Preview

Влияние различных значений температуры на морфологические свойства дрожжей Saccharomyces сerevisiae

https://doi.org/10.36107/spfp.2020.322

Полный текст:

Аннотация

Изучены морфологические свойства дрожжей Saccharomyces в условиях температурного стресса. В результате исследования влияния широкого диапазона температуры выявлены морфологические особенности клеток и гигантских колоний дрожжей, связанные с функциональным состоянием и плоидностью штаммов. Процесс адаптации сопровождался изменением формы клеток тетраплоидного штамма S. cerevisiae Y-503, для клеток гаплоида S. cerevisiae DAW-3a характерно сохранение сферической формы. В клетках обоих штаммов обнаружено накопление запасных питательных веществ, показана их способность к восстановлению жизненной активности после низкотемпературного стресса. В условиях экстремальной температуры обнаружено изменение формы и размеров колоний. Сравнительный анализ морфофизиологических параметров гигантских колоний показал, что в оптимальных условиях колонии S. cerevisiae Y-503 отличались более крупными размерами, при повышенной и низкой температуре штаммы одинаково реагировали на стресс. Дальнейшее изучение механизмов адаптации близкородственных штаммов дрожжей, отличающихся плоидностью, к различным видам стресса представляет интерес для фундаментальных исследований и биотехнологического применения.

Об авторах

Э. А. Исламмагомедова
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


Э. А. Халилова
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


С. Ц. Котенко
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


Р. З. Гасанов
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


А. А. Абакарова
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


Д. А. Аливердиева
Лаборатория биохимии и биотехнологии Прикаспийского института биологических ресурсов ДФИЦ РАН
Россия


Список литературы

1. Бирюкова Е.Н., Меденцев А.Г., Аринбасарова А.Ю., Акименко В.К. Адаптация дрожжей Yаrrowia lipolytica к тепловому воздействию // Микробиология. 2007. Т. 76. № 2. С. 184-190. doi: 10.1134/S0026261707020051

2. Аливердиева Д.А., Мамаев Д.В., Лагутина Л.С. Транспорт сукцината в клетки Saccharomyces cerevisiae после продолжительной холодовой преинкубации // Прикладная биохимия и микробиология. 2009. № 45(5). С. 577-585. doi: 10.1134/S0003683809050111

3. Аринбасарова А.Ю., Бирюкова Е.Н., Меденцев А.Г. Антистрессовые системы дрожжей Yarrowia lipolytica (Обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2015. № 51(2). С. 122-131. doi: 10.7868/S0555109915020026

4. Бежуашвили М., Джигаури Г., Сихуралидзе Т. Накопление высших спиртов в естественно-розовых виноматериалах, приготовленных из сорта винограда Асуретули шави // Виноградарство и виноделие. 2009. Т. 39. С. 87-89.

5. Исламмагомедова Э.А., Халилова Э.А., Котенко С.Ц., Гасанов Р.З., Аливердиева Д.А. Влияние экстремальных значений рН на морфологические особенности дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Общая биология. 2018. Т. 20. № 5(2). С. 219-225.

6. Аринбасарова А.Ю., Бирюкова Е.Н., Меденцев А.Г., Сорокин В.В., Сузина Н.Е. Изменение ультраструктуры клеток Yаrrowia lipolytica в стрессовых условиях // Микробиология. 2011. Т. 80. № 3. С. 344-348. doi: 10.1134/S0026261711030040

7. Калюжин В.А. Терморезистентность у дрожжей Sacchаromyces cerevisiae // Журнал общей биологии. 2011. Т. 72. № 2. С. 140-150.

8. Аливердиева Д.A., Мамаев Д.В., Лагутина Л.С., Шольц К.Ф. Ocобенности изменения содержания субстратов эндогенного дыхания в клетках Saccharomyces cerevisiae при низкой температуре // Биохимия. 2006. № 71(1). С. 50-58. doi: 10.1134/S0006297906010056

9. Жук А.С., Степченкова Е.И., Павлов Ю.И., Инге-Вечтомов С.Г. Оценка эффективности методов синхронизации клеточных делений у дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Цитология. 2016. Т. 58. № 12. С. 936-946.

10. Терёшина В.М., Меморская А.С., Котлова Е.Р., Феофилова Е.П. Состав мембранных липидов и углеводов цитозоля в условиях теплового шока у Aspergillus niger // Микробиология. 2010. Т. 79. № 1. С. 45-51.

11. Способ получения этанола: пат. 2495936 Российская Федерация, МПК C12P 7/06. № 2012117001/10 / Халилова Э.А., Котенко С.Ц., Исламмагомедова Э.А., Аливердиева Д.А.; заявитель и патентообладатель Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского центра РАН; заявл. 26.04.2012; опубл. 20.10.2013, Бюл. № 29. 7 с.

