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Artículo de método

Saccharomyces cerevisiae Cinética de crecimiento exponencial en la cultura de lote para analizar el metabolismo respiratorio y fermentativo

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DOI:

10.3791/58192

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30 de septiembre de 2018

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En este artículo

Resumen

Aquí presentamos un protocolo para estimar el metabolismo respiratorio y fermentativo encajando el exponencial crecimiento de Saccharomyces cerevisiae a la ecuación de crecimiento exponencial. Cálculo de los parámetros cinéticos permite la proyección de la influencia de compuestos de sustancias en fermentación o respiración mitocondrial.

Resumen

Las células de Saccharomyces cerevisiae en la fase exponencial sostienen su crecimiento mediante la producción de ATP por fermentación o respiración mitocondrial. La concentración de carbono fermentables principalmente gobierna cómo las células de levadura generan ATP; por lo tanto, la variación en los niveles de carbohidratos fermentables impulsa el metabolismo energético de S. cerevisiae. Este papel describe un método de alto rendimiento basado en el crecimiento exponencial de la levadura para estimar los efectos de los cambios de la concentración y naturaleza de la fuente de carbono sobre el metabolismo respiratorio y fermentativo. El crecimiento de S. cerevisiae es medido en una microplaca o sacudirse cónico matraz mediante la determinación de la densidad óptica (OD) a 600 nm. Entonces, una curva de crecimiento es construida por OD trazado frente al tiempo, que permite la identificación y selección de la fase exponencial y está equipado con la ecuación de crecimiento exponencial para obtener parámetros cinéticos. Las tasas de crecimiento bajo con tiempos de duplicación superiores generalmente representan un crecimiento respiratorio. Por el contrario, mayores tasas de crecimiento específico con menores tiempos de duplicación indican crecimiento fermentativo. Valores umbral de duplicar el tiempo y la tasa de crecimiento específico se calculan usando condiciones respiratorias o fermentativas bien conocidas, tales como fuentes de carbono no fermentables o altas concentraciones de azúcares fermentables. Esto se obtiene de cada cepa específica. Por último, los parámetros cinéticos calculados se comparan con los valores de umbral para establecer si la levadura demuestra crecimiento fermentativo o respiratorio. La ventaja de este método es su relativa sencillez para la comprensión de los efectos de un compuesto de sustancia en el metabolismo fermentativo o respiratorio. Es importante destacar que el crecimiento es un proceso intrincado y complejo biológico; por lo tanto, los datos preliminares de este método deben ser corroborados por la cuantificación del consumo de oxígeno y la acumulación de subproductos de la fermentación. Por lo tanto, esta técnica puede utilizarse como una proyección preliminar de compuestos/sustancias que pueden alterar o mejorar el metabolismo fermentativo o respiratorio.

Introducción

Crecimiento de Saccharomyces cerevisiae ha servido como una herramienta valiosa para identificar decenas de mecanismos fisiológicos y moleculares. Crecimiento se mide principalmente por tres métodos: diluciones seriadas para pruebas de punto, unidad formadora de colonias contando y las curvas de crecimiento. Estas técnicas se pueden utilizar solo o en combinación con una variedad de sustratos, condiciones ambientales, mutantes y productos químicos para investigar las respuestas específicas o fenotipos.

La respiración mitocondrial es un proceso biológico en el cual cinética de crecimiento se ha aplicado con éxito para descubrir meca....

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Protocolo

1. medios de cultivo y preparación del inóculo

  1. Preparar 100 mL de medio líquido de 2% levadura extracto-peptona-dextrosa (YPD) (agregue 1 g de levadura extracto, 2 g de peptona de caseína, y 2 g de glucosa a 100 mL de agua destilada). Pipetear 3 mL de los medios de comunicación en esterilizable tubos cónicos de 15 mL. Autoclave de los medios de comunicación durante 15 min a 121 ° C y 1.5 psi.
    Nota: Los medios de comunicación pueden conservarse hasta un mes en 4 – 8 ° C.
  2. Inocular un tubo cónico con 3 mL de fresco caldo YPD 2% estéril con 250 μL de células de S. cerevisiae conservadas en glicerol a-20 ° C. Incubar durante una noche en un ....

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Resultados

Las curvas de crecimiento pueden utilizarse para diferenciar preliminarmente los fenotipos respiratorios y fermentativos de la levadura S. cerevisiae . Por lo tanto, se realizaron cultivos batch de S. cerevisiae (BY4742) con concentraciones diferentes de glucosa que se han divulgado para inducir el crecimiento fermentativo: 1%, 2% y 10% (w/v)9. Las culturas que muestran un fenotipo fermentativo tienen un pequeño retraso y una fase exponencial con .......

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Discusión

Mucho tiempo ha pasado desde que J. Monod10 expresa que el estudio del crecimiento de cultivos bacterianos es el método básico de la microbiología. El advenimiento de las herramientas moleculares retrasa el uso y el estudio del crecimiento como una técnica. A pesar de la complejidad de crecimiento que involucra numerosos procesos relacionados entre sí, sus mecanismos subyacentes pueden describirse mediante el uso de modelos matemáticos11. Se trata de un enfoque robusto que .......

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Divulgaciones

Los autores no tienen nada que revelar.

Agradecimientos

Este proyecto fue apoyado por becas del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (número 293940) y Fundación TELMEX-TELCEL (número 162005585), ambos a IKOM.

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Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo
NombreEmpresaNúmero de catálogoComentarios
Agitador orbitalThermo Scientific4353Para incubación de inóculo o cultivos de matraces cónicos
Bioscreen Curvas de crecimientoC MBRPara cultivos discontinuos en microplacas
GlucosaSigma G7021Para la preparación de caldo YPD
Peptona de caseína, digestión enzimáticaSigma 82303Para la preparación de caldo YPD
Extracto de levaduraSigma 09182-1KG-FPara la preparación de caldo YPD
Agar bacteriológicoSigma A5306Para la preparación de agar YPD
NaH2PO4Sigma S8282Para la preparación de caldo SC
(NH4)2SO4Sigma A4418Para la preparación de caldo SC
Levadura base de nitrógeno sin aminoácidos y sulfato de amonioSigma Y1251Para la preparación de caldo SC
Levadura sintética drop-out medium suplementos Sigma Y1501Para la preparación de caldo SC
Sulfato de amonio granularJ.T. Baker0792-RPara un ejemplo de suplementación media
ResveratrolSigma R5010Para un ejemplo de suplementación media
GalactoseSigma G8270Para un ejemplo de suplementación media
SacarosaSigma S7903Para un ejemplo de suplementación media
Etanol AbsolutMerck107017Para un ejemplo de suplementación media:
GlycerolJ.T. Baker2136-01Para un ejemplo de suplementación media
Prisma GraphPad, Software: Para análisis
de datos Microplacas de nido de abejaThermo Scientific9502550Para cultivos de microplacas
,,: : GraphPad

Referencias

  1. Parrella, E., Longo, V. D. The chronological life span of Saccharomyces cerevisiae to study mitochondrial dysfunction and disease. Methods. 46 (4), 256-262 (2008).
  2. Rosas Lemus, M., et al. The role of glyc....

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Reimpresiones y permisos

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