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I ricercatori dell’Istituto di scienza e tecnologia di Nara e dell’Istituto di sviluppo industriale della Prefettura di Nara hanno scoperto che un ceppo mutante di lievito di sake produce alti livelli dell’amminoacido ornitina.
I fan del sake, la tradizionale bevanda alcolica giapponese, potrebbero avere ancora più motivi per godersela adesso.
In uno studio pubblicato questo mese su Metabolic Engineering, i ricercatori del Nara Institute of Science and Technology e del Nara Prefecture Institute of Industrial Development hanno rivelato che un ceppo mutante di lievito di sake produce 10 volte la quantità dell’amminoacido ornitina rispetto al genitore ceppo di lievito.
L’ornitina è un amminoacido che non produce proteine e un precursore di due aminoacidi: arginina e prolina. È stato riscontrato che svolge diverse funzioni fisiologiche, come la riduzione della fatica e il miglioramento della qualità del sonno.
“Volevamo ottenere ceppi di lievito di sake con una migliore tolleranza all’etanolo”, dice un primo autore di questo articolo, Masataka Ohashi. “Durante la fermentazione del sake, il lievito è esposto ad alte concentrazioni di etanolo, che impedisce la crescita delle cellule del lievito, la vitalità e la fermentazione. Una maggiore tolleranza all’etanolo nei ceppi di lievito per sake potrebbe migliorare la produzione di etanolo e ridurre il tempo di fermentazione”.
Per trovare ceppi di lievito tolleranti all’etanolo, i ricercatori hanno isolato mutanti che accumulavano prolina, che può alleviare la tossicità dell’etanolo, utilizzando una mutagenesi convenzionale (cioè, unamutagenesi che non coinvolge la modificazione genetica). Hanno anche condotto analisi di sequenziamento dell’intero genoma e test di fermentazione con ceppi di lievito di sake. Quindi hanno identificato e analizzato una nuova mutazione in un gene che codifica per una variante della chinasi N- acetil glutammato che aumenta il livello di ornitina intracellulare.
“In precedenza abbiamo costruito ceppi di lievito industriale auto-clonanti che accumulano prolina per aumentare la tolleranza all’etanolo e la produttività del lievito”, spiega il Prof. Hiroshi Takagi, autore corrispondente. “Ma quei lieviti non sono stati ancora accettati dai consumatori perché sono considerati geneticamente modificati, anche se un lievito auto-clonante non ha geni estranei o sequenze di DNA – ha solo DNA di lievito”.
I ricercatori hanno isolato con successo lieviti non geneticamente modificati che hanno prodotto 10 volte la quantità di ornitina rispetto al ceppo genitore, che è ampiamente utilizzato nelle fabbriche di sake giapponesi e il sake prodotto con essi conteneva 4-5 volte più ornitina.
I risultati di questo studio contribuiranno allo sviluppo di ceppi di lievito migliorati per la produzione di alti livelli di ornitina e il ceppo ottenuto in questo studio potrebbe essere facilmente applicato alla produzione di sake, vino e birra. I ceppi di lievito che accumulano ornitina potrebbero anche essere utilizzati nella produzione di integratori alimentari ricchi di ornitina a base di questi lieviti e dei loro prodotti.
Il Prof. Takagi spiega anche che: “Ci sono due scopi principali per l’allevamento del lievito industriale: miglioramento della capacità di fermentazione con una maggiore tolleranza agli stress ambientali durante i processi di fermentazione e la diversità del gusto e del sapore del prodotto con vie metaboliche modificate. Nel lievito, il metabolismo degli amminoacidi varia sotto diversi ambienti di crescita e gli stili metabolici formano una rete complicata, ma robusta. La delucidazione dei meccanismi di regolazione metabolica e dei ruoli fisiologici degli amminoacidi è una ricerca fondamentale e importante per comprendere i fenomeni della vita. Il lievito è affidabile e sicuro nella produzione alimentare, e quindi lo sviluppo di nuovi ceppi che producono in eccesso “amminoacidi funzionali” come ornitina, prolina e amminoacidi ramificati, contribuirebbero notevolmente alle industrie legate al cibo “.