12. Kocив Р.Б., Березовская H.И., Паляница Л.Я., Панькив H.И., Харандюк Т.В. Удельная скорость размножения спиртовых дрожжей // Научный вестник Львовского национального университета ветеринарной медицины и биотехнологий имени С.З. Гжицкого. 2014. Т. 1. № 2-4(59). С. 79-83.

13. Феофилова Е.П. Торможение жизненной активности как универсальный биохимический механизм адаптации микроорганизмов к стрессовым воздействиям (обзор) // Прикладная биохимия и микробиология. 2003. Т. 39. № 1. С. 1-24.

14. Феофилова Е.П., Кузнецова Л.С. Участие ацильных цепей липидов в биохимической адаптации мукорового гриба Cunninghamella japonica к температуре // Прикладная биохимия и микробиология. 2008. Т. 44. № 6. С. 676-682.

15. Штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae Y-503, используемый в производстве хлебобулочных изделий: а. с. 1284998 СССР, МПК C12N 1/018. № 3881042/28-13 / Абрамов Ш.А., Котенко С.Ц., Далгатова Б.И., Маммаев А.Т., Пейсахова Д.С.; заявитель и патентообладатель Прикаспийский институт биологических ресурсов Дагестанского федерального исследовательского центра РАН; заявл. 09.04.85; опубл. 23.01.87, Бюл. № 3. 5 с.

16. Ortiz-Tovar G., A. A comparison of the performance of natural hybrids Saccharomyces cerevisiae × Saccharomyces kudriavzevii at low temperatures reveals the crucial role of their S. kudriavzevii genomic contribution // 2018. No. 274. Pp. 12-19. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro

17. Muñoz-Bernal E., Deery M.J., Rodríguez M.E., Cantoral J.M., Howard J., Feret R., Natera R., Lilley K.S., Fernández-Acero F.J. Analysis of temperature-mediated changes in the wine yeast Saccharomyces bayanus var uvarum. An oenological study of how the protein content influences wine quality // Proteomics. 2016. No. 16(4). Pp. 576-92. doi: 10.1002/pmic.201500137

18. Reis V.R., Antonangelo A.T.B.F., Bassi A.P.G., Colombi D., Ceccato-Antonini S. Bioethanol strains of Saccharomyces cerevisiae characterized by microsatellite and stress resistance // Braz. J. Microbiol. 2017. No. 48(2). Pp. 268-274. doi.org/10.1016/j.bjm.2016.09.017

19. Caspeta L., Nielsen J. Thermotolerant yeast strains adapted by Laboratory evolution show trade-off at ancestral temperatures and preadaptation to other stresses // MBio. 2015. No. 6(4). Pp. 431-446. doi: 10.1128/mBio.00431-15

20. Zadrag-Tecza R., Kwolek-Mirek M., Alabrudzińska M., Skoneczna A. Cell size influences the reproductive potential and total lifespan of the Saccharomyces cerevisiae yeast as revealed by the analysis of polyploid strains // Oxidative medicine and cellular longevity. 2018. Pp. 1-17. https://doi.org/10.1155/2018/1898421

21. Novo M.T., Beltran G., Torija M.J., Poblet M., Rozès N., Guillamón J.M., Mas A. Changes in wine yeast storage carbohydrate levels during preadaptation, rehydration and low temperature fermentations // International Journal of Food Microbiology. 2003. No. 86(1-2). Pp. 153-161. doi.org/10.1016/S0168-1605(03)00253-8

22. Cordova L.T., Alper H.S. Production of α-linolenic acid in Yarrowia lipolytica using low-temperature fermentation // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2018. No. 102(20). Pp. 8809-8816. doi: 10.1007/s00253-018-9349-y

23. Redón M., Guillamón J.M., Mas A., Rozès N. Effect of growth temperature on yeast lipid composition // European Food Research and Technology. 2011. No. 232(3). Pp. 517-527. doi 10.1007/s00217-010-1415-3

24. Tezaki S., Iwama R., Kobayashi S., S R. Δ12-fatty acid desaturase is involved in growth at low temperature in yeast Yarrowia lipolytica // 2017. No. 488(1). Pp. 165-170. doi: 10.1016/j.bbrc.2017.05.028

25. Zemančikova J., Kodedova M., Papouškova K., Sychrova H. Four Saccharomyces species differ in their tolerance to various stresses though they have similar basic physiological parameters // Folia Microbiol. 2018. No. 63. Pp. 217-227. doi: org/10.1007/s12223-017-0559-y

26. Gysler C., Niederberger P. The development of low temperature inactive (Lti) baker’s yeast // Applied Microbiology and Biotechnology. 2002. No. 58(2). Pp. 210-216.

