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biotecnología, JFJ1, levadura, Olavidium, Saccharomyces cerevisiae
Olavidum es un vino dulce sin aditivos, procede de la fermentación del mosto de una uva de la variedad Moscatel, con una levadura autóctona de Andalucía, seleccionada por la Universidad Pablo de Olavide de Sevilla. Esta levadura origina una fermentación semi-continua en frío, dando un vino dulce, sin aditivos; donde el propio alcohol y los compuestos antioxidantes que genera la levadura de forma natural conserva el vino, no tiene sulfatos añadidos.
Vino joven, con acidez y aroma muy agradable, con metabolitos primarios y secundarios distintivos, dando un vino microbiológicamente estable con muy poca oxidación.
La Agencia de Gestión Agraria y Pesquera de Andalucia, cede las instalaciones del Laboratorio Agroalimientario y Estación Enológica de Montilla para desarrollar un proyecto I+D de un grupo de investigación de Olavide. El proyecto de investigación “Olavidium” liderado por los investigadores Juan Jiménez y Andrés Garzón, del departamento de Biología Molecular logró un Premio al Proyecto Empresarial del VI Concurso de Ideas y Proyectos Empresariales Innovadores de la UPO, en la modalidad Biotech, categoría Spin-of, en el 2014.
La levadura usada fue nombrada como JFJ1 presenta:
- una gran capacidad proliferativa
- elevada tolerancia al alcohol
- una alta producción de etanol (hasta 16,7grados).
Se tomaron muestras en diferentes momentos de la elaboración del vino, antes y después de inocular JFJ1. Se aislaron y seleccionaron 10 cepas al azar de cada muestra, fueron identificadas mediante un protocolo de PCR múltiple de microsatélites. Una vez identificadas se seleccionaron las 4 cepas más abundantes (a,e,f, y m). Con estas cepas se analizó “la tolerancia al alcohol” midiendo el crecimiento en medios con diferentes concentraciones de etanol, y se estudió la presencia del factor killer en las mismas comparándolas entre sí y con JFJ1.
La biotecnología es el uso de un organismo vivo o una de sus partes o componentes para producir algo que luego se comercializa. Cuando se usa un organismo vivo para producir el alimento o una bebida se realiza biotecnología de los alimentos. En este caso el mosto de Vitis vinífera y la levadura Saccharomyces cerevisae.
Técnicas de la ingeniería genética permiten aislar genes, modificarlos en el laboratorio y reintroducirlos en el organismo original, o en otro distinto, generando los organismos transgénicos u organismos modificados genéticamente (OMG).
Se han detectado genes ligados a propiedades físico-químicas, organolépticas o nutricionales, para poder hacer proyectos genéticos asistidos por marcadores. El resultado actual de la uva es el resultado de la interacción de tres genomas haploides ancestrales que formaron lo que técnicamente podemos llamar un genoma ancestral paleohexaploide. Un transgénico natural.
Saccharomyces cerevisae, es la especie microbiana más importante en la tansformación del mosto en vino. Responsable de la producción del pan, la cerveza, los destilados alcohólicos y, procesos fermentativos de productos naturales. Su genoma fue el primero de un organismo eucariota en ser secuenciado y se dispuso bastante información sobre transcripciones, proteomas y datos de ingeniería metabólica en distintas condiciones fisiológicas.
S. cerevisae tiene 16 cromosomas y el tamaño total de su genoma es de 12Mb. Hay cerca de 5000 genes no esenciales. Su taxonomía es: reino Fungi, división Ascomycota, Clase Hemiascomycetes, Orden Saccharomycetales, Familia Saccharomycetaceae, Género Saccharomyces, Especie S. cerevisiae. El genoma contiene 12.156.677 pares de bases (12Mb) con 6.275 marcos abiertos de lectura o genes, de los cuales solo 5.800 son funcionales. Está organizado en un conjunto de dieciséis cromosomas con tamaños entre 200 a 2.200 kb. Comparte el 23% del genoma con el ser humano.
En su ciclo de vida alternan dos formas, una haploide y otra diploide. Ambas formas se reproducen de forma asexual por gemación. En condiciones específicas la forma diploide se puede reproducir sexualmente. En estos casos se produce meiosis en la célula formándose un asca que contiene cuatro ascosporas haploides.
S. cerevisiae es muy adecuada para el estudio de casos biológicos:
- eucariota
- rápido crecimiento, dispersión de las células, facilidad de replicación y se aíslan mutantes
- sencillo y versátil sistema de transformación de ADN
- ausencia de patogenicidad para su manipulación
La llegada del ADN recombinante ha hecho posible investigar la función de un gen de forma directa reintroduciendo el ADN clonado en una célula eucariótica. En organismos eucarióticos más simples como las levaduras, esta técnica ha permitido el aislamiento de clones moleculares de virtualmente cualquier gen mutado.
Estos avances se pueden complementar con la posibilidad de introducir mutaciones en el ADN clonado in vitro, aplicando el poder de las técnicas de ADN recombinante a los estudios funcionales de los genes pertenecientes a eucariotas más complejos.
Las levaduras son particularmente ventajosas para los estudios de biología molecular en eucariotas. El genoma de Saccharomyces cerevisiae, es 200 veces más pequeño que el genoma humano. Además de levaduras se cultivan con facilidad, reproduciéndose con un tiempo de división de unas 2 horas. Tienen un genoma pequeño y reproducción rápida.
Las mutaciones en las levaduras son tan fácilmente identificables como en el E. coli. El relativamente simple sistema genético de las levaduras también permite la clonación de cualquier gen mutado, simplemente basándose en su actividad funcional.
Dichas cepas transformadas han adquirido una copia normal del gen buscado en el ADN plasmídico, que puede ser entonces aislado con facilidad para su caracterización posterior a partir de las levaduras transformadas. De este modo se han identificado los genes de levadura que codifican una amplia variedad de proteínas esenciales. Dichos genes aislados en levadura han servido en muchos casos para identificar y clonar genes relacionados en células de mamíferos.
El aroma varietal del vino blanco fue el primer objetivo de mejora en la construcción de cepas vínicas recombinantes, mediante:
- Expresión en levaduras de genes que codifican enzimas que degradan polímeros de la pared celular vegetal, permitiendo una mejor extracción de los precursores
- Expresión de genes que actúan sobre los precursores glicosilados de componentes del aroma primario, favoreciendo la liberación de la aglicona.
Con las levaduras génicas transgénicas se abren nuevos caminos hacia el futuro:
- Cepas con distintos tipos de fermentación
- Mejores controles del proceso
- Producción de determinados metabolitos controlando las condiciones de fermentación
Bibliografía:
- Inés Pato Toro, Sandra Romero Sánchez, Juan Jiménez Martínez, “Levaduras en el vino Olavidium”, Universidad Pablo de Olavide, Sevilla, Biosaia, nº 4, 2015
- Ramón González, Daniel Ramón, “Aplicaciones de la ingeniería genética y la genómica en enología”, Ciencia y Tecnología, 2016
- Beatriz S. Méndez, “Saccharomyces cerevisae es una buena amiga”, Química Biológica, Universidad Buenos Aíres, Química viva, nº 2, 2014
- Geoffrey M. Cooper, Robert E. Hausman, “La Célula”, Boston University, Marban, 2006
Links relacionados:
- Vino Olavidium
- Universidad Pablo de Olavide, Bioquímica
https://www.upo.es/bmib/portada
- Selección de levadura para el vino de La Rioja alavesa
https://www.youtube.com/watch?v=9TLgpa12fQg
Blog de José Félix Rodríguez Antón 