Transporte membranar de açúcares e sua regulação em leveduras do género Saccharomyces

Abstract

As leveduras do género Saccharomyces são utilizadas em várias fermentações industriais com base em matérias primas constituídas por misturas de açúcares. A entrada dos vários açúcares na célula constitui um passo essencial para a sua utilização eficiente pela levedura. Neste trabalho foram estudados diferentes aspectos relacionados com o transporte transmembranar de glucose, maltose e frutose e sua regulação. Esses aspectos são introduzidos no Capítulo 1, no contexto do projecto de investigação desenvolvido. O Capítulo 2 descreve diferentes efeitos da maltose no transporte de glucose em leveduras do grupo Saccharomyces sensu stricto. A maltose, mas não outros dissacáridos de glucose tais como celobiose, trealose e isomaltose, funciona como inibidor competitivo do transporte de glucose. Esta inibição, que é gratuita pois a maltose não é transportada para o interior da célula, afectou tanto o sistema de alta como o de baixa afinidade. Em algumas estirpes de Saccharomyces cerevisiae, e de outras espécies muito próximas, a maltose actua também ao nível da regulação da síntese dos transportadores de glucose. Um estudo mais aprofundado em Saccharomyces bayanus PYCC 4565 revelou que durante o crescimento em maltose as células perdem a capacidade para transportar glucose. Esta capacidade é rapidamente recuperada após o consumo total de maltose e a recuperação depende da síntese proteica. Uma análise dos níveis de expressão dos genes HXT, que codificam transportadores de glucose, mostrou que a ausência de transporte deste açúcar em células cultivadas em maltose se deve à repressão dos genes HXT6/7, associados ao transporte de alta afinidade. Esta observação contraria o que até agora era conhecido para S. cerevisiae. ### Abstract - Industrial fermentations based on Saccharomyces often make use of sugar mixtures instead of single carbon and energy sources. Sugar transport across the plasma membrane may determine the efficiency of sugar metabolism by the yeast. In the present work different aspects of glucose, maltose and fructose uptake mechanisms and their regulation were studied. Those aspects are outlined in Chapter 1, in the framework of the PhD research project. Chapter 2 describes some effects of maltose on glucose transport in yeasts belonging to the Saccharomyces sensu stricto group. Maltose, unlike other glucose disaccharides like trehalose, cellobiose and isomaltose, was found to be a competitive inhibitor of glucose uptake. This inhibition, which is gratuitous since maltose does not enter the cell, affects both the high-affinity and the low-affinity glucose uptake component. In some strains of Saccharomyces cerevisiae and closely related species maltose also regulates glucose transport at the transcription level. An in-depth study with Saccharomyces bayanus PYCC 4565 showed that this yeast is unable to transport glucose when growing in maltose medium. The glucose transport capacity rapidly emerged after maltose consumption and this recovery was found to be dependent on de novo protein synthesis. Northern blot analysis revealed that loss of glucose transport activity was due to the repression of HXT6/7 transcription, a finding not in line with present knowledge on HXT regulation in S. cerevisiae.