Expressão dos genes PMA1, HSP30 e UBI4 em cepas de Saccharomyces cerevisiae durante a fermentação cervejeira

Abstract

A grande variedade de cepas de Saccharomyces cerevisiae, disponíveis para uso nos diferentes estilos de cervejas, é resultado de distintas pressões de seleção artificial as quais as mesmas sofreram com o estabelecimento das escolas cervejeiras e de suas formas particulares em fermentar a cerveja. Embora amplamente utilizadas industrialmente, pouco se conhece sobre como os mecanismos transcritômicos atuam nessas cepas, sobretudo em relação à expressão de genes de estresse nas diferentes temperaturas de fermentação empregadas na indústria cervejeira. Nesse sentido, o objetivo desse trabalho foi analisar a expressão dos genes responsivos a estresse PMA1, HSP30 e UBI4 nas cepas WLP565 (responsável pela fermentação de cervejas do estilo Saison) e WLP036 (responsável pela fermentação de cervejas do estilo Altbier) em diferentes temperaturas de fermentação em microrreatores de laboratório. Além disso, também foram realizadas análises fenotípicas de viabilidade e atenuação aparente. As cepas WLP036 e WLP565 apresentaram diferentes comportamentos no que diz respeito aos dados de atenuação aparente, viabilidade e expressão dos genes selecionados. Nesse sentido, a cepa WLP565 apresentou uma ampla variação de valores de expressão do gene PMA1 quando cultivada em sua temperatura ideal de fermentação, contrário ao que ocorreu em 15 °C. Ainda, o gene HSP30 foi expresso apenas na temperatura de 25 °C, enquanto UBI4, embora expresso nas duas temperaturas, apresentou valores maiores de expressão em 25 ºC. As análises de viabilidade celular não demonstraram diferenças entre as duas temperaturas para WLP565, enquanto os dados de atenuação aparente evidenciaram que a 25 °C, essa cepa apresentou maior capacidade de atenuação. Os resultados obtidos para WLP036 indicaram que, de modo semelhante a WLP565, os valores de expressão de PMA1 apresentaram uma amplitude de valores quando fermentada em sua temperatura ideal (15 °C). Da mesma foram, HSP30 foi expresso apenas em 25 °C, ao passo que UBI4 apresentou valores de expressão semelhantes nas duas temperaturas. Já, as análises fenotípicas indicaram que, embora a viabilidade em 25 °C tenha sido menor, a capacidade de atenuação foi maior se comparado a 15 °C. Nesse trabalho, a expressão dos genes PMA1, HSP30 e UBI4 mostrou-se cepa-dependente, o que pode denotar a presença de mecanismos transcricionais e pós-transcricionais característicos de cada cepa. Desse modo, os genes selecionados podem ser potenciais biomacarcadores de estresse em estudos com S. cervisiae durante a fermentação cervejeira.

The wide variety of Saccharomyces cerevisiae brewing strains today available is the result of distinct artificial selective pressures exert by different brewing schools and their specific procedures to ferment beer. Unfortunately, little is known about how the transcriptomic mechanisms regulate gene expression on those brewing strains, especially stress-related genes in different fermentation temperatures employed on brewery. In this sense, the objective of this work was to evaluate the expression of stress-responsive genes PMA1, HSP30 and UBI4 in the WLP565 (Saison-associated yeast) and WLP036 (Altbier-associated yeast) in different fermentation temperatures using a laboratory microfermenter. Moreover, yeast viability and beer apparent attenuation were evaluated. The data gathered indicated that yeast strains WLP565 and WLP036 performed differently with regard to apparent attenuation, viability and stress-gene expression data. Yeast strain WLP565 displayed a wide PMA1-associated expression values at 25 °C when compared to 15 °C. On the other hand, HSP30 was expressed only at 25 °C, while UBI4 exhibited higher expression values at 25 °C. Viability analysis for WLP565 did not showed differences between 15 °C and 25 °C, while apparent attenuation data for WLP565 indicated a better yeast performance at 25 °C. Gene expression data for yeast strain WLP036 indicated that PMA1 expression values was highly variable at 15 °C. Likewise, HSP30 was expressed only in 25 °C, whereas UBI4 showed almost similar expression values in 25 °C and 15 °C. The attenuation ability of WLP036 was better at 25 °C when compared to 15 °C. The data indicated that the gene expression of PMA1, HSP30 and UBI4 are strain-dependent, which indicates the presence of yeast strain-specific transcriptional and post-transcriptional mechanisms. Finally, the selected stress-genes used in this work can be potential stress biomarkers in studies with S. cerevisiae during beer fermentation.