Objetivos

Mecanismos moleculares involucrados en la regulación de genes del metabolismo del nitrógeno en Saccharomyces cerevisiae

La levadura S. cerevisiae es un organismo eucariota que, al ser unicelular, comparte con las bacterias la simplicidad y la rapidez de crecimiento. Además, en este organismo es posible aplicar con relativa facilidad los métodos de la genética y bioquímica clásica y las técnicas moleculares. A pesar de los mil millones de años de divergencia evolutiva, más de un tercio de los genes de esta levadura se encuentran también en humanos, y en muchos casos comparten su función. Entre éstos se encuentran varias decenas de genes involucrados en enfermedades hereditarias, metabólicas o incluso cáncer. También son similares en levaduras y animales los sistemas celulares fundamentales como división celular, cromosomas, metabolismo primario, respuesta a estrés, etc. Todas estas características han consolidado a S. cerevisiae como modelo eucariota, a nivel celular y molecular.

Por otra parte, S. cerevisiae es un organismo intensamente utilizado en diversas aplicaciones biotecnológicas. Entre los usos industriales de S. cerevisiae se encuentran los basados en la producción de biomasa (producción de levadura para panadería, aditivos alimenticios agrícolas, complementos nutricionales, extracto de levadura para microbiología) y los basados en los productos de fermentación (elaboración de vino, licores, cerveza, sake, alcohol industrial y cada vez más, etanol combustible). Durante cada uno de estos procesos, las células producen compuestos que pueden modificar el pH y el aroma de las bebidas, entre otros efectos, lo que hace que el conocimiento de todas las vías metabólicas, y en particular aquellas que involucran la utilización de distintas fuentes de nitrógeno, sea fundamental para la optimización o posible modificación de los procesos biotecnológicos.

El nitrógeno es un elemento natural esencial en el crecimiento de todos los tipos de células. Las células de la levadura S. cerevisiae reconocen la naturaleza y disponibilidad de compuestos nitrogenados presentes en el medio de crecimiento y rápidamente ajustan su maquinaria transcripcional, metabólica y biosintética. S. cerevisiae puede utilizar una amplia variedad de compuestos nitrogenados como única fuente de nitrógeno y las células presentan una preferencia jerarquizada para la utilización de estas fuentes. La capacidad para usar aminoácidos u otros compuestos nitrogenados requiere su internalización y las células poseen múltiples permeasas que permiten su transporte a través de la membrana plasmática. El sensado y los metabolismos de las diferentes fuentes de nitrógeno utilizables por la levadura son caminos altamente regulados. Su conocimiento es esencial para poder mejorar los procesos de fermentación en la fabricación de bebidas alcohólicas en el sentido de modificar el tipo y cantidad de compuestos que alteran el aroma del producto.