Caraterização dos polissacarídeos da parede celular de leveduras

Abstract

As leveduras são microrganismos eucariotas fúngicos, caraterizadas geralmente pelo seu envolvimento em fermentações (Saccharomyces spp.), ou pelo seu caráter patogénico (Candida spp.). As leveduras são constituídas por uma parede celular rígida que se revela determinante para a morfologia, integridade, sobrevivência e patogenicidade. Embora a composição da parede varie entre espécies, esta é essencialmente constituída por polissacarídeos, em particular glucanas e manoproteínas. Neste trabalho foram analisados os polissacarídeos da parede celular da S. pastorianus do inóculo inicial (LIn) e excedentária do processo cervejeiro (LEx). Foi realizada uma extração sequencial dos polissacarídeos da parede celular com recurso a ultrassons, preparação do resíduo insolúvel em álcool (AIR), extração com água quente e soluções alcalinas de concentração crescente. As manoproteínas da parede foram maioritariamente solubilizadas com 4M KOH, extraindo-se a partir do AIR 19 % para a LIn e 21 % para a LEx. Após as extrações alcalinas, o resíduo final da LIn ainda era composto por 51% de polissacarídeos por solubilizar, maioritariamente constituídos por glucose em ligação (1→3) e (1→4) nas proporções 42 % e 16 %. Em contraste, no resíduo final da LEx composto por 68% de polissacarídeos insolúveis, as proporções de glucose em ligação (1→3) e (1→4) invertem, contendo 17 % e 43 %, respetivamente. Em ambas as leveduras, a configuração anomérica da glucose em ligação (1→4) foi investigada por hidrólise com α-amilase e celulase, apresentando os resíduos ligações α e β numa proporção 2:1, respetivamente. Estes resultados mostram que com o processo cervejeiro, a S. pastorianus modifica os polissacarídeos da sua parede celular por incremento das glucanas em ligação (1→4) em detrimento das (1→3) glucanas. As manoproteínas do resíduo final, resistentes à extração alcalina sequencial, apresentaram atividade imunoestimuladora com um máximo de 77 % de ativação de células B para uma concentração de 17 μg/mL. Foram também analisados os polissacarídeos da parede celular de outras leveduras nomeadamente S. cerevisiae da fermentação do vinho e de C. albicans. A parede celular da S. cerevisiae apresenta elevada quantidade de glucose em ligação (1→4), até 70% para S. cerevisiae do vinho branco. Em contrapartida, a parede celular de C. albicans apresenta uma quantidade reduzida de glucose em ligação (1→4), até 5%, distinguindo-se pelo elevado teor de manoproteínas em ligação (1→2) e quitina com N-acetilglucosamina em ligação (1→4). Concluísse assim que, apesar da composição polissacarídica semelhante, as leveduras S. pastorianus, S. cerevisiae e C. albicans apresentam uma parede celular com diferentes proporções e organização. As diferenças estruturais na parede celular das leveduras permitem a sua adaptação e sobrevivência a diferentes stresses e ambientes, bem como a presença de características únicas como a patogenicidade.

Yeasts are fungal eukaryotic microorganisms commonly known for the involvement in fermentations (Saccharomyces spp.) or their pathogenicity ( Candida spp.). Yeasts are constituted by a rigid cell wall, which is crucial in determining the morphological integrity, survival and pathogenicity. Although the cell wall composition varies among species, it is constituted essentially by polysaccharides, in particular glucans and mannoproteins. In the present work, the cell wall polysaccharides of initial inoculum (LIn) and spent brewer's yeast (LEx) S. pastorianus were analyzed. Firstly, it was performed a sequential extraction of cell wall polysaccharides, using ultrasounds, preparation of alcohol insoluble residue (AIR), extraction with hot water and alkaline solutions. Cell wall mannoproteins were mostly extracted with 4M KOH solution, namely 19% for LIn and 21% for LEx, from the AIRs. After alkaline extraction, the final residue of LIn still contained 51% of insoluble carbohydrates, mostly composed by (1 → 3) and (1 → 4) linked glucose with 42 % and 16 %, respectively. Otherwise, in the LEx final residue, composed by 68% of insoluble polysaccharides, the proportions of (1 → 3) and (1 → 4) linked glucose reverses, with 17 % and 43 % respectively. For both yeasts, the anomeric configuration of (1 → 4) linked glucose was investigated by amylase and cellulase hydrolysis, showing α and β residues present in a 2:1 ratio. These results show that, during the brewing process, S. pastorianus modifies its cell wall polysaccharides by increasing the amount of (1 → 4) glucans and decreasing (1 → 3) glucans. The final residue mannoproteins, that were resistant to alkaline extraction, had presented immunostimulatory activity with a maximum of 77% activation of B cells with 17 μg/mL of mannoproteins. The cell wall polysaccharides S. cerevisiae from winemaking process and C. albicans were also investigated. High amounts of (1 → 4) linked glucose were obtained in the cell wall of S. cerevisiae, until 70% for S. cerevisiae of white wine. Contrarily, the cell wall of C. albicans has a small amount of (1 → 4) linked glucose, less than 5%, and these yeasts are distinguished by a high amount of chitin and high amount of mannoproteins with (1→2) linked mannose. Concerning the similar polysaccharide composition of S. pastorianus, S. cerevisiae and C. albicans, they have different cell wall proportions and organization. These structural differences in the cell wall allow the survival and adaptation of yeasts to different environments and stresses, and gives them unique features like presence of pathogenicity.