Estudo do metabolismo e influência de fontes de nitrogênio na fisiologia e expressão gênica da levedura Dekkera Bruxellensis

Abstract

A levedura Dekkera bruxellensis é consistentemente associada a contaminações de processos de fermentação alcoólica industrial. Na produção de vinhos, esta levedura é responsável pela produção de aromas indesejáveis, enquanto que na produção de etanol combustível, D. bruxellensis compete com Saccharomyces cerevisiae pelo substrato industrial. Apesar de compartilhar alguns fenótipos com S. cerevisiae, D. bruxellensis apresenta características peculiares, como por exemplo, a capacidade de utilizar nitrato como única fonte de nitrogênio. No ambiente industrial, as quantidades de açúcares são elevadas e, nesses casos, o fator limitante do crescimento é geralmente a disponibilidade de nitrogênio, um nutriente essencial para todas as formas de vida. O objetivo do presente trabalho foi investigar o metabolismo de diferentes fontes de nitrogênio e determinar a influência da natureza e da concentração destas fontes na fisiologia e expressão gênica de D. bruxellensis, em busca de potenciais fatores positivos de adaptação para esta levedura. Os resultados mostraram que a assimilação de nitrato pode favorecer D. bruxellensis no ambiente industrial, pois fornece o nitrogênio necessário para manter o crescimento desta levedura mesmo após a depleção da amônia no caldo de cana. Adicionalmente, a escassez de nitrogênio diminui a taxa de crescimento, consumo de açúcares e produção de etanol em D. bruxellensis. No entanto, a limitação de carbono é ainda mais drástica para o metabolismo celular, ocasionando redução significativa dos principais parâmetros fisiológicos. Com relação à assimilação de fontes de nitrogênio, as enzimas glutamato desidrogenase e glutamato sintase podem trocar de papéis como principal via de biossíntese de glutamato e que genes codificantes de permeases de nitrogênio estão sob rígido controle transcricional. Além disso, D. bruxellensis apresenta preferência pela utilização do metabolismo respiratório em detrimento da fermentação em condições limitantes de crescimento. Finalmente, um novo grupo de genes de referência para ensaios de expressão gênica em D. bruxellensis foi estabelecido. A partir dos resultados gerados no presente trabalho, é possível entender as repostas metabólicas de D. bruxellensis em diferentes fontes de nitrogênio, o que pode auxiliar na identificação de novos fatores de adaptação para esta levedura, que permitem o seu estabelecimento e manutenção no ambiente indutrial.