Отправить статью по E-mail 
Нокаут-мутации в генах, кодирующих переносчики фосфата, нарушают адаптацию Saccharomyces cerevisiae к потреблению этанола
- Авторы: Ледова Л.А.1, Рязанова Л.П.1, Кулаковская Т.В.1
-
Учреждения:
- ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”
- Выпуск: Том 93, № 5 (2024)
- Страницы: 601-606
- Раздел: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
- URL: https://journals.rcsi.science/0026-3656/article/view/273112
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0026365624050085
- ID: 273112
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Аннотация
Переносчики фосфата в клетках дрожжей ответственны за гомеостаз фосфора, а также опосредованно вовлечены в регуляцию различных адаптивных процессов. Одним из таких процессов является адаптация клеток к потреблению этанола, которое требует значительных изменений в фосфорном обмене. В данной работе показано, что штаммы Saccharomyces cerevisiae с нокаут-мутациями в генах переносчиков фосфата PHO87, PHO89, PHO90 и PHO91 хуже приспосабливаются к потреблению этанола при его концентрации 4%. Это выражается как в удлинении лаг-фазы, так и в снижении скорости роста на активной стадии. Клетки мутантов отличаются по содержанию неорганических полифосфатов, но не ортофосфата, от родительского штамма: они содержат меньше длинноцепочечных полифосфатов. Этот эффект наблюдали при культивировании на этаноле, но не на глюкозе. При культивировании на среде, содержащей 4% этанол, штамм с нокаут-мутацией в гене PHO84, кодирующем переносчик фосфата и двухвалентных металлов, а также штаммы-нокауты по генам PHM6 и PHM7, ответственным за сверхнакопление полифосфатов, не проявили особенностей роста на среде с 4% этанолом по сравнению с родительским штаммом. Обсуждается возможная роль переносчиков фосфата и неорганических полифосфатов в адаптации дрожжей к потреблению этанола.
Ключевые слова
Полный текст
Об авторах
Л. А. Ледова
ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”
Автор, ответственный за переписку.
Email: alla@ibpm.ru
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Россия, 142290, ПущиноЛ. П. Рязанова
ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”
Email: alla@ibpm.ru
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Россия, 142290, ПущиноТ. В. Кулаковская
ФИЦ “Пущинский научный центр биологических исследований Российской академии наук”
Email: alla@ibpm.ru
Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина РАН
Россия, 142290, ПущиноСписок литературы
- Андреева Н. А., Кулаковская Т. В., Кулаковская Е. В., Кулаев И. С. Полифосфаты и экзополифосфатазы в цитозоле и митохондриях Saccharomyces cerevisiae при культивировании на глюкозе и этаноле в условиях гиперкомпенсации по фосфату // Биохимия. 2008. Т. 73. С. 80‒85.
- Andreeva N. A., Kulakovskaya T. V., Kulakovskaya E. V., Kulaev I. S. Polyphosphates and exopolyphosphatases in cytosol and mitochondria of Saccharomyces cerevisiae during growth on glucose or ethanol under phosphate surplus // Biochemistry (Moscow). 2008. V. 73. P. 65‒69.
- Вагабов В. М., Трилисенко Л. В., Кочеткова О. Ю., Ильченко А. П., Кулаев И. С. Влияние m-хлоркабонилцианидфенилгидразона на синтез неорганических полифосфатов Saccharomyces cerevisiae в разных условиях роста // Микробиология. 2011. Т. 80. С. 18‒23.
- Vagabov V. M., Trilisenko L. V., Kochetkova O. Y., Ilchenko A. P., Kulaev I. S. Effect of m-carbonyl cyanide 3-chlorophenylhydrazone on inorganic polyphosphates synthesis in Saccharomyces cerevisiae under different growth conditions // Microbiology (Moscow). 2011. V. 80. P. 15–20.
- Розанов А. С., Котенко А. В., Акбердин И. Р., Пельтек С. Е. Рекомбинантные штаммы Saccharomyces cerevisiae для получения этанола из растительной биомассы // Вавиловский журнал генетики и селекции. 2014. Т. 18. С. 989‒998.
- Трилисенко Л. В., Валиахметов А. Я., Кулаковская Т. В. Физиологические особенности Saccharomyces cerevisiae при сверхэкспрессии полифосфатазы Pрх1 // Микробиология. 2023. Т. 92. С. 396–403.
