Fisiología de cepas de Saccharomyces cerevisiae adaptadas a temperatura elevada y pH ácido

El problema para la producción de bioetanol de segunda generación es la acumulación de factores estresantes para Saccharomyces cerevisiae (comúnmente utilizada para convertir azúcares en etanol) que afectan los rendimientos de producción, especialmente a temperaturas > a 40°C y concentraciones de hasta 10 g/L de ácido acético a pH < de 4. Una estrategia que se ha utilizado con éxito para la generación de cepas de levadura resistentes a condiciones estresantes es someterlas a un proceso de evolución adaptativa en laboratorio (EAL). Anteriormente se seleccionó una cepa termotolerante (TT23) de un proceso de EAL con capacidades mejoradas para crecer a 40°C. En este trabajo se estudió la fisiología de esta cepa termotolerante y encontramos que generó “trade-off” cuando se cultiva en condiciones óptimas ancestrales (30°C y pH 5), ya que disminuyó entre 10 y 15% su productividad de etanol y su tasa de crecimiento, respectivamente. Un análisis por microarreglos reveló que la causa fue por un aumento en la expresión del gen pma1 que codifica una ATPasa de membrana. También se seleccionaron dos cepas ácido tolerantes de una experimento de EAL con la capacidad de crecer en medios de cultivo con 12 g/L de ácido acético y pH 4, una de ellas partió de la cepa silvestre S288c y se denomino silvestre ácido tolerante 22 (SAT22) y la otra de la cepa termotolerante TT23 y se le denomino termo ácido tolerante 12 (TAT12). Se estudió la fisiología de estas cepas y encontramos que no generan “trade-off” ya que la cepa SAT22 no presentó deficiencias en sus parámetros cinéticos comparados con los de su cepa parental S288c, mientras que la cepa TAT12 aumentó su rendimiento de biomasa por sustrato consumido y en su capacidad de crecimiento comparado con su cepa parental TT23. El análisis por microarreglos sugirió que estas cepas acumulan trehalosa y chaperonas moleculares, además de generar energía mediante glucólisis y producción de etanol. También se encontró que ninguna de las cepas seleccionadas por EAL tiene duplicaciones cromosomales, por lo que son genéticamente estables para utilizarse en un proceso de producción.