Kvasny Prum. 2011; 57(7-8): 277-284 | DOI: 10.18832/kp2011032

Pivovarské kvasinky a reakce na stres.Recenzovaný článek

Karel SIGLER, Dagmar MATOULKOVÁ
1 Mikrobiologický ústav, AV ČR, v.v.i., Vídeňská 1083, 142 20 Praha 4
2 Výzkumný ústav pivovarský a sladařský, a.s., Lípová 15, 120 44 Praha 2

Tento stručný přehled popisuje odpovědi kvasinek na různé typy stresů, kterým mohou být vystaveny. Stresy a reakce kvasinek jsou zde charakterizovány z pohledu genetických znaků, biochemických pochodů, vypínání a zapínání signálních drah během stresových odpovědí, a výsledných změn buněčné fyziologie a/nebo struktury. Článek obsahuje stručný výčet různých druhů stresů, jak environmentálních, tak stresů způsobených současnou pivovarskou technologií. Hlavní pozornost je věnována pivovarským kvasinkám, rozdílům mezi nimi a mnohem více studovanými laboratorními kmeny a vlivu těchto odlišností na způsoby, jakými pivovarské kvasinky zahajují a uskutečňují odpovědi na stresové podmínky.

Klíčová slova: kvasinky, stres, odpovědi na stres

Vloženo: 2. květen 2011; Přijato: 1. červen 2011; Zveřejněno: 1. červenec 2011 

Reference

  1. Boswell, C. D., Nienow, A. W., Gill, N. K., Kocharunchitt, S., Hewitt C. J.:The impact of fluid mechanical stress on Saccharomyces cerevisiae cells during continuous cultivation in an agitated, aerated bioreactor; its implication for mixing in the brewing process and aerobic fermentations. Food Bioprod. Process. 81, 2003, 23-32. Přejít k původnímu zdroji...
  2. Chlup, P. H., Bernard, D., Stewart, G. G.: Disc stack centrifuge operating parameters and their impact on yeast physiology.J.Inst. Brew. 114, 2008, 45-61. Přejít k původnímu zdroji...
  3. Gasch, A.P.:The environmental stress response:a common yeast response to diverse environmental stresses. Curr. Top. Genet. 1, 2003, 11-70. Přejít k původnímu zdroji...
  4. Hilt, W., Wolf, D. H.: Stress-induced proteolysis in yeast. Mol. Microbiol. 6, 1992, 2437-2442. Přejít k původnímu zdroji...
  5. Ruis, H., Schuller, C.: Stress signaling in yeast. BioEssays 17, 1995, 959-965. Přejít k původnímu zdroji...
  6. Gibson, B. R., Lawrence, S. J., Leclaire, J. P. R., Powell, C. D., Smart, K. A.: Yeast responses to stresses associated with industrial brewery handling. FEMS Microbiol. Rev. 31, 2007, 535-569. Přejít k původnímu zdroji...
  7. Yancey, P. H.: Organic osmolytes as compatible, metabolic and counteracting cytoprotectants in high osmolarity and other stresses. J. Exp. Biol. 208, 2005, 2819-2830. Přejít k původnímu zdroji...
  8. Mensonides, F. I. C., Brul, S., Klis, F. M., Hellingwerf, K. J., de Mattos, M.J.T.: Activation of the protein kinase C1 pathway upon continuous heat stress in Saccharomyces cerevisiae is triggered by an intracellular increase in osmolarity due to trehalose accumulation. Appl. Environm. Microbiol. 71, 2005, 4531-4538. Přejít k původnímu zdroji...
  9. Tamas, M. J., Thevelein, J. M., Hohmann. S.: Stimulation of the yeast high osmolarity glycerol (HOG) pathway: evidence for a signal generated by a change in turgor rather than by water stress. FEBS Lett. 472, 2000, 159-165. Přejít k původnímu zdroji...
  10. Nass, R., Rao, R.:The yeast endosomal Na+ /H+ exchanger, Nhx1, confers osmotolerance following acute hypertonic shock. Microbiology UK 145, 1999, 3221-3228. Přejít k původnímu zdroji...
  11. Hohmann, S.: Osmotic stress signaling and osmoadaptation in yeasts Microbiol. Mol. Biol. Revs. 66, 2002, 300-372. Přejít k původnímu zdroji...
