Una levadura asesina es una levadura , como Saccharomyces cerevisiae , que es capaz de secretar una de varias proteínas tóxicas que son letales para las células susceptibles . [1] Estas "toxinas asesinas" son polipéptidos que matan células sensibles de la misma especie o especies relacionadas, que a menudo funcionan creando poros en las membranas de las células diana . Estas células de levadura son inmunes a los efectos tóxicos de la proteína debido a una inmunidad intrínseca. [2] Las cepas de levadura asesina pueden ser un problema en el procesamiento comercial porque pueden matar cepas deseables. [3]El sistema de la levadura asesina se describió por primera vez en 1963. [4] El estudio de las toxinas asesinas ayudó a comprender mejor la vía de secreción de la levadura, que es similar a la de los eucariotas más complejos. También se puede utilizar en el tratamiento de algunas enfermedades, principalmente las causadas por hongos.
Saccharomyces cerevisiae
El sistema de toxinas mejor caracterizado es el de la levadura ( Saccharomyces cerevisiae ), que se descubrió que estropea la elaboración de la cerveza. En S. cerevisiae hay toxinas codificadas por un virus de ARN bicatenario , traducidas a una proteína precursora, escindidas y secretadas fuera de las células, donde pueden afectar a las levaduras susceptibles. Hay otros sistemas asesinos en S. cerevisiae , como los genes KHR1 [5] y KHS1 [6] codificados en los cromosomas IX y V, respectivamente.
Virus de ARN
El virus , LA, es un virus icosaédrico de S. cerevisiae que comprende un segmento genómico de 4,6 kb y varias secuencias satélites de ARN bicatenario , llamadas M dsRNA. El segmento genómico codifica la proteína de la cubierta viral y una proteína que replica los genomas virales. [7] El M dsRNA codifica la toxina, de la cual existen al menos tres variantes en S. cerevisiae , [2] [8] y muchas más variantes en todas las especies. [1] [9]
El virus LA utiliza genes cromosómicos del complejo Ski de levadura (super killer) y MAK (mantenimiento del asesino) para su conservación en la célula. El virus no se libera al medio ambiente. Se propaga entre las células durante el apareamiento de las levaduras . [8]
Toxinas
El producto proteico inicial de la traducción del M dsRNA se llama preprotoxina, que se dirige a la vía secretora de la levadura . La preprotoxina se procesa y se escinde para producir un dímero α / β , que es la forma activa de la toxina, y se libera al medio ambiente. [2] [10]
Las dos variantes de toxinas más estudiadas en S. cerevisiae son K1 y K28.
Se liga K1 a la β-1,6-D-glucano receptor en la pared de la célula diana, se mueve dentro de, y luego se une a la membrana plasmática receptor Kre1p. Forma un canal de iones selectivo de cationes en la membrana, que es letal para la célula. [10] [11]
K28 utiliza el receptor α-1,6-manoproteína para entrar en la célula y utiliza la vía secretora a la inversa al mostrar la señal HDEL del retículo endoplásmico . Desde el ER, K28 se mueve hacia el citoplasma y cierra la síntesis de ADN en el núcleo, lo que desencadena la apoptosis . [12] [13]
Inmunidad
Sesti, Shih, Nikolaeva y Goldstein (2001) afirmaron que K1 inhibe la membrana tok1 canal de potasio antes de la secreción, y aunque los vuelve a entrar toxina a través de la pared celular que es incapaz de reactivar tok1. [14] Sin embargo Breinig, Tipper y Schmitt (2002) mostraron que el canal tok1 no era el receptor primario para K1, y que la inhibición tok1 hace inmunidad no confieren. [11] Vališ, Mašek, Novotná, Pospisek y Janderová (2006) experimentado con mutantes que producen K1, pero no tienen la inmunidad a ella, y sugerido que los receptores de membrana celular se están degradando en la vía de secreción de las células inmunes, aparentemente debido a la acciones de las cadenas α sin procesar. [15] [16]
Breinig, Sendzik, Eisfeld y Schmitt (2006) mostraron que la toxina K28 es neutralizada en las células que expresan la toxina por la cadena α en el citosol, que aún no se ha procesado por completo y todavía contiene parte de una cadena γ unida al terminal C. La cadena α no escindida neutraliza la toxina K28 formando un complejo con ella. [2]
Kluyveromyces lactis
Las propiedades asesinas de Kluyveromyces lactis están asociadas con plásmidos de ADN lineales , que tienen proteínas asociadas en el extremo 5 ' , que les permiten replicarse, de manera similar a los adenovirus . Es un ejemplo de proteína de cebado en la replicación del ADN . Se desconocen los genes MAK. La toxina consta de tres subunidades, que se maduran en el complejo de Golgi por la peptidasa señal y se glicosilan .
