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Comparison of enzymatic antioxidant defence systems in different metabolic types of yeasts

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Abstract:

The enzymatic defence system in the 2 yeasts Kluyveromyces marxianus and Rhodotorula glutinis, differing in their mode of oxygen uptake and energy generation, was characterized and compared with the well-studied facultatively fermentative Crabtree-positive Saccharomyces cerevisiae strain. Twofold higher superoxide dismutase (SOD) and catalase activities were detected in K. marxianus and R. glutinis when cells were cultured on glucose. Further increases of 10%-15% in SOD activity and 30%-50% in catalase were measured in all studied yeasts strains after transfer to media containing ethanol. An evaluation of the ratio of Cu/Zn SOD / Mn SOD was performed as a measure of the oxidative metabolism. A 20% decrease was observed when the respiratory source of energy was ethanol, with the lowest ratio being observed for the oxidative type of K. marxianus yeasts. Electrophoretic analysis revealed that all tested strains possess active Cu/Zn and Mn SODs. A reverse electrophoretic mobility pattern of K. marxianus and R. glutinis SOD enzymes was observed in comparison with the same couple in S. cerevisiae. The investigation of electrophoretic profile of catalase enzymes showed that alongside their different taxonomic status and fermentative capacity, all tested strains possess 2 separate catalases. The role of antioxidant enzymes in preventing oxidant-induced cytotoxicity (treatment with hydrogen peroxide, paraquat, and menadione) was shown.

Le système de défense enzymatique de 2 souches de levures, Kluyveromyces marxianus et Rhodotorula glutinis, qui diffèrent dans leur mode de recaptage d’oxygène et de production d’énergie, a été caractérisé et comparé à celui de la souche fermentative facultative Crabtree-positive bien connue, Saccharomyces cerevisiae. L’activité de la superoxyde dismutase (SOD) et de la catalase était 2 fois plus élevée chez K. marxianus et R. glutinis lorsque les cellules étaient cultivées sur glucose. Une augmentation supplémentaire de 10 % à 15 % de l’activité de la SOD et de 30 % à 50 % de l’activité de la catalase a été mesurée chez toutes les espèces de levures étudiées après un transfert sur du milieu contenant de l’éthanol. Une évaluation du ratio Cu/Zn SOD / Mn SOD a été réalisée pour mesurer le métabolisme oxydatif. Une diminution de 20 % a été observée en présence d’éthanol comme source d’énergie respiratoire, avec le ratio le plus faible chez le type oxydatif de levures K. marxianus. Une analyse en électrophorèse a révélé que toutes les souches étudiées possédaient une Cu/Zn SOD et une Mn SOD actives. Un profil de migration électrophorétique inverse des SOD de K. marxianus et de R. glutinis a été observé comparativement à la même paire d’enzymes chez S. cerevisiae. L’examen du profil électrophorétique des catalases a montré que parallèlement à leur capacité fermentative et à leur statut taxonomique différents, toutes les souches étudiées possèdent 2 types séparés de catalase. Le rôle des enzymes antioxydantes dans la prévention de la cytotoxicité induite par les oxydants (traitement avec le H2O2, le paraquat et la ménadione) a été présenté.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-11-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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