Protective effects of bioactive compounds against fermentation-associated stresses in Saccharomyces cerevisiae

Abstract

La melatonina i l’hidroxitirosol són molècules bioactives importants en diversos processos biològics en mamífers, principalment pel seu rol antioxidant. Són sintetitzades pels llevats durant la fermentació alcohòlica i la melatonina té efectes protectors contra l’estrès oxidatiu i la radiació UV en llevats. L’objectiu d’aquesta tesi ha estat determinar si la melatonina i l’hidroxitirosol protegeixen les cèl·lules de Saccharomyces cerevisiae contra estressos relacionats amb la fermentació. Per aprofundir en els mecanismes antioxidants de la melatonina, hem analitzat el seu efecte a nivell transcripcional. La melatonina exògena creua membranes cel·lulars i modula l’expressió de molts gens: en cèl·lules no estressades, activa una resposta semblant a l’hipòxia, mentre que en cèl·lules estressades provoca una resposta antioxidant. El component cel·lular amb més gens afectats és el mitocondri, per tant hem avaluat l’efecte de la melatonina en el funcionament d’aquest orgànul. Encara que l’exposició a estrès oxidatiu indueix la disfunció mitocondrial (reduint el consum d’oxigen, el potencial de membrana i les activitats de complexes de la cadena de transport d’electrons i promovent la fissió mitocondrial), la melatonina no afecta la funció mitocondrial.

La melatonina y el hidroxitirosol son moléculas bioactivas importantes en diferentes procesos biológicos en mamíferos, principalmente por su rol antioxidante. Son sintetizadas por las levaduras durante la fermentación alcohólica, y la melatonina protege contra el estrés oxidativo y la radiación UV en levaduras. El objetivo de esta tesis ha sido determinar si estos compuestos bioactivos protegen a Saccharomyces cerevisiae contra estreses relacionados con la fermentación. Para profundizar en los mecanismos antioxidantes de la melatonina analizamos su efecto a nivel transcripcional. La melatonina exógena cruza membranas celulares y modula la expresión de muchos genes: en células no estresadas, activa una respuesta parecida a la hipoxia y en células estresadas, provoca una respuesta antioxidante

Melatonin and hydroxytyrosol are bioactive molecules that play important roles in various biological processes in mammals, mainly relying on their antioxidant properties. Those molecules are synthesized by yeast during alcoholic fermentation, and melatonin has protective effect against oxidative and UV stresses in yeast cells. The aim of the present thesis was to determine if melatonin and hydroxytyrosol play a protective role against fermentation-related stresses in Saccharomyces cerevisiae cells. First, to deepen into the antioxidant mechanisms of melatonin, we analyzed its effect at the transcriptional level. Exogenous melatonin crossed cell membranes and modulated the expression of many genes: in nonstressed cells, it triggered a hypoxic-like response, while in stressed cells, it provoked an antioxidant response. As the compartment with more genes affected was the mitochondrion, we evaluated the effect of melatonin on mitochondria functionality.