27. Kuroda K., Ueda M. Engineering of global regulators and cell surface properties toward enhancing stress tolerance in Saccharomyces cerevisiae // J. Biosci. Bioeng. 2017. No. 124(6). Pp. 599-605. doi: 10.1016/j.jbiosc.2017.06.010

28. López-Malo M., Querol A., Guillamon J.M. Metabolomic Comparison of Saccharomyces cerevisiae and the Cryotolerant Species S. bayanus var. uvarum and S. kudriavzevii during Wine Fermentation at Low Temperature // PLOS ONE. 2013. No. 8(3). Pp. 601-635. doi.org/10.1371/journal.pone.0060135

29. Borrull A., Lopez-Martínez G., Miro-Abella E., Salvado Z., Poblet M., Cordero-Otero R., Rozes N. New insights into the physiological state of Saccharomyces cerevisiae during ethanol acclimation for producing sparkling wines // Food Microbiology. 2016. No. 54. Pp. 20 - 29.

30. Paget C.M., Schwartz J.M., Delneri D. Environmental systems biology of cold-tolerant phenotype in Saccharomyces species adapted to grow at different temperatures // Mol Ecol. 2014. No. 23(21). Pp. 5241-57. doi: 10.1111/mec.12930

31. Anderson C.A., Roberts S., Zhang H., Kelly C.M., Kendall A., Lee C., Gerstenberger J., Koenig A.B., Kabeche R., Gladfelter A.S. Ploidy variation in multinucleate cells changes under stress // Mol.Biol. Cell. 2015. No. 26(6). Pp. 1129-1140. doi: 10.1091/mbc.E14-09-1375

32. Pucci F., Rooman M. Physical and molecular bases of protein thermal stability and cold adaptation // Curr. Opin. Struct. Biol. 2017. No. 42. Pp. 117-128. doi: 10.1016/j.sbi

33. Ruusuvuori P., Lin J., Scott A., Tan Z., Sorsa S., Kallio A., Nykter M., Yli-Harja O., Shmulevich I., Dudley A. Quantitative analysis of colony morphology in yeast // Biotechniques. 2014. No. 56(1). Pp. 18-27. doi:10.2144/000114123

34. Ballester-Tomás L., Randez-Gil F., Pérez-Torrado R., Prieto J.A. Redox engineering by ectopic expression of glutamate dehydrogenase genes links NADPH availability and NADH oxidation with cold growth in Saccharomyces cerevisiae // Microbial Cell Factories. 2015. No. 14(1). Pp. 100. doi: 10.1186/s12934-015-0289-2

35. Sanfelice D., Temussi P.A. Cold denaturation as a tool to measure protein stability // Biophys Chem. 2016. No. 208. Pp. 4-8. doi: 10.1016/j.bpc.2015.05.007

36. Storchova Z. Ploidy changes and genome stability in yeast // Yeast. 2014. No. 31. Pp. 421-430. doi: 10.1002/yea.3037

37. Brown A.J.P., Cowen L.E., Pietro A.D., Quinn J. Stress adaptation // Microbiol. Spectr. 2017. No. 5(4). Pp. 1-10. doi: 10.1128/microbiolspec.FUNK-0048-2016

38. Viana N.C., Portugal C., Cruz S.H. Morphophysiological and molecular characterization of wild yeast isolates from industrial ethanol process // African Journal of Microbiology Research. 2017. No. 11(37). Pp. 1422-1430. doi: 10.5897/AJMR2017.8691

39. Zhu Y.O., Sherlock G., Petrov D.A. Whole Genome Analysis of 132 Clinical Saccharomyces cerevisiae Strains Reveals Extensive Ploidy Variation // G3: Genes|Genomes|Genetics. 2016. No. X. Pp. 1-13. doi:10.1534/g3.116.029397


Для цитирования:


Исламмагомедова Э.А., Халилова Э.А., Котенко С.Ц., Гасанов Р.З., Абакарова А.А., Аливердиева Д.А. Влияние различных значений температуры на морфологические свойства дрожжей Saccharomyces сerevisiae. Хранение и переработка сельхозсырья. 2020;(2):59-72. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.322

For citation:


Islammagomedova E.A., Khalilova E.A., Kotenko S.Ts., Gasanov R.Z., Abakarova A.A., Aliverdieva D.A. Influence of Different Temperature Values on the Morphological Properties of Saccharomyces сerevisiae Yeast. Storage and processing of Farm Products. 2020;(2):59-72. (In Russ.) https://doi.org/10.36107/spfp.2020.322

Просмотров: 19


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2072-9669 (Print)
ISSN 2658-767X (Online)