Wpływ prostych związków fenolowych na procesy fizjologiczne drożdży Saccharomyces cerevisiae

• Autorzy: Swiecilo A.

Warianty tytułu

EN

The effect of simple phenolic compounds on physiological processes in Saccharomyces cerevisiae yeast

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Pod wpływem biotycznych i abiotycznych czynników stresowych rośliny syntetyzują należące do różnych klas chemicznych - metabolity wtórne. Ich funkcje biologiczne związane są z mechanizmami obronnymi, umożliwiającymi funkcjonowanie w niekorzystnych warunkach środowiskowych. Proste związki fenolowe spełniają ważne funkcje w poszczególnych etapach odpowiedzi organizmu rośliny na stres. Określono, czy wybrane z tej grupy związki są w stanie indukować mechanizmy obronne u modelowego organizmu hetero troficznego, jakim są drożdże z gatunku Saccharomyces cerevisiae. Badano poziom przeżywalności i aktywności cytoplazmatycznej katalazy T, enzymu będącego u drożdży markerem ogólnej odpowiedzi na stres środowiskowy. W obecności analizowanych kwasów fenolowych nie stwierdzono wzrostu aktywności katalazy T do poziomu charakterystycznego dla programu odpowiedzi na stres termiczny, osmotyczny, alkoholowy i indukowany niskim pH u tego organizmu. Wyniki te przemawiają za tym, że związki te nie uruchamiają programu ogólnej odpowiedzi na stres. Z analizowanych związków (kwasów fenolowych) tylko kwas galusowy zastosowany w stężeniach wyższych niż 10 mmol·dm-3 aktywuje mechanizm ogólnej odpowiedzi na stres środowiskowy, prawdopodobnie poprzez mechanizm związany z obniżeniem pH środowiska. Najwyższe użyte w doświadczeniach stężenia: kwasu trans- cynamonowego, kawowego, kwasu para-kumarynowego oraz kumaryny hamują indukowaną stresem alkoholowym syntezę katalazy T.

EN

Under the influence of biotic and abiotic stress factors, plants synthesize secondary metabolites belonging to various chemical classes. Their biological functions are associated with defence mechanisms that enable them to function under unfavourable environmental conditions. Simple phenolic compounds perform important functions at various stages of a plant’s stress response. The aim of this study was to determine whether selected compounds from this group are able to induce defence mechanisms in the heterotrophic model organism Saccharomyces cerevisiae. Determinations were made of the survival rate and the activity of cytoplasmic catalase T, an enzyme which is a marker in yeast for the general environmental stress response. In the presence of the phenol acids analysed, catalase T activity was not found to increase to the level characteristic of this organism’s response to thermal, osmotic and alcohol stress or stress induced by low pH. These results suggest that the compounds do not activate the general stress response. Of the substances analysed only gallic acid at concentrations higher than 10 mmol·dm3 activates a mechanism for the general response to environmental stress, probably via a mechanism connected with low pH in the environment. Trans-cinnamic acid, caffeic acid, para-coumaric acid and coumarin at the highest concentrations used in the study inhibit synthesis of catalase T induced by alcohol stress.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2010
• Tom: 556
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.483-491,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Swiecilo A.

