Estudos sobre a β-galactosidase e os sistemas de transporte de glicose, galactose e lactose em Kluyveromyces fragilis - Bacci Júnior, Maurício (1993)
A levedura Kluyveromyces fragilis pode utilizar glicose, galactose ou lactose como única fonte de carbono. Estes açúcares em leveduras são captados através de transportadores de membrana. Lactose é clivada em glicose e galactose, reação cataliasada pela β-galactosidase; glicose é convertida em glicose 6-fosfato, pela glicoquinase ou hexoquineses; galactose segue a via de Leloir, envolvendo galactoquinese, trensferase e epimerase, resultando em glicose-1-fosfato. Em Kluyveromyces fragilis, determinou-se que a hierarquia de preferência é: glicose, lactose, seguida de galactose. Mesmo em células pré-cultivadas em galactose, este açúcar é preterido em função dos demais. Além disso, nestas células, a presença de lactose provoca uma inibição transitória (de até 12 horas) do crescimento e do consumo de açúcares (Bacci Jr., 1989; Ueta, 1990). Células pré-cultivadas em outras fontes de carbono não apresentam esta inibição por lactose. Neste trabalho apresentamos estudos sobre as atividades de β-galactosidase e dos sistemas de transporte de glicose, galactose e lactose em Kluyveromyces fragilis. Estes estudos vêm colaborar pera o esclarecimento dos mecanismos envolvidos nos fenômenos de inibição e de consumo sequencial de açúcares. A atividade de β-galactosidase é exclusivamente intracelular, estando presente em níveis basais durante o crescimento em acetato, sendo induzida por galactose ou lactose e reprimida por glicose. Uma vez induzida, a atividade de β-galactosidase permaneceu estável, mesmo na ausência do indutor ou na presença de baixas concentracões de glicose (até 0,5 mg/100 ml). Durante o efeito inibitório da lactose, houve redução da atividade de β-galactosidase e o transporte de lactose estava também presente, resultando em acúmulo de glicose no meio de cultivo. Estes resultados, aliados à presença da atividade de galactoquinase e à inativação da epimerase (Antoniazi, 1992), indicam que a inibição pode ser provocada pelo acúmulo de intermediários fosforilados da galactose, que são tóxicos. Também foi caracterizado que o transporte de glicose, provavelmente uma difusão facilitada, apresenta dois componentes com afinidades distintas: um específico e aparentemente resistente à repressão por glicose e outro inespecífico, provavelmente um cotransporte glicose/galactose, regulado por desrepressão e reprimido por glicose. O transporte de galactose sempre ocorreu através de um sistema de alta afinidade, que era inespecífico, regulado por desrepressão e reprimido por glicose. O transporte de alta afinidade por lactose comportou-se de maneira semelhante, mas havia um segundo sistema específico induzido por lactose. Além destes sistemas, foram também caracterizados dois cotransportes: um de glicose e lactose e outro de galactose e lactose. Os sistemas de transporte de galactose e de lactose de células cultivadas em galactose ou de fase estacionária de crescimento em lactose estiveram relacionados à captação de prótons e são provavelmente cotransportes H+/açúcar. O controle da seleção da fonte de carbono preferencial envolve também os sistemas de transporte. Células crescendo em galactose ou lactose transportavam os três açúcares, mas, durante o crescimento em glicose, foram incapazes de transportar efetivamente galactose ou lactose. Nestas condições glicose era transportada por um sistema específico. Lactose induziu um sistema específico de transporte de lactose, com Ks de 0,66 mM e Vm de 864 mmol.g-1.h-1, que era inativado e reprimido por glicose. Durante o crescimento em galactose, o cotransporte H+/galactose apresentou Ks de 0,12 mM e Vm de 507 mmol.g-1.h-1. Este transporte foi competitivamente inibido e inativado tanto por glicose como por lactose. No entanto, galactose pôde ser transportada por um outro sistema não acoplado a prótons em células crescendo em lactose, com Ks de 0,08 mM e Vm de 507 mmol.g-1.h-1. Portanto, pode-se concluir que a prioridade de consumo de glicose ocorre devido à inativação e à repressão catabólica das vias de metabolismo de lactose e galactose. A preferência do consumo de lactose em relação à galactose está correlacionada à desconecção entre os transportes de galactose e prótons, provocada por lactose e que causaria uma incapacidade das células de concentrarem intracelularneote galactose. Além disso, há uma maior velocidade de transporte de lactose e a hidrólise deste açúcar contribuiria para um aumento da concentração intracelular de galactose. Os resultados obtidos neste trabalho conduziram a uma melhor caracterizacão do metabolismo de glicose, galactose e lactose em Kluyveromyus fragilis.