Análisis de las rutas de señalización de nutrientes en cepas vínicas de saccharomyces cerevisiae en condiciones de vinificación

Resumen

La fermentación alcohólica del mosto de uva es llevada a cabo principalmente por la levadura Saccharomyces cerevisiae. Esta tesis aborda el análisis de las rutas de señalización de nutrientes de cepas vínicas de S. cerevisiae en condiciones de vinificación para comprender su respuesta frente a las condiciones adversas de disponibilidad de fuentes de nitrógeno y carbono en el mosto. El mosto de uva se caracteriza por un elevado contenido en azúcares y una limitación de fuente de nitrógeno, lo que podría explicar la mayor tolerancia de las cepas vínicas, respecto a las de laboratorio, frente a rapamicina (inhibidor del complejo TORC1) y a análogos estructurales no metabolizables de la glucosa, sugiriendo una organización diferencial de flujos metabólicos. Se han realizado dos experimentos de evolución dirigida, frente a rapamicina y frente a un análogo estructural de la glucosa (2-desoxiglucosa), que han permitido obtener cepas más tolerantes a dichos compuestos, pero sin fenotipos con aplicabilidad industrial. También se ha analizado el estado de activación de las rutas de señalización de nutrientes a través del estudio del estado de fosforilación de proteínas diana de las mismas, y se ha encontrado que las rutas TORC1 y Snf1 solo están activas en las primeras horas de vinificación, mientras que la ruta RAS/cAMP/PKA se mantiene activa a lo largo de todo el proceso, sugiriendo que ésta es la ruta reguladora principal en esas condiciones. Dado que el mosto de uva presenta una concentración deficitaria de nitrógeno, se estudiaron, además de TORC1, otras rutas que también responden a disponibilidad de nitrógeno, como el control general de aminoácidos (GAAC) y la represión por catabolito de nitrógeno (NCR), encontrándose que la proteinquinasa Sch9p y el factor transcripcional Gcn4p influyen profundamente en la fisiología celular, en el metabolismo y en la longevidad cronológica. Mutaciones en los genes codificantes de estas proteínas alteran, de manera similar, el metabolismo central del carbono y la producción de glicerol en vinificación y, sin embargo, tienen diferente impacto sobre el resto del metabolismo. Se realizó también un análisis fenómico global de las cepas y mutantes de deleción en genes de proteínas diana de las rutas de señalización de nutrientes. Los resultados mostraron la importancia de las proteínas Ras2p y Bcy1p, recalcando la importancia de la ruta Ras/cAMP/PKA en vinificación, así como la relación entre Snf1p y Gln3p. También mostraron que el gen MKS1, regulador negativo de la ruta retrógrada, es una buena diana para la obtención de cepas mejoradas de aplicabilidad industrial en vinificación. El conjunto de resultados obtenidos demuestra que no existe división entre la señalización de fuentes de carbono y de nitrógeno en vinificación, sino una comunicación cruzada adecuadamente regulada entre todas las rutas de señalización de nutrientes que permite que el metabolismo celular se adecúe a las condiciones ambientales.