Bibliografia

• Ali M.B., Hahn E.J., Paek K.Y. 2007. Methyl jasmonate and salicylic acid induced oxidative stress and accumulation of phenolics in Panax ginseng bioreactor root suspension cultures. Molecules 12(3): 607-621.
• Aziz N.H., Farag S.E., Mousa L.A., Abo-Zaid M.A. 1998. Comparative antibacterial and antifungal effects of some phenolic compounds. Microbios. 93(374): 43-54.
• Barthelmebs L., Lecomte B., Divies C., Cavin J.F. 2000. Inducible metabolism of phenolic acids in Pediococcus pentosaceus is encoded by an autoregulated operon which involves a new class of negative transcriptional regulator. J. Bacteriol. 182(23): 6724-6731.
• Baxter C.J., Redestig H., Schauer N., Repsilber D., Patil K.R., Nielsen J., Selbig J., Liu J., Fernie A.R., Sweetlove L.J. 2007. The metabolic response of heterotrophic Arabidopsis cells to oxidative stress. Plant Physiol. 143(1): 312-325.
• Beekrum S., Govinden R., Padayachee T., Odhav B. 2003. Naturally occurring phenols: a detoxification strategy for fumonisin B1. Food Addit. Contam. 20(5): 490-493.
• Beers R.F., Sizer J.W. 1952. A spectrophotometric method of measuring the breakdown of hydrogen peroxide by catalase. J. Biol. Chem. 195: 133-140.
• Berry D., Gasch A. 2008. Stress-activated genomic expression changes serve a preparative role for impending stress in yeast. Mol. Biol. Cell 19(11): 4580-4587.
• Bilinski T., Lukaszkiewicz J., Sledziewski A. 1978. Demonstration of anaerobic catalase synthesis in the cz1 mutant of Saccharomyces cerevisiae. Biochem. Biophys. Res. Commun. 83(3): 1225-1233.
• Carmelo V., Santos R., Viegas C.A., Sa’-Correia I. 1998. Modification of Saccharomyces cerevisiae thermotolerance following rapid exposure to acid stress. Int. J. Food Microbiol. 42: 225-230.
• de Melo H.F., Bonini B.M., Thevelein J., Simőes D.A., Morais M.A. 2010. Physiological and molecular analysis of the stress response of Saccharomyces cerevisiae imposed by strong inorganic acid with implication to industrial fermentations. J. of App. Microbiol. 109(1): 116-127.
• Gasch A.P., Spellman P.T., Kao C.M., Carmel-Harel O., Eisen M.B., Storz G., Botstein D., Brown P.O. 2000. Genomic expression programs in the response of yeast cells to environmental changes. Mol. Biol. Cell 11(12):4241-4257.
• Grassmann J., Hippeli S., Elstner E.F. 2002. Plant’s defence and its benefits for animals and medicine: role of phenolics and terpenoids in avoiding oxygen stress. Plant Physiol. Biochem. 40: 471-478.
• Gury J., Barthelmebs L., Tran N.P., Divies C., Cavin J.F. 2004. Cloning, deletion, and characterization of PadR, the transcriptional repressor of the phenolic acid decarboxylase-encoding padA gene of Lactobacillus plantarum. Appl. Environ. Microbiol. 70: 2146-2153.
• Hammond-Kosack K.E., Jones J.D. 1996. Resistance gene-dependent plant defense responses. Plant Cell 8(10): 1773-1791.
• Howitz K.T., Sinclair D.A. 2008. Xenohormesis: sensing the chemical cues of other species. Cell 133(3): 387-391.
• Kim J.H., Campbell B.C., Mahoney N., Chan K.L., May G.S. 2006. Targeting antioxidative signal transduction and stress response system: control of pathogenic Aspergillus with phenolics that inhibit mitochondrial function. J. Appl. Microbiol. 101(1): 181-189.
• Kim J.H., Campbell B.C., Mahoney N.E., Chan K.L., Molyneux R.J. 2004. Identification of phenolics for control of Aspergillus flavus using Saccharomyces cerevisiae in a model target-gene bioassay. J. Agric. Food Chem. 52(26): 7814-7821.
• Koc E., Islek C., Ustun A.S. 2010. Effect of cold on protein, proline, phenolic compounds and chlorophyll content of two pepper (Capsicum annuum L.) varieties. G.U. Journal of Science 23(1): 1-6.
• Kovacik J., Klejdus B., Hedbavny J., Backor M. 2009. Salicylic acid alleviates NaCl- induced changes in the metabolism of Matricaria chamomilla plants. Ecotoxicology 18: 544-554.
• Lowry O.H., Rosebrough W.J, Farr A.L., Randall R.J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem. 193: 265-275.
• Rice-Evans C.A., Miller N.J., Paganga G. 1996. Structure-antioxidant activity relationships of flavonoids and phenolic acids. Free Radic. Biol. Med. 20(7): 933-956.
• Shvedova A.A., Kommineni C., Jeffries B.A., Castranova V., Tyurina Y.Y., Tyurin V.A., Serbinova E.A., Fabisiak J.P., Kagan V.E. 2000. Redox cycling of phenol induces oxidative stress in human epidermal keratinocytes. J. Invest. Dermatol. 114(2): 354-364.
• Swiecilo A., Krawiec Z., Wawryn J., Bartosz G., Biliński T. 2000. Effect of stress on the life span of the yeast Saccharomyces cerevisiae. Acta Biochim. Pol. 47(2): 355-364.
• Swiecilo A., Gardiasz Z. 2007. Response of the Saccharomyces cerevisiae yeast cells to sodium nitrate (III) and (V). Polish Journal of Environmental Studies 16(3A): 263-268.
• Takatsume Y., Maeta K., Takatsume Y., Maeta K., Izawa S., Inoue Y. 2005. Enrichment of yeast thioredoxin by green tea extract through activation of Yap1 transcription factor in Saccharomyces cerevisiae. J. Agric. Food Chem. 53(2): 332-337.
• Tran N.P., Gury J., Dartois V., Nguyen T.K., Seraut H., Barthelmebs L., Gervais P., Cavin J.F. 2008. Phenolic acid-mediated regulation of the padC gene, encoding the phenolic acid decarboxylase of Bacillus subtilis. J. Bacteriol. 190(9): 3213-3224.
• von Röpenack E., Parr A., Schulze-Lefert P. 1998. Structural analyses and dynamics of soluble and cell wall-bound phenolics in a broad spectrum resistance to the powdery mildew fungus in barley. J. Biol. Chem. 273(15): 9013-9022.
• Wieser R., Adam G., Wagner A., Schüller C., Marchler G., Ruis H., Krawiec Z., Bilinski T. 1991. Heat shock factor-independent heat control of transcription of the CTT1 gene encoding the cytosolic catalase T of Saccharomyces cerevisiae. J. Biol. Chem. 266(19): 12406-12411.
• Yeh C.T., Yen G.C. 2006. Involvement of p38 MAPK and Nrf2 in phenolic acid-induced P-form phenol sulfotransferase expression in human hepatoma HepG2 cells. Ca rcinogenesis 27(5): 1008-1017.

Uwagi

PL

Rekord w opracowaniu