Análisis del transcriptoma, basado en RNA-seq, de una levadura cervecera tipo lager en fermentación a nivel industrial y laboratorio - Hernández Vásquez, César Ignacio (2020)
La levadura juega un papel central en la elaboración de cerveza, esencialmente debido a su metabolismo de azúcares y aminoácidos el cual se relaciona estrechamente a la producción de etanol, compuestos de alto valor sensorial como esteres y alcoholes superiores, así como compuestos volátiles de azufre. El entendimiento del proceso cervecero está limitado a las observaciones de datos analíticos que denotan importancia práctica. Estos datos experimentales se han obtenido de ensayos a nivel de laboratorio y, en base a éstos, se realiza el escalamiento a nivel industrial. Sin embargo, el estudio del metabolismo de la levadura trasciende desde entornos pragmáticos hasta escenarios puramente básicos. Información previa, sobre enfoques con uso del conocimiento de la secuencia nucleotídica del total del RNA mensajero (RNA-seq, por sus siglas en inglés), expone un apoyo importante en la elucidación de distintos aspectos de la fisiología de la levadura, como su respuesta al estrés, adaptación a cocultivos en fermentación, metabolismo de azúcares y aminoácidos. En este trabajo determinamos el transcriptoma de una levadura lager en condiciones de fermentación industrial y de laboratorio. Con el fin de buscar correlación y/o posibles diferencias, realizamos comparación entre los días 2 y 5 de fermentación (F2 y F5) de cada condición. La comparación de los genes diferencialmente expresados (GDE) de F2, mostró 286 y 480 GDE, para el nivel industrial y laboratorio, respectivamente. Mientras que F5, fueron solo 143 y 298 GDE para el fermentador a nivel industrial y de laboratorio, respectivamente. El análisis ontológico mostró diferencias genéticas en distintos procesos biológicos y metabólicos. El análisis de los GDE en F2 a nivel industrial, mostró un sensible enriquecimiento (FDR < 0.05) de procesos implicados en el metabolismo de carbohidratos (sce00051, sce00052). Mientras que a nivel laboratorio, los genes soportan procesos biológicos relacionados con el ciclo celular mitótico y meiótico (sce04111 y sce04113, respectivamente). En F5 a nivel industrial se observaron procesos de respuesta a droga (GO:0042493) y transporte de amonio (GO:0072488), mientras que a nivel laboratorio procesos como regulación del desarrollo (GO:0050793), morfología celular (GO:0022604) y crecimiento polarizado (GO:0030) fueron observados. Estos datos sugieren que, en las condiciones industriales, la distribución de los nutrientes es muy diferente a su homólogo en laboratorio, esto en F2. Lo observado en las comparaciones de F5 evoca un panorama de estrés a nivel industrial mientras que a nivel laboratorio los eventos se asocian principalmente al crecimiento y morfología celular. Estas observaciones proponen que la distribución de nutrientes entre las condiciones sucede de forma diferencial provocando diferencias en el metabolismo de la levadura. Además, las condiciones estresantes son más acentuadas a nivel industrial lo cual provoca respuesta genética diferencial. Sin embargo, los datos analíticos para los compuestos aromáticos indican que no sobrepasan los umbrales de detección sensorial reportados. El mismo enfoque fue empleado con la utilización de genoma de referencia de S. cerevisiae S288C con el objetivo de corroborar los resultados obtenidos con genoma de referencia. Lo obtenido en las comparaciones de F2 sustentan lo ocurrido con enfoque de novo mientras que en las comparaciones de F5 se observaron una cantidad reducida de genes que no soportaron análisis ontológicos. La interpretación de estos resultados puede indicar que el fenotipo expresado en F5 proviene del subgenoma de S. eubayanus.