El mecanismo de acción parece ser la inhibición de la adenilato ciclasa en células sensibles. Las células afectadas son detenidas en la fase G1 y la viabilidad perder.
Otra levadura
Otros sistemas de toxinas se encuentran en otras levaduras:
- Pichia y Williopsis
- Hanseniaspora uvarum
- Zygosaccharomyces bailii
- Ustilago maydis : el hongo de la obscenidad produce toxinas asesinas de la familia Kp4 .
- Debaryomyces hansenii
Uso de toxinas
La susceptibilidad a las toxinas varía mucho entre las especies y cepas de levadura. Varios experimentos han hecho uso de esto para identificar cepas de manera confiable. Morace, Archibusacci, Sestito y Polonelli (1984) utilizaron las toxinas producidas por 25 especies de levaduras para diferenciar entre 112 cepas patógenas, en función de su sensibilidad a cada toxina. [17] Esto fue ampliado por Morace et al . (1989) para utilizar toxinas para diferenciar entre 58 cultivos bacterianos. [18] Vaughan-Martini, Cardinali y Martini (1996) utilizaron 24 cepas de levadura asesina de 13 especies para encontrar una firma de resistencia para cada una de las 13 cepas de S. cerevisiae que se utilizaron como iniciadores en la elaboración del vino. [19] Buzzini y Martini (2001) demostraron que la sensibilidad a las toxinas se puede utilizar para discriminar entre 91 cepas de Candida albicans y otras 223 cepas de Candida . [20]
Otros experimentaron con el uso de levaduras asesinas para controlar levaduras indeseables. Palpacelli, Ciani y Rosini (1991) encontraron que Kluyveromyces phaffii era eficaz contra Kloeckera apiculata , Saccharomycodes ludwigii y Zygosaccharomyces rouxii , todos los cuales causan problemas en la industria alimentaria. [21] Polonelli y col. (1994) utilizaron una levadura asesina para vacunar contra C. albicans en ratas. [22] Lowes y col. (2000) crearon un gen sintético para la toxina HMK normalmente producida por Williopsis mrakii , que insertaron en Aspergillus niger y mostraron que la cepa diseñada podía controlar el deterioro aeróbico en el ensilaje de maíz y el yogur. [23] Ciani y Fatichenti (2001) utilizaron una cepa productora de toxinas de Kluyveromyces phaffii para controlar las levaduras apiculadas en la elaboración del vino. [24] Da Silvaa, Caladoa, Lucasa y Aguiar (2007) encontraron que una toxina producida por Candida nodaensis era eficaz para prevenir el deterioro de los alimentos muy salados por las levaduras. [25]
Varios experimentos sugieren que los anticuerpos que imitan la actividad biológica de las toxinas asesinas tienen aplicación como agentes antifúngicos. [26]
Métodos de control
Young y Yagiu (1978) experimentaron con métodos para curar levaduras asesinas. Descubrieron que el uso de una solución de cicloheximina a 0,05 ppm era eficaz para eliminar la actividad asesina en una cepa de S. cerevisiae . La incubación de la levadura a 37 ° C eliminó la actividad en otra cepa. Los métodos no fueron efectivos para reducir la producción de toxinas en otras especies de levaduras. [1] Muchas toxinas son sensibles a los niveles de pH; por ejemplo, K1 se inactiva permanentemente a niveles de pH superiores a 6,5. [9]
El mayor potencial para el control de las levaduras asesinas parece ser la adición del virus LA y M dsRNA, o un gen equivalente, en las variantes de levadura deseables industrialmente, para que logren inmunidad a la toxina y también maten las cepas competidoras. [3]
Ver también
- Levadura en la vinificación
Referencias
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Otras lecturas
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