Genômica do metabolismo de maltotriose em Saccharomyces cerevisiae: o papel determinante do gene AGT1 / Genomics of maltotriose metabolism in i>Saccharomyces cerevisiae the determinant role of AGT1 gene

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

Processos biotecnológicos importantes dependem da eficiente fermentação de hidrolisados de amido, ricos em maltose e maltotriose, pela levedura i>Saccharomyces cerevisiae. Entretanto, algumas linhagens apresentam dificuldade para consumir a maltotriose, o que diminui a eficiência fermentativa nesses processos. Embora se acredite que o transporte desse açúcar através da membrana plasmática seja o passo limitante para sua fermentação, existem conflitos na literatura em relação às permeases capazes de transportar a maltotriose. No intuito de melhorar a compreensão do metabolismo desse açúcar em S. cerevisiae, correlacionamos o fenótipo de várias cepas em maltotriose com seus respectivos genótipos. Para isso, identificamos os genes de transportadores de α-glicosídeos presentes nas linhagens analisadas e avaliamos o crescimento celular, a produção de etanol e as atividades de transporte por cada cepa. Para confirmar se tais genes eram, de fato, expressos, analisamos a expressão dos mesmos em diferentes condições de cultivo. Após verificarmos que a presença de um regulador constitutivo aumenta a expressão do gene AGT1 e incrementa a fermentação de maltose e maltotriose, deletamos esse gene do genoma de três linhagens de laboratório para avaliar a contribuição da permease Agt1p para a utilização de maltotriose. Embora as linhagens selvagens tenham consumido e fermentado rapidamente esse açúcar, as agt1 Δ foram incapazes de transportar a maltotriose e de utilizála durante 3-4 dias de incubação. Contudo, após um período de incubação maior (8 dias), apenas uma das linhagens agt1 Δ continuou incapaz de crescer em maltotriose, enquanto as outras apresentaram crescimento tardio, após ~100 h de fase lag, porém sem produção de etanol. Essa mesma fase lag extensa foi também observada em cepas industriais incapazes de expressar o AGT1. Além disso, através de QRT-PCR vimos que os transportadores MPH2- MPH3 não estão relacionados a esse fenótipo. Ao buscarmos o que poderia promover esse novo fenótipo, análises de microarray indicaram expressão aumentada de α-glicosidases e transportadores de hexose durante esse crescimento tardio. Após inocularmos uma linhagem hxt-null agt1 Δ em maltotriose, detectamos glicose no meio de cultura durante o seu crescimento tardio, indicando que cepas que não contam com o Agt1p na membrana só conseguem crescer tardiamente em maltotriose em virtude da hidrólise extracelular desse açúcar. Por fim, nós demonstramos ainda que a α-glicosidase codificada pela ORF YJL216C é responsável por essa hidrólise extracelular da maltotriose, uma vez que a sua deleção tornou as células incapazes de crescer em maltotriose mesmo durante longos períodos de incubação. Assim, nossos resultados indicam que o Agt1p é o único transportador de maltotriose em S. cerevisiae e que o mesmo é necessário para promover eficiente fermentação desse açúcar. Pudemos também concluir que, em sua ausência, as células podem crescer em maltotriose somente se forem capazes de hidrolisá-la extracelularmente. Neste trabalho, discutimos também o poder de indução dos genes MAL pela maltose e pela maltotriose. Analisados em conjunto, nossos resultados sugerem que, embora não haja um indutor mais forte dentre esses açúcares, a atividade de transporte é maior em células crescidas em maltotriose.

ASSUNTO(S)

agt1 saccharomyces cerevisiae transport expressão maltotriose expression i>saccharomyces cerevisiae fermentation maltotriose fermentação agt1 transporte

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