- Trilisenko L. V., Valiakhmetov A.Ya., Kulakovskaya T. V. Physiological characteristics of Saccharomyces cerevisiae strain overexpressing polyphosphatase Ppx1 // Microbiology (Moscow). 2023. V. 92. P. 545‒551.
- Эльдаров М. А., Кишковская С. А., Танащук Т. Н., Марданов А. В. Геномика и биохимия винных штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Успехи биологической химии. 2016. Т. 56. С. 155–196.
- Andreeva N., Ledova L., Ryazanova L., Tomashevsky A., Kulakovskaya T., Eldarov M. Ppn2 endopolyphosphatase overexpressed in Saccharomyces cerevisiae: comparison with Ppn1, Ppx1, and Ddp1 polyphosphatases // Biochimie. 2019. V. 163. P. 101‒107.
- Andreeva N., Ryazanova L., Ledova L., Trilisenko L., Kulakovskaya T. Stress resistance of Saccharomyces cerevisiae strains overexpressing yeast polyphosphatases // Stresses. 2022. V. 2. P. 17–25.
- Auesukaree C. Molecular mechanisms of the yeast adaptive response and tolerance to stresses encountered during ethanol fermentation // J. Biosci. Bioeng. 2017. V. 124. P. 133–142.
- Bubis J. A., Spasskaya D. S., Gorshkov V. A., Kjeldsen F., Kofanova A. M., Lekanov D. S., Gorshkov M. V., Karpov V. L., Tarasova I. A., Karpov D. S. Rpn4 and proteasome-mediated yeast resistance to ethanol includes regulation of autophagy // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020. V. 104. P. 4027‒4041.
- Denoncourt A., Downey M. Model systems for studying polyphosphate biology: a focus on microorganisms // Curr. Genet. 2021. V. 67. P. 331–346.
- Eskes E., Deprez M. A., Wilms T., Winderickx J. pH homeostasis in yeast; the phosphate perspective // Curr. Genet. 2018. V. 64. P. 155‒161.
- Ghillebert R., Swinnen E., De Snijder P., Smets B., Winderickx J. Differential roles for the low-affinity phosphate transporters Pho87 and Pho90 in Saccharomyces cerevisiae // Biochem. J. 2011. V. 434. P. 243‒251.
- Kulakovskaya E., Zvonarev A., Kulakovskaya T. PHM6 and PHM7 genes are essential for phosphate surplus in the cells of Saccharomyces cerevisiae // Arch. Microbiol. 2023. V. 205. Art. 47.
- Ma M., Liu Z. L. Mechanisms of ethanol tolerance in Saccharomyces cerevisiae // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2010. V. 87. P. 829‒845.
- Rao N. N., Gómez-García M.R., Kornberg A. Inorganic polyphosphate: essential for growth and survival // Annu. Rev. Biochem. 2009. V. 78. P. 605–647.
- Sahana G. R., Balasubramanian B., Joseph K. S., Pappuswamy M., Liu W.-C., Meyyazhagan A., Kamyab H., Chelliapan S., Biljo V. J. A review on ethanol tolerance mechanisms in yeast: current knowledge in biotechnological applications and future directions // Process Biochemistry. 2024. V. 138. P. 1‒13.
- Stanley D., Bandara A., Fraser S., Chambers P. J., Stanley G. A. The ethanol stress response and ethanol tolerance of Saccharomyces cerevisiae // J. Appl. Microbiol. 2010. V. 109. P. 13‒24.
- Vagabov V. M., Trilisenko L. V., Kulakovskaya T. V., Kulaev I. S. Effect of a carbon source on polyphosphate accumulation in Saccharomyces cerevisiae // FEMS Yeast Res. 2008. V. 8. P. 877‒882.
- Wolf I. R., Marques L. F., de Almeida L. F., Lázari L. C., de Moraes L. N., Cardoso L. H., Alves C. C.d.O., Nakajima R. T., Schnepper A. P., Golim M.d.A., et al. Integrative analysis of the ethanol tolerance of Saccharomyces cerevisiae // Int. J. Mol. Sci. 2023. V. 24. Art. 5646.
Дополнительные файлы
