Saccharomyces cerevisiae

Existem pelo menos 80 gêneros de leveduras com aproximadamente 600 espécies conhecidas. Dentre todas essas espécies, a S. cerevisiae tornou-se o organismo escolhido para estudos de metabolismo, genética molecular, desenvolvimento de eucariontes e dos cromossomos, sendo, portanto, o primeiro eucarioto com o genoma completamente sequenciado (RAVEN et al., 2007).

As leveduras são fungos unicelulares, apresentam-se na forma de células alongadas ou ovaladas, abundantemente encontradas na natureza em frutas cítricas, cereais e vegetais. As células da S. cerevisiae são elípticas, medem cerca de 6 a 8 mm de comprimento por 5 µm de largura, reproduzem-se assexuadamente por brotamento (PELCZAR JR. et al., 1997) e apresentam membrana celular bem definida. Bastante espessa, com cerca de 70 nm de espessura, a PCL desempenha um papel importante na regulação do transporte de materiais para o interior da célula, estando situada na superfície externa da célula (OSUMI, 1998).

A PCL desempenha quatro funções principais:

i) estabilização das condições osmóticas internas – para limitar a entrada de água do meio externo os fungos desenvolveram uma parede celular robusta e elástica;

ii) proteção contra estresse físico, funcionando como uma película protetora – a combinação de uma resistência mecânica considerável e uma elevada elasticidade permitem à parede transmitir e redistribuir o estresse físico oferecendo proteção contra danos mecânicos;

iii) manutenção da forma da célula; e

iv) servir de estrutura de sustentação de proteínas – os polissacarídeos da parede celular funcionam como estrutura de suporte a uma camada externa de glicoproteínas, que limitam a permeabilidade celular à macromoléculas, protegendo a célula de ataques de proteínas externas e limitando o escape de componentes solúveis da estrutura da parede para o meio.

A composição em polissacarídeos, a estrutura e espessura da PCL variam consideravelmente com as condições ambientais (KLIS et al., 2006). A parede celular da S. cerevisiae, assim como os fungos da classe Ascomycetes, tem uma dupla camada (Figura 1) (DE GROOT et al., 2005) e mede aproximadamente 70 ± 10 nm de espessura, correspondendo a cerca de 25 % do peso seco da célula, consistindo numa estrutura multilaminar microfibrilar constituída por polissacarídeos (90 %), sendo os mananos e os glucanos os principais polímeros estruturais. A sua composição química geral, expressa em percentagem de peso seco consiste em glucanos (28,8 %), mananos (31 %), proteínas (13 %), lipídios (8,5 %), quitina (1 %), quitosano (2 %), compostos nitrogenados (2,1 %), fosfato (0,31 %), e íons inorgânicos como Ca2+ e Mg2+ (cerca de 3 %) (BRADY et al., 1994; PATZAK et al., 1997; VOLESKY, 1987). Esta diversidade reflete-se com a presença de uma grande variedade de potenciais sítios para a complexação de moléculas (ZOUBOULIS et al., 2001).

Figura 1: Micrografia colorida de microscopia eletrônica de transmissão da secção de corte de Saccharomyces cerevisiae, incluindo uma célula em brotamento. Legenda: Citoplasma em vermelho, vacúolos em amarelo, paredes celulares em verde e núcleo em azul escuro. Ampliação: x 5000 no tamanho de 35 mm.

Na levedura S. cerevisiae, a parede celular é constituída principalmente por β-glucanos e mananoproteínas, e uma pequena quantidade de quitina e lipídios. Os glucanos estão entrelaçados com as fibrilas de quitina na camada estrutural interna da parede celular, enquanto que a camada externa consiste em mananoproteínas, a maioria das quais está ligada à parede celular por ligações covalentes a heteropolímeros de 1,6-β-glucano e 1,3-β-glucano (Figura 2) (KAPTEYN et al., 1997).

Figura 2: Representação esquemática do arranjo estrutural da parede celular de leveduras.

Fonte: http://www.sbtthai.com/index.php?q=Biotechnology/education-resource

Os glucanos são um polímero de glicose com ligações β-(1,3) e ramificações com ligações β-(1,6). A sua localização predomina do lado da membrana celular, tendo como função manter a rigidez da célula e impedir a lise osmótica. A camada exterior da parede celular consiste em polímeros de mananos ligados à proteínas. Esta matriz tem ligações cruzadas com pontes de dissulfeto e ligações de hidrogênio (Figura 2). Os mananos são um polímero de manose formando uma cadeia principal com ligações α-(1,6) e cadeias laterais com ligações α-(1,2) e α-(1,3) que se ligam à cadeia principal por ligações α-(1-2). A cadeia principal está ligada às proteínas por dímeros de N-acetilglucosamina à resíduos de asparagina. Cadeias de mananos mais curtas, semelhantes às ramificações da cadeia principal, ligam-se diretamente a resíduos de serina e treonina. Nas leveduras, os mananos encontram-se na forma de um complexo proteína-polissacarídeo ligado covalentemente, de 25-500 kDa, no qual a fração protéica contribui com 5 a 10 %. As proteínas encontram-se em toda a parede celular, mas predominam na camada externa de mananos. A quitina é um polímero de resíduos de N-acetilglucosamina ligados por ligações glicosídicas β-(1,4), estando associada às proteínas da parede celular por ligações à aminoácidos não aromáticos. Encontra-se na

forma de microfibrilas na camada interna da parede celular na matriz de glucano. O quitosano é produzido por deacetilação da quitina (BRADY et al., 1994).

Saccharomyces cerevisiae é uma das espécies de maior valor econômico, pois algumas cepas são utilizadas em muitos processos industriais para elaboração de produtos fermentados. No Brasil, vem sendo utilizada para a elaboração de diversos produtos; em muitos destes, a sua participação é, apenas, como um agente biológico de transformação, uma vez que ao término do processo produtivo é descartada. Este fato é notório na fabricação de etanol, onde a massa celular deste microrganismo, gerada ao final da produção, é considerada um subproduto e o volume de células é tão significativo que a produção nacional de etanol pode gerar, anualmente, mais de 300 mil toneladas de biomassa de levedura. Conseqüentemente, vislumbra-se uma necessidade de se buscar novas aplicações deste agente biológico após sua utilização em processos primários. Entre as inúmeras possibilidades, seu aproveitamento na alimentação tem ganhado importância pelos resultados que tem demonstrado não somente como fonte proteíca, mas também na forma de probiótico, que se fundamenta na utilização de células vivas, e na forma de prebiótico, através do aproveitamento de componentes de sua parede celular.