  12. Kaeberlein, M., Andalis, A. A., Fink, G. R., Guarente, L.: High osmolarity extends life span of Saccharomyces cerevisiae by a mechanism related to calorie restriction. Mol. Cell. Biol. 22, 2002, 8056-8066. Přejít k původnímu zdroji...
  13. Čadek, R., Chládková, K., Sigler, K., Gášková, D.: Impact of the growth phase on membrane potential and activity of MDR-pumps of S.cerevisiae:effect of pump overproduction and carbon source. Biochim. Biophys. Acta 1665: 111-117, 2004. Přejít k původnímu zdroji...
  14. Wolfger, H., Mamnun, Y. M., Kuchler, K.: The yeast Pdr15p ATPbinding cassette (ABC) protein is a general stress response factor implicated in cellular detoxification. J.. Biol. Chem. 279, 2004, 11593-11599. Přejít k původnímu zdroji...
  15. Gibson, B.R., Lawrence, S.J., Boulton, C.A., Box, W.G., Graham, N.S., Linforth, R.S.T., Smart, K.A.:The oxidative stress response of a lager brewing yeast strain during industrial propagation and fermentation. FEMS Yeast Res. 8, 2008, 574-585. Přejít k původnímu zdroji...
  16. Hammond, J. R. M.:Yeast genetics, in: Brewing Microbiology, eds. Priest, F. G., Campbell, I., 3rd Ed., Kluywer Academic/Plenum Publishers, New York 2003. Přejít k původnímu zdroji...
  17. Muro, M., Izumi, K., Imai, T., Ogawa Y., Ohkochi M.: Yeast cell cycle during fermentation and beer quality. J. Am. Soc. Brew. Chem. 64, 2006, 1151-154. Přejít k původnímu zdroji...
  18. Powell, C. D., Quain, D. E., Smart, K. A.: The impact of brewing yeast cell age on fermentation performance, attenuation and flocculation. FEMS Yeast Res. 3, 2003, 149-157. Přejít k původnímu zdroji...
  19. Barker, M. G., Smart, K. A.: Morphological changes associated with the cellular ageing of a brewing yeast strain.J.Am.Soc.Brew. Chem. 54, 1996, 121-126. Přejít k původnímu zdroji...
  20. James, T. C., Usher, J., Campbell, S., Bond, U.: Lager yeasts possess dynamic genomes that undergo rearrangements and gene amplification in response to stress.Curr.Genet.53, 2008, 139-152. Přejít k původnímu zdroji...
  21. Gibson, B.R., Graham, N.S., Boulton, C.A., Box,W.G., Lawrence, S. J., Linforth, R. S. T., May, S. T., Smart, K. A.: Differential yeast gene transcription during brewery propagation. J. Am. Soc. Brew. Chem. 68, 2010, 21-29. Přejít k původnímu zdroji...
  22. Brosnan, M. P., Donnelly, D., James, T. C., Bond, U.: The stress response is repressed during fermentation in brewery strains of yeast. J. Appl. Microbiol. 88, 2000, 746-755. Přejít k původnímu zdroji...
  23. Li, B-Z., Cheng, J-S., Quiao, B., Yuan, Y-I.: Genome-wide transcriptional analysis of Saccharomyces cerevisiae during industrial bioethanol fermentation. J. Industr. Microbiol. Biotechnol. 37, 2010, 43-55. Přejít k původnímu zdroji...
  24. Jones, H. L., Margaritis, A., Stewart, R. J.: The combined effects of oxygen supply strategy, inoculum size and temperature profile on very-high-gravity beer fermentation by Saccharomyces cerevisiae. J. Inst. Brew. 113, 2007, 168-184. Přejít k původnímu zdroji...
  25. Clarkson, S. P., Large, P. J., Boulton, C. A., Bamforth, C.W.: Synthesis of superoxide dismutase, catalase and other enzymes and oxygen and superoxide toxicity during changes in oxygen concentration in cultures of brewing yeast. Yeast 7, 1991, 91-103. Přejít k původnímu zdroji...
  26. van Nierop, S. N. E., Axcell, B. C., Cantrell. I. C., Rautenbach, M.: Quality assessment of lager brewery yeast samples and strains using barley malt extracts with anti-yeast activity. Food Microbiol. 26, 2009, 192-196. Přejít k původnímu zdroji...
