Expresión de la alcohol acetiltransferasa Atf1 en Kluyveromyces marxianus UMPe-1 y su efecto sobre la producción de compuestos volátiles

Abstract

Yeast such as Kluyveromyces marxianus possess the ability to synthesize esters during the fermentation process. Acetate and fatty acid -esters are the primary source of fruity flavours and aromas in fermented beverages, being important for their organoleptic properties, improving bouquet. The ATF1 gene encodes for the alcohol acetyl transferase, enzyme responsible of acetate-esters. In this work, we engineered modifications to improve ester content during the fermentation process of industrial yeast K. marxianus UMPe-1 by using two strategies: ATF1 expression was increased in hypoxic conditions, inserting an extra copy of the transcriptional activator Low Oxygen Response Element (LORE), located upstream of ATF1 in tandem position; and the second one was fused ATF1 to 18S rDNA gene. The ATF1 integration and expression in the recombinant strain were verified by qPCR and RT-qPCR. Fermentative parameters in synthetic YPD medium were unaffected, but esters content was significantly increased. Volatile organic compounds (VOCs) was determined by GC-MS was evaluated in both fermented YPD medium and into Mezcal.

Kluyveromyces marxianus es una especie levaduriforme que posee la capacidad de sintetizar ésteres durante el proceso de fermentación. Los ésteres de ácidos grasos y ésteres de acetato son la principal fuente de aromas y sabores afrutados en bebidas fermentadas, siendo importantes por sus propiedades organolépticas, mejorando el bouquet de estas bebidas. El gen ATF1 codifica para la alcohol acetil transferasa (AATasa), que es la enzima responsable de la producción de los ésteres. Posee la capacidad de sintetizar ésteres durante el proceso de fermentación. Los ésteres de ácidos grasos y ésteres de acetato son la principal fuente de aromas y sabores afrutados en bebidas fermentadas. El contenido de ésteres es en una bebida alcohólica es importante por las propiedades organolépticas que aporta a estas. En el presente trabajo, se diseñaron modificaciones genéticas para mejorar el contenido de éster durante el proceso de fermentación con la levadura industrial K. marxianus UMPe-1 mediante el uso de dos estrategias: la primera, aumentando la expresión de ATF1 en condiciones hipóxicas, insertando una copia adicional en posición tándem del activador transcripcional, el elemento de respuesta a bajo nivel de oxígeno LORE (por sus siglas en inglés), ubicado en el promotor de ATF1; y la segunda estrategia fue fusionado ATF1 al gen ribosomal 18S, para incrementar la trasncripción del gen desde el inicio de la fermentación. La integración y expresión de ATF1 en las cepas recombinantes se verificaron mediante qPCR y RT-qPCR. Los parámetros fermentativos en medio YPD no se vieron afectados, sin embargo, el contenido de ésteres se incrementó significativamente. La determinación de compuestos orgánicos volátiles (COVs) por GC-MS se evaluó en medio YPD fermentado y en Mezcal.