lunedì 13 novembre 2017

Vino&Scienza. Identificati in ceppi di lievito i geni che conferiscono al vino il caratteristico aroma di rosa

Un team di microbiologi in Belgio ha individuato per la prima volta specifici geni capaci di sviluppare aromi di rosa e miele. Si chiamano TOR1 e FAS2, e servono ad aumentare la produzione di feniletil acetato nel lievito Saccaromyces cerevisiae. I risultati pubblicati su mBio.


Gli addetti ai lavori ben sanno che un gradevole odore di rosa, quello che, tanto per intenderci, ritroviamo in un Barolo, come quello di miele che contraddistingue ad esempio un Fiano, sono entrambi chimicamente riconducibili al feniletil acetato. Cosa nota, inoltre, è che lo sviluppo, ma più precisamente, l'amplificazione di certi aromi, che riscontriamo più o meno marcatamente nel vino, sono largamente attribuibili all'attività di specifici lieviti durante la fermentazione (vedi il caso sauvignon friulano). Bene, detto questo, alcuni ricercatori in Belgio hanno scoperto, attraverso indagini molecolari su ceppi di lievito, quali sono i geni responsabili a far sviluppare, in maggior concentrazione, questi due ricercati e rappresentativi descrittori.

Tengo a sottolineare che i risultati di questo studio sono stati resi possibili grazie a nuovi ed innovativi strumenti di indagine applicati allo studio del genoma di alcuni ceppi di lievito e di cui sino ad oggi non vi era alcuna conoscenza e che risultano essere più efficaci nel trasmettere alle bevande alcoliche, in modo più o meno marcato, aromi che, come in questo caso, sono riconducibili alla rosa ed al miele.

Questa nuova ricerca condotta dal dott. Johan M. Thevelein, insieme a Maria R. Foulquié-Moreno, presso il VIB, l'Istituto Inter-universitario delle Fiandre per la Biotecnologia, prende piede da altri recenti lavori concentrati sullo studio del rapporto che intercorre tra geni e aromi, al fine di creare ceppi di lievito migliorati attraverso tecniche sino ad oggi considerate convenzionali.

In primo luogo si è quindi provveduto all'analisi dei geni contenuti in un ceppo ibrido, ovvero derivato da due ceppi genitoriali, di Saccharomyces cerevisiae (lievito di birra), attraverso l'utilizzo della tecnica di sequenziamento ad alto-rendimento, HighThroughput Sequencing (HTS): termine molto diffuso per identificare le moderne metodiche di Next Generation Sequencing (NGS), quelle che cioè permetteno di analizzare il DNA degli organismi viventi, come appunto il lievito, attraverso un'elevatissima quantità di sequenze in breve tempo e a costi relativamente contenuti. Di una delle sue applicazioni ne ho parlato qui.

In questo ceppo ibrido, sono stati identificati quattro caratteri quantitativi (QTL) - praticamente tratti di DNA che contengono geni multipli di cui uno solo è quello causativo, ovvero quello legato ad una produzione più elevata di feniletil acetato. Un ulteriore indagine ha poi dimostrato che gli alleli (forme alternative dello stesso gene), dei due geni, nello specifico denominati TOR1, quello che aiuta a regolare l'azoto e FAS2, codificatore di un enzima coinvolto nella produzione di acidi grassi, erano i responsabili della massima produzione dei due aromi.

Una volta individuati, TOR1 e FAS2, sono stati isolati e successivamente introdotti in ceppi di lievito, non particolarmente dotati nel conferire profumi. Questa particolare operazione, che definirei di alta chirurgia in ambito molecolare, è stata resa possibile grazie all'ausilio di una tecnica innovativa ed attualmente molto in voga per l'editing del genoma. Si chiama CRISPR/Cas9, (da Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, ovvero brevi ripetizioni palindrome raggruppate e separate a intervalli regolari), praticamente un nuovo metodo che di fatto permette di tagliare e ricucire, con un intervento di altissima precisione, una sequenza di DNA. Nello specifico è Cas9, proteina associata a CRISPR, ad essere stata veicolata nel punto esatto dove è avvenuta l'operazione che ha permesso di inserire i due geni, previo taglio nella voluta sequenza di DNA del lievito.

CRISPR/Cas9 è stato mutuato da un sistema con cui i batteri si difendono dai virus a DNA, ovvero quei virus che utilizzano il DNA come materiale genetico per poi moltiplicarsi. CRISPR/Cas9 funge in tal modo proprio da sistema immunitario, cioè attacca e degrada i virus che contengono quel tratto di Dna. Questa tecnica, in continua evoluzione e perfezionamento, può essere utilizzata per colpire e modificare tutti i geni che si vogliono, come appunto dimostrato da questo specifico studio, insomma un sistema innovativo che di certo aprirà la strada in futuro ad ulteriori frontiere nel campo dell'editing genomico.  

Ma aldilà delle possibili applicazioni in campo industriale, quali potrebbero essere la produzione di birra, vino o qualsivoglia bevanda spiritosa, il presente lavoro ha in sostanza evidenziato e messo in luce quello che è lo scopo dei ricercatori, ovvero quanto il potenziale della mappatura genetica di tratti fenotipici quantitativi (QTL) possa essere efficacie nell'identificazione di nuovi enzimi e componenti regolatori nel metabolismo del lievito, incluso quelli con attività secondarie sconosciute che oggi sappiamo responsabili della biosintesi di composti specifici del sapore.

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