  27. Broekaert, W. F., Cammue, B. P. A., De Bolle, M. F. C., Thevissen, K., Desamblanx, G.W., Osborn, R.W.:Antimicrobial peptides from plants. Crit. Rev. Plant Sci. 16, 1997, 297-323. Přejít k původnímu zdroji...
  28. Gorjanović, S., Beljanski, M. V., Gavrović-Jankulović, M., Gojgić- Cvijović, G., Pavlović, M. D., Bejosano, F.: Antimicrobial activity of malting barley grain theumatin-like protein isoforms, S and R. J. Inst. Brew. 113, 2007, 206-212. Přejít k původnímu zdroji...
  29. Casey, G.P., Magnus, C.A., Ingledew,W.M.:High-gravity brewing: effects of nutrition on yeast composition, fermentative ability and alcohol production. Appl. Environ. Microbiol. 48, 1984, 639-646. Přejít k původnímu zdroji...
  30. Castrejon, F., Codon, A. C., Cubero, B., Benitez, T.: Acetaldehyde and ethanol are responsible for mitochondrial DNA (mtDNA) restriction fragment length polymorphism (RFLP) in flor yeasts.Syst. Appl. Microbiol. 25, 2002, 462-467. Přejít k původnímu zdroji...
  31. Pratt, P. L., Bryce, J. H., Stewart, G. G.: The effects of osmotic pressure and ethanol on yeast viability and morphology. J. Inst. Brew. 109, 2003, 218-228. Přejít k původnímu zdroji...
  32. Krofta, K., Nesvadba, V., Poustka, J., Nováková, K., Hajšlová, J.: Contents of prenylflavonoids in Czech hops and beers. Acta Horticult. 668, 2005, 201-206. Přejít k původnímu zdroji...
  33. Hazelwood, L. A., Walsh, M. C., Pronk, J. T., Daran, J-M.: Involvement of vacuolar sequestration and active transport in tolerance of Saccharomyces cerevisiae to hop iso- -acids. Appl. Environm. Microbiol. 76, 2010, 318-328. Přejít k původnímu zdroji...
  34. Pereira, M.B.P.,Tisi, R., Fietto, L.G., Cardoso, A.S., Franca, M.M., Carvalho, F. M., Tropia M. J., Martegani, E., Castro, I. M., Brandoa, R.L.: Carbonyl cyanide m-chlorophenylhydrazone induced calcium signaling and activation of plasma membrane H+ -ATPase in the yeastSaccharomycescerevisiae.FEMSYeastRes.8,2008,622-630. Přejít k původnímu zdroji...
  35. Nso, E., Goffeau, A., Dufour, J. P.: Fluctuations during growth of the plasma membrane H+ -ATPase activity of Saccharomyces cerevisiae and Schizosaccharomyces pombe. Folia Microbiol. 47, 2002, 401-406. Přejít k původnímu zdroji...
  36. Mathieu C., van der Berg, R., Iserentant D.: Prediction of yeast fermentation performance using the acidification power test.Proc. Eur. Brew. Conv. 23, 1991, 273-278.
  37. Lorimer, G. M.: Carbon dioxide and carbamate formation: the makings of a biochemical control system. Trends Biochem. Sci. 8, 1983, 65-68. Přejít k původnímu zdroji...
  38. Lumsden, W. B., Duffus, J. H., Slaughter, J. C.: Effects of CO2 on budding and fission yeasts.J.Gen.Microbiol.133, 1987, 877-881. Přejít k původnímu zdroji...
  39. Blieck, L., Toye, G., Dumortier, F., Verstrepen, K. J., Delvaux, F. R., Thevelein, J. M., Van Dijck, P.V.: Isolation and characterization of brewer s yeast variants with improved fermentation performance under high-gravity conditions. Appl. Environ. Microbiol. 73, 2007, 815-824. Přejít k původnímu zdroji...
  40. Majara, M., O Connor-Cox, E. S. C., Axcell, B. C.: Trehalose: a stress protectant and stress indicator compound for yeast exposed to adverse conditions. J. Am. Soc. Brew. Chem. 54, 1996, 221-227. Přejít k původnímu zdroji...
  41. van Nierop, S. N. E., Axcell, B. C., Cantrell, I. C., Rautenbach, M.: Optimised quantification of the antiyeast activity of different barley malts towards a lager brewing yeast strain. Food Microbiol. 25, 2008, 895-901. Přejít k původnímu zdroji...
