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The evolution of alcoholic fermentation in the non-conventional Wickerhamiella/Starmerella (W/S) yeast clade is characterized by the loss of native pyruvate decarboxylase (PDC1) and alcohol dehydrogenase (ADH) genes. In some species, the reacquisition of this via was achieved through horizontal gene transfer (HGT) of ADH and co-option of a native decarboxylase, Aro10. This work aimed to build on the previous knowledge regarding alcoholic fermentation in the W/S clade, by combining in silico data obtained from newly sequenced genomes, with phenotypic assays, aiming to assess alcoholic fermentation abilities and characterization of Adh enzymes, in a subset of species. Three independent HGT events were previously reported to have introduced different bacterial ADH1 in distinct subgroups of the W/S clade. Subgroups A, B and C harbour ADH1a, ADH1b and ADH1c, respectively. Subgroup ADH0 does not carry an ADH1. In this work, data supporting these three HGT events was obtained and two new HGT events of bacterial ADH6 were detected. Most ADH6 genes were acquired in the ancestor of the subgroups reported for ADH1, while one was found in a ADH0 species (Wickerhamiella slavikovae) that seemingly lacks other alcoholic fermentation genes (ADH1, PDC1 and ARO10). As for the remaining species, while ARO10 is present, PDC1 is absent. Ethanol production was generally observed in subgroup A, while its assimilation was verified in subgroups B and C, suggesting that Adh proteins are functional. It was confirmed that Adh1a from Starmerella bombicola is involved in the interconversion of acetaldehyde and ethanol, using NAD(H) and NADP(H) as cofactors, which contrasts with the specificity of Adh proteins from yeasts towards NAD(H). To further understand the evolution of the alcoholic fermentation in the W/S clade, it is essential to combine comparative genomics with the characterization of these enzymes to evaluate their role on the central carbon metabolism. A evolução da fermentação alcoólica no clado de leveduras não convencionais Wickerhamiella/Starmerella (W/S) é caracterizada pela perda dos genes nativos da piruvato descarboxilase (PDC1) e das álcool desidrogenases (ADH). Em algumas espécies, a reaquisição desta via foi conseguida através de transferências horizontais de genes (HGT) ADH e pela cooptação de uma descarboxilase nativa, Aro10. Este trabalho teve como objetivo partir do conhecimento prévio relativo à fermentação alcoólica no clado W/S, combinando dados in silico de novos genomas sequenciados, com ensaios fenotípicos, de forma a avaliar as capacidades fermentativas e caracterizar as enzimas Adh, num conjunto de espécies. Três eventos HGT independentes foram previamente identificados como tendo introduzido diferentes ADH1 bacterianos nos distintos subgrupos do clado W/S. Os subgrupos A, B e C possuem ADH1a, ADH1b e ADH1c, respetivamente. O subgrupo ADH0 não possui ADH1. Neste trabalho, dados que suportam estes três eventos HGT foram obtidos e dois novos eventos HGT de ADH6 bacterianos foram detetados. A maioria dos genes ADH6 foram adquiridos nos mesmos ancestrais dos subgrupos reportados para ADH1, enquanto um foi encontrado numa espécie ADH0 (Wickerhamiella slavikovae) que aparentemente não possui outros genes da fermentação alcoólica (ADH1, PDC1 e ARO10). Em relação às espécies restantes, enquanto ARO10 está presente, PDC1 está ausente. A produção de etanol foi geralmente observada no subgrupo A, enquanto a sua assimilação foi verificada nos subgrupos B e C, sugerindo que as proteínas Adh são funcionais. Foi confirmado o papel da Adh1a de Starmerella bombicola na interconversão de acetaldeído e etanol, usando NAD(H) e NADP(H) como cofatores, o que contrasta com a especificidade das proteínas Adh de leveduras relativamente a NAD(H). Para compreender melhor a evolução da fermentação alcoólica no clado W/S, é essencial combinar genómica comparativa com a caracterização destas enzimas, de forma a avaliar o seu papel no metabolismo central de carbono. |
