Genome-wide identification of the Fermentome; genes required for successful and timely completion of wine-like fermentation by Saccharomyces cerevisiae
Notice bibliographique
Résumé
BACKGROUND: Wine fermentation is a harsh ecological niche to which wine yeast are well adapted. The initial high osmotic pressure and acidity of grape juice is followed by nutrient depletion and increasing concentrations of ethanol as the fermentation progresses. Yeast's adaptation to these and many other environmental stresses, enables successful completion of high-sugar fermentations. Earlier transcriptomic and growth studies have tentatively identified genes important for high-sugar fermentation. Whilst useful, such studies did not consider extended growth (>5 days) in a temporally dynamic multi-stressor environment such as that found in many industrial fermentation processes. Here, we identify genes whose deletion has minimal or no effect on growth, but results in failure to achieve timely completion of the fermentation of a chemically defined grape juice with 200 g L-1 total sugar. RESULTS: Micro- and laboratory-scale experimental fermentations were conducted to identify 72 clones from ~5,100 homozygous diploid single-gene yeast deletants, which exhibited protracted fermentation in a high-sugar medium. Another 21 clones (related by gene function, but initially eliminated from the screen because of possible growth defects) were also included. Clustering and numerical enrichment of genes annotated to specific Gene Ontology (GO) terms highlighted the vacuole's role in ion homeostasis and pH regulation, through vacuole acidification. CONCLUSION: We have identified 93 genes whose deletion resulted in the duration of fermentation being at least 20% longer than the wild type. An extreme phenotype, 'stuck' fermentation, was also observed when DOA4, NPT1, PLC1, PTK2, SIN3, SSQ1, TPS1, TPS2 or ZAP1 were deleted. These 93 Fermentation Essential Genes (FEG) are required to complete an extended high-sugar (wine-like) fermentation. Their importance is highlighted in our Fermentation Relevant Yeast Genes (FRYG) database, generated from literature and the fermentation-relevant phenotypic characteristics of null mutants described in the Saccharomyces Genome Database. The 93-gene set is collectively referred to as the 'Fermentome'. The fact that 10 genes highlighted in this study have not previously been linked to fermentation-related stresses, supports our experimental rationale. These findings, together with investigations of the genetic diversity of industrial strains, are crucial for understanding the mechanisms behind yeast's response and adaptation to stresses imposed during high-sugar fermentations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».