Почему одни дрожжи лучше других в производстве алкоголя

На протяжении истории алкоголь был предметом поклонения. Древние греки почитали Диониса, а китайцы — Йиди, создателя хмельного напитка. Неосознанно они служили истинному мастеру алкоголя — дрожжам. В Японии лучшее саке получается благодаря одной мутации в дрожжах. Исследователи из Научно-технологического института Нары (NAIST) сообщают в новом исследовании, опубликованном в Applied and Environmental Microbiology, что ключевая молекула, высвобождаемая в результате этой мутации, PP2A^B55δ, позволяет дрожжам сбраживать алкоголь.

Доцент NAIST Дайсукэ Ватанабэ и профессор Хироси Такаги посвятили карьеру изучению мутаций дрожжей, чтобы выяснить, почему одни штаммы лучше других в ферментации. Пример — ген RIM15 в дрожжах для саке сорта Kyokai №7.

«RIM15 кодирует белок RIM15p, который ингибирует спиртовое брожение. Однако даже после исправления мутации Kyokai №7 всё ещё может бродить», — говорит Ватанабэ.

Этот факт натолкнул на мысль, что в процессе участвуют и другие молекулы, работающие с RIM15p. Более глубокий анализ показал, что у Kyokai №7 есть две необычные молекулярные особенности помимо мутации RIM15.

«Мы обнаружили высокую активность TORC1», — говорит Ватанабэ. Известно, что TORC1 ингибирует RIM15p.

Ирония в том, что брожение вызывает стресс у дрожжей, что может привести к гибели клеток. Чтобы сохранить энергию, дрожжи перестают расти, что включает снижение активности брожения. «Эта повышенная активность TORC1, по-видимому, характерна для дрожжей саке», — отмечает Ватанабэ.

Если TORC1 подавляет RIM15p, то второй фактор — это молекула, высвобождаемая при ингибировании RIM15p.

«Ген CDC55 кодирует регуляторную субъединицу ^B55δ на PP2A [PP2A^B55δ]. Мутация этого гена привела к тому, что дрожжи больше не могли сбраживать алкоголь», — отмечает Ватанабэ. Это было верно даже при ингибировании RIM15p, что позволяет предположить, что PP2A^B55δ является главным регулятором спиртового брожения у дрожжей.

Понимая все молекулы, участвующие в брожении, и их взаимодействие, Ватанабэ оптимистично оценивает возможность улучшить процесс, воздействуя на отдельные его этапы.

«Мы предполагаем, что высокая активность TORC1 и потеря RIM15p способствуют активации PP2A^B55δ. Это открытие указывает на критический молекулярный путь для спиртового брожения дрожжей. Изучая отдельные этапы, мы можем найти способы химического усиления производства», — говорит он.