  42. Okada, T., Yoshizumi, H.: The mode of action of toxic protein in wheat and barley on brewing yeast. Agric. Biol. Chem. 37, 1973, 2289-2294. Přejít k původnímu zdroji...
  43. Verbelen, P. J., Depraetere, S. A., Winderinckx, J., Delvaux, F. R., Delvaux, F.: The influence of yeast oxygenation prior to brewery fermentation on yeast metabolism and the oxidative stress response. FEMS Yeast Res. 9, 2009, 226-239. Přejít k původnímu zdroji...
  44. Higgins,V.J., Beckhouse, A.G., Oliver, A.D., Rogers, P.J., Dawes, I. A.: Yeast genome-wide expression analysis identifies a strong ergosterol and oxidative stress response during the initial stages of an industrial lager fermentation. Appl. Environm. Microbiol. 69, 2003, 4777-4787. Přejít k původnímu zdroji...
  45. Pearlstein, K. M.: Pilot-scale studies on extended aeration at fermentor fill. ASBC Journal 46, 1988, 108-111. Přejít k původnímu zdroji...
  46. Bourdaudhui, G., Dillemans, M., Van Nedervelde, L., Debourg, A.: Improved yeast resistance to stress using antioxidants extracted from Saccharomyces cerevisiae. Proc. 29th EBC Congress, pp. 586-597, Dublin 2003.
  47. Dziadkowiec, D., Krasowska, A., Liebner, A., Sigler K.: Protective role of mitochondrial superoxide dismutase against high osmolarity, heat and metalloid stress in S. cerevisiae. Folia Microbiol. 52, 2007, 120-126. Přejít k původnímu zdroji...
  48. Conway, E.J., Armstrong, W.McD.:The total intracellular concentration of solutes in yeast and other plant cells and the distensibility of the plant-cell wall. Biochem. J. 81, 1961, 631-639. Přejít k původnímu zdroji...
  49. Levin, R. L.: Water permeability of yeast cells at sub-zero temperatures, J. Membr. Biol. 46, 1979, 91-124. Přejít k původnímu zdroji...
  50. White, P. A., Kennedy, A. I., Smart, K. A.: Osmotolerance and the adaptive osmotic stress response in ale and lager brewing yeast. Proc. 29th EBC Congress, pp. 563-574, Dublin 2003.
  51. Arnold, W. N., Lacy, J. S.: Permeability of the cell envelope and osmotic behavior in Saccharomyces cerevisiae. J. Bact. 131, 1977, 564-571. Přejít k původnímu zdroji...
  52. Sigler, K., Matoulková, D., Dienstbier, M., Gabriel, P.: Net effect of wort osmotic pressure on fermentation course, yeast vitality, beer flavor and haze. Appl. Microbiol. Biotechnol. 82, 2009, 1027-1035. Přejít k původnímu zdroji...
  53. Cahill G., Murray, D. M., Walsh, P. K., Donnelly, D.: Effect of the concentration of propagation wort on yeast cell volume and fermentation performance.J.Am.Soc.Brew.Chem.58, 2000, 14-20. Přejít k původnímu zdroji...
  54. Carbrey, J. M., Bonhivers, M., Boeke, J. D., Agre, P.: Aquaporins in Saccharomyces: characterization of a second functional water channel protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98, 2001, 1000-1005. Přejít k původnímu zdroji...
  55. Reid, G. C.: A review of CO2 toxicity in brewer's yeast. Proc. 2nd Conv. Inst. Brew., 1989, 212-239.
  56. Iwahashi, H., Fujii, S., Obuchi, K., Kaul, S. C., Sato, A., Komatsu, A.: Hydrostatic pressure is like temperature and oxidative stress in the damage it causes to yeast.FEMS Microbiol.Lett.108, 1993, 53-58. Přejít k původnímu zdroji...
  57. Iwahashi, H., Obuchi, K., Fujii, S., Komatsu, Y.: Effect of temperature on the role of Hsp104 and trehalose in barotolerance of Saccharomyces cerevisiae. FEBS Lett. 416, 1997, 1-5. Přejít k původnímu zdroji...
  58. Haukeli, A.D., Lie, S.: Conversion of a-acetolactate and removal of diacetyl: a kinetic study. J. Inst. Brew. 84, 1978, 85-89. Přejít k původnímu zdroji...

Zpět na obsah