Descubriendo el origen de la levadura Lager:Implicancias y oportunidades para la industria

cervecera nacional

Laboratorio de Microbiologia Aplicada yBiotecnologíaInstituto de Investigaciones en Biodiversidad yMedioambiente (INIBIOMA), CONICET-UNComahue, Bariloche, Argentina.

Diego Libkind

Origen de la cerveza Lager Levadura Lager

Estructura charla

Descubrimiento de S. eubayanus

Mapa genómico de levaduras cerveceras

Biogeografía y genética poblacional

Propiedades de fermentación

Comentarios finales

Aislamiento de cepa LAGER pura y distribución en

principales cervecerías.

Origen del proceso Lager, Cerveza Lager, y levadura Lager

Inicio producción

cerveza Lager.

~1500

S. cerevisiae+S. uvarum?+S. kudriavzevii?

1883

?Saccharomycesadaptada al Frio

Proto-LagerLevadura

Levadura LagerS. pastorianus

DOMESTICATION

Proceso evolutivo influenciadopor los humanos para satisfacer

sus necesidades.

Levadura Híbrida (Allopoliploide)

Saccharomyces salvajes?, donde están?

Corteza y suelo de Robles

Jose Paulo Sampaio

(Portugal)

?¿Saccharomyces psicrófilas en

Hemisferio sur?

S. cerevisiaeS. kudriavzevii

S. paradoxus

S. cerevisiaeS. kudriavzevii

S. paradoxus

S. uvarum S. uvarum

De Zhang et al., 2010

Saccharomyces en corteza?

Corteza Roble (NZ)

Sexualidad

Cyttaria hariotii

-Hongo parásito exclusivo, exclusivo de Nothofagus.-Estroma rico en azúcares, 10% azúcares simples.-Fermentación espontánea (levaduras).-Usado por aborígenes nativos para producir bebida alcóholica (chicha).

Cyttaria espinosae

Sustrato de 3 especies de Nothofagus :- Hongo Cyttaria (Llao-llao)- Corteza- Suelo

Buscando Saccharomyces en Patagonia

Bariloche, Patagonia, Argentina

Nothofagus trees

Resultados de la búsqueda en hemisferio sur

Corteza, suelo y Cyttariaen Nothofagus

S. uvarumS. bayanus? S. uvarum

Jose Paulo Sampaio

(Portugal)

S. cerevisiaeS. kudriavzevii

S. paradoxus

S. cerevisiaeS. kudriavzevii

S. paradoxus

S. uvarum S. uvarum

S. eubayanus

S. pastorianusLevadura Lager W34/70

S. eubayanus es el progenitor faltante de la levadura Lager

Secuencia genómica usando Next Generation Sequencing Technology(Illumina GAII, 36bp single-paired end, 13x cobertura).

…ATGCCTGATTTCTTTAATTGGGCCTAATCATC…

…ATGCCTGATGTCTTTAATTGTGCCTATTCATC…

…AGGGCCTTGATATGTGATTGTGTTTATTCATC…

99,5 % homology

Descubriendo el progenitor faltante de la levadura Lager

Es S. eubayanus el progenitor faltante?

S. eubayanus

Genoma no S. cerevisiae

S. cerevisiae

Dr. Chris HittingerUniversidad de Wisconsin

Madison, EEUU

DOMESTICATION

Levadura Lager: un caso único de microbio domesticado

Levadura Lager

Proto-lager

Especie Parental

Dom

estic

ació

n

Estudios de genómicacomparativa permitirán ladetección de cambios genéticosespecíficos relacionados con laadaptación al ambientecervecero.

Desarrollo de cepasLagerAle

Metabolismo del Sulfito

Metabolismo de la maltosa

Evidencias de domesticación

Isomaltosa (gen IMA1): relacionada con elcorte de la maltosa.

Duplicación e inserción de genes de S.cerevisiae en porciones de ADN de S.eubayanus.

Transportadores de sulfato (genes SUL1 ySUL2): relacionados con el ingreso del sulfato,precursor del sulfito, en el interior de la célula.

Inactivación del gen SUL1 (menos eficiente), ysolo queda SUL2 (más eficiente).

Fermentación de la maltosa

mejorada

Mayor producción de

SulfitosTransportador:

S. uvarum

S. eubayanus

LAGER

//

/

S. cerevisiae ALE/

?

/ S. bayanus (Suva + Seub + Scer)

S. pastorianus (Seub + Scer)

Especies Biológicas

Cepas híbridas

RESULTADOS: Definiciones taxonómicas

