http___www.irb.hr_Istrazivanja_Zavodi_Centar-za-istrazivanje-mora_Laboratorij-za-morsku-mikrobnu-ekologiju_Funkcionalna-analiza-i-molekularna-karakterizacija-vinskih-kvasaca_1.xml
1.1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 5.1
Functional analyssis and molecular characterization of yeast Wine production as a biotechnological process is based on traditional alcohol fermentation technology, where different yeast species have main role. Application of modern molecular techniques, such as analysis on the level of genome, transcriptome and proteome, enables determination of their phylogenetic linkage and physiological activity. By using recombinant DNA technology and development of transformation systems, it is possible to introduce specific genetic changes in selected yeast strains. Saccharomyces species are very closely related and infertile, subsequently a few natural isolates that are supposed to be stabile hybrids of S. cerevisiae and S.bayanus have been found. These hybrids can be a result of different mating pattern, crossbreeding or horizontal transfer of genetic material. This findings could find its application in design of stabile hybrids with biotechnically desirable physiological characteristics, without using recombinant DNA techniques. Hybridization of wine yeasts can be achieved by protoplast fusion, by transfer of chromosomes or controlled crossbreeding of selected strains. Development of new transformation systems would enable further genetic research of selected wine yeast strains. By phyilogentic analysis we will examine relationship of indigenous yeast strains isolated from wine regions of Croatia with other isolates, and determine if some of them, are a stabile hybrid of two or more species. By comparison of transcriptome and fermentative analysis, we will determine their ability to exhibit characteristic physiological attributes, and possibility of their application as a starter cultures. In selected wine yeast strains we will identify, clone and characterize gene homologues EHT1 and EEB1 because their protein products in yeast S.cerevisiae, have significant influence on ethyl-ester synthesis, which have positive effect on wine aroma. In S.cerevisiae yeast it is proven that synthesis of ethyl-carbamat, potentially cancerogenus compound, depends on CAR1 gene activity. S.cerevisiae has PAD 1 gene, which is responsible for volatile phenols synthesis, however they are produced in very small concentrations. Presence of named compounds can cause wine spoilage, for which yeasts from genera Brettanomyces are responsible. They appear during wine storage. For this reason it is our goal to identify and characterize in details homologue of PAD 1 gene in Brettanomyces spp. strains, also homologue CAR 1 gene in S.cerevisiae. - Project leader / principal investigator
1.1 2.1 2.2 2.3 3.1 3.2 3.3 3.4 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 5.1
Funkcionalna analiza i molekularna karakterizacija vinskih kvasaca Biotehnološki proces proizvodnje vina osniva se na tradicionalnoj tehnologiji alkoholne fermentacije u kojoj glavnu ulogu imaju različite vrste kvasaca. Primjenom modernih molekularnih tehnika, koje uključuju analizu na nivou genoma, transkriptoma i proteoma moguće je utvrditi njihovu filogenetsku povezanost i fiziološku aktivnost. Uporabom tehnologije rekombinantne DNA i razvojem transformacijskih sustava moguće je, u odabrane sojeve kvasaca uvoditi ciljane genetičke promjene. Pojedine vrste vinskih kvasaca evolucijski su jako bliske i interfertilne te je pronađeno nekoliko prirodnih izolata za koje se smatra da su stabilni hibridi S. cerevisiae i S.bayanus. Ovakvi hibridi mogli bi biti rezultat križanja dviju stanica različitog tipa parenja ili horizontalnog prijenosa genetičkog materijala. Istraživanje navedenih procesa moglo bi naći primjenu u konstrukciji stabilnih hibrida biotehnološki poželjnih fizioloških svojstava, bez primjene tehnika rekombinantne DNA. Naime, oplemenjivanje vinskih kvasaca može se provesti fuzijom protoplasta, prijenosom pojedinih kromosoma ili kontroliranim križanjem odabranih sojeva. Razvoj novih transformacijskih sustava omogućio bi daljnja genetička istraživanja na odabranim vinskim kvascima. Filogenetskom analizom ispitat ćemo srodnost autohtonih sojeva kvasaca izoliranih iz vinogradarsko vinarskih regija RH, s posebnim naglaskom na vrstu S. paradoxus, s ostalim izolatima u svjetskim kolekcijama kvasaca te ustanoviti da li je neki od njih stabilni hibrid dviju ili više različitih vrsta. Usporedbom rezultata analize transkriptoma i fermentativnih svojstava ustanovit će se da li neki od njih pokazuje karakteristične fiziološke osobine te da li bi se mogao primijeniti kao starter kultura. U odabranim sojevima kvasaca identificirat ćemo, klonirati i karakterizirati homologe gena EHT1 i EEB1 jer njihovi proteinski produkti, u S. cerevisiae, imaju značajan utjecaj na sintezu etil-estera koji izrazito pozitivno utječu na aromu vina. U S. cerevisiae pokazano je da sinteza etil karbamata, potencijalno kancerogenog spoja, ovisi o aktivnosti gena CAR1. S. cerevisiae sadrži gen PAD1 koji je odgovoran za sintezu hlapivih fenola, iako ih vrlo rijetko proizvodi u značajnijim koncentracijama. Naime, za kvarenje vina zbog prisutnosti navedenih spojeva, odgovorni su kvasci iz roda Brettanomyces. Stoga nam je cilj identificirati i detaljno okarakterizirati homolog gena PAD1 u sojevima Brettanomyces ssp. te homolog gena CAR1 u S.cerevisiae. - Glavni istraživač / voditelj