPs), ya que poseen actividad antibacteriana, antiviral, antifúngica e inmunomoduladora. Estos péptidos son principalmente producidos mediante síntesis química, pero es un proceso que tiene importantes limitaciones en términos de costes y escalabilidad, lo que dificulta la aplicación de estas moléculas in vivo. La producción de proteínas recombinantes en bacterias ha surgido como una estrategia ideal para obtener proteínas terapéuticas relacionadas con la inmunidad innata a bajo coste, siendo posible su producción a escala industrial. La especie bacteriana más ampliamente utilizada para producir proteínas recombinantes es Escherichia coli, pero Lactococcus lactis también ha demostrado ser una buena alternativa, además de ser un microorganismo libre de lipopolisacáridos (LPS). En primer lugar, esta tesis busca ampliar los sistemas libres de LPS disponibles para la producción de proteínas recombinantes relacionadas con la inmunidad innata, explorando el uso de Lactiplantibacillus plantarum. Los resultados muestran que L. plantarum puede ser utilizado como fábrica bacteriana al igual que L. lactis, describiendo por primera vez la formación de cuerpos de inclusión (IBs) en este sistema de expresión. En segundo lugar, se han descrito protocolos adecuados de solubilización para obtener proteínas relacionadas con la inmunidad innata solubles, puras y activas a partir de IBs. Finalmente, esta tesis logra la producción de HDPs bovinos recombinantes en sistemas libres de LPS, siendo moléculas con una potente actividad antibacteriana y antiviral contra patógenos bovinos. En conjunto, los resultados de esta tesis suponen el inicio prometedor de un nuevo tratamiento para el SRB y una alternativa viable al uso de antibióticos.