Ethanol, Membrane Permeability, and Petite Mutation in Lager Brewing Yeast
Peer-Reviewed Paper
MBAA TQ doi:10.1094/TQ-46-2-0428-01 |
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Brian R. Gibson, Annie W. Y. Cheung, Muhammad
Saddiq Zahari, and Katherine A. Smart. School of Biosciences,
University of Nottingham, Sutton Bonington Campus, Loughborough,
Leicestershire LE12 5RD, UK.
Abstract
Consistent brewing yeast fermentation performance depends on the
genetic integrity of the yeast strain employed. In this study, the effect
of ethanol on membrane permeability was measured to determine whether
membrane integrity plays a role in protecting mitochondrial DNA against
the mutagenic effects of ethanol. Two lager yeast strains with different
sensitivities to ethanol were exposed to a 10% (v/v) ethanol solution for
2 h. Cells sampled throughout the incubation period were assessed for
viability and incidence of the respiratory-deficient phenotype. Cell
permeability was assessed by measuring extracellular leakage of free amino
nitrogen and nucleic acids. The strain showing the greatest increase in
cell permeability in response to ethanol was prone to petite mutation (up
to 9%), while the strain with the least susceptibility to membrane damage
showed no petite mutation. The results suggest a relationship between the
two parameters, and it is suggested that measurement of membrane
permeability could be used to assess the propensity of cells to succumb to
mitochondrial mutation under stressful conditions.
Keywords: lager yeast, membrane permeability, petite mutation
Síntesis
El consistente desempeño de fermentación de una levadura cervecera
depende de la integridad genética de la cepa de la levadura utilizada. Se
estudió el efecto que tiene el etanol sobre la permeabilidad de la
membrana celular, para determinar si la integridad de la membrana juega
un papel en la protección del DNA mitocondrial contra los efectos
mutagénicos del etanol. Se expusieron dos cepas de levadura (con
diferentes sensitividades al etanol) a una solución de etanol al 10% (v/v)
durante 2 h. Las células fueron testadas a lo largo del período de
incubación para determinar su viabilidad y la incidencia del fenotipo de
deficiencia respiratoria (células “petite”). La permeabilidad de las
células fue medida mediante la medición de la pérdida extracelular de FAN
(nitrógeno amino libre) y de ácido nucleico. La cepa con mayor aumento de
su permeabilidad celular por causa del etanol era susceptible a la
mutación a células “petite” (hasta 9%), mientras que la cepa con la menor
susceptibilidad de la membrana no dio indicios de mutación “petite.” Los
resultados sugieren que sí existe una relación entre los dos parámetros,
lo que a su vez sugiere que se podría medir la permeabilidad de la
membrana como una manera de evaluar la propensión de las células a ser
afectadas por una mutación mitocondrial bajo condiciones estresantes.
Palabras claves: levadura “lager,” mutación “petite,” permeabilidad
de la membrana
