Efecto de los componentes de la biogénesis de proteínas con centros Fe-S sobre la tolerancia a etanol y su relación con el estrés oxidativo en Saccharomyces cerevisiae

Abstract

Ethanol is the most important metabolite produced by fermentation in Saccharomyces cerevisiae. The inherent ability possessed by this yeast to produce ethanol and tolerate, it can be lethal in high concentrations. The toxicity of ethanol involved the production of reactive oxygen species (ROS). The protein biogenesis with Fe-S is one of the most conserved among organisms metabolic processes. With relation to yeast, this process is carried out by a group of proteins encoded in a set of genes called ISC (iron- sulphur-cluster), among which are the genes NFS1, ISU1, ISU2, ISA1, ISA2, JAC1, SSQ1, YAH1, GRX5 and IBA57. The proteins with centers Fe-S are involved in many cellular processes, however, are highly susceptible to damage by ROS leading to the release of atoms of iron, and the occurrence of a cycle of oxidative damage. Thus, the ISC system integrity may be critical to maintain low levels of ROS during stimuli associated with oxidative stress. In this regard, previous studies suggest that the ISC system may be related to ethanol tolerance. The objective of this research was to study the mechanism of ethanol tolerance, their relationship with oxidative stress and biogenesis of proteins with [Fe- S] centers in S. cerevisiae. The results revealed that tolerance to ethanol and other ROS- generating substances decreases with gene mutation SSQ1, ISA1 and IBA57 and increases mitochondrial production of ROS. These mutants also show decreased antioxidant defenses, mitochondrial dysfunction and increased levels of free iron.

El etanol es el metabolito de la fermentación más importante producido por la Saccharomyces cerevisiae. A pesar de la inherente capacidad que posee esta levadura para producir y tolerar etanol, éste puede ser letal a altas concentraciones. La toxicidad del etanol involucra la producción de especies reactivas de oxigeno (ERO). La bioge?nesis de proteínas con centros Fe-S es uno de los procesos metabólicos más conservados entre los organismos. En lo que respecta a las levaduras, este proceso es llevado a cabo por un grupo de proteínas codificadas en un conjunto de genes denominados ISC (iron-sulphur-cluster), entre los que se encuentran los genes NFS1, ISU1, ISU2, ISA1, ISA2, JAC1, SSQ1, YAH1, GRX5 e IBA57. Las proteínas con centros Fe-S están implicadas en un gran número de procesos celulares, sin embargo, son altamente susceptibles al daño por ERO, lo que da lugar a la liberación de sus átomos de hierro, y a la aparición de un ciclo de daño oxidativo. Por lo tanto, la integridad del sistema ISC podría ser fundamental para mantener niveles bajos de ERO durante estímulos relacionados con el estrés oxidativo. A este respecto estudios previos sugieren que el sistema ISC podría estar relacionado con la tolerancia a etanol. El objetivo de la presente investigación fue estudiar el mecanismo de tolerancia a etanol, su relación con el estrés oxidativo y la bioge?nesis de proteínas con centros [Fe-S] en S. cerevisiae. Los resultados revelaron que la tolerancia a etanol y otras sustancias generadoras de ERO disminuye con la mutación de los genes SSQ1, ISA1 e IBA57 e incrementa la producción mitocondrial de ERO. Estas mutantes muestran también disminución de las defensas antioxidantes, disfunción mitocondrial e incremento en los niveles de hierro libre.