Estudio de proteómica y metabolómica en la levadura Xanthophyllomyces dendrorhous en diferentes fuentes de carbono

Abstract

En este trabajo se realizó un análisis detallado del proteoma y perfil metabólico de X. dendrorhous durante su crecimiento en glucosa o succinato como fuente de carbono. Inicialmente se estableció un protocolo optimizado para la obtención de las proteínas y metabolitos. Para la identificación de estos extractos se emplearon las técnicas de MALDI-TOF y GC-MS, respectivamente. Se construyó un mapa 2DE del proteoma de la levadura. Luego se determinó la abundancia diferencial de las proteínas y metabolitos durante el crecimiento en las dos fuentes de carbono y se correlacionaron los resultados en las vías centrales del metabolismo de la levadura. Se identificaron 329 proteínas, gran parte de ellas relacionadas con la carotenogénesis, metabolismo de lípidos, carbohidratos, redox y respuesta a estrés. En el perfil metabólico se identificaron 109 metabolitos principalmente relacionados con la glicólisis, ciclo de los ácidos tricarboxílicos (TCA), aminoácidos y azucares fosfato. Los resultados obtenidos permitieron correlacionar la carotenogénesis con la fuente de carbono y su influencia en el metabolismo central. Nuestros hallazgos indican que enzimas del metabolismo de carbohidratos, lípidos, redox, carotenogénesis y de respuesta a estrés presentan regulación a través de la modulación de su abundancia. Adicionalmente, nuestros resultados sugieren una posible asociación entre el estrés oxidativo con la carotenogénesis en la levadura. Muestra de esta asociación se observó en la abundancia diferencial de algunas proteínas de respuesta a estrés y redox previamente identificadas como marcadoras de estrés, la acumulación del carbohidrato trehalosa, la abundancia de metabolitos de la vía pentosa fosfato (PP) y la ausencia de las principales enzimas de respuesta a ROS. Las enzimas citocromo P450, monooxigenasa, HSPs, fosfoglucomutasa y GAPDH se identificaron como el core de proteínas relacionadas con la inducción de la carotenogénesis, dado que presentan regulación positiva en las dos fuentes de carbono y promueven el ambiente de oxidoreducción necesario para la síntesis de astaxantina. Observamos que el succinato como fuente de carbono parece asegurar mayor disponibilidad de acetil-CoA para la producción de astaxantina. Esto ocurre a través de la activación de vías metabólicas alternas para su generación. Adicionalmente, la presencia de regulación positiva de algunas proteínas de respuesta a estrés y del metabolismo de carbohidratos aumentaría el flujo metabólico celular. Este último podría incrementar la tasa respiratoria celular generando especies reactivas de oxígeno (ROS), los que pueden inducir la síntesis carotenoides y/o pueden tener un papel regulador sobre las enzimas de la ruta de biosíntesis de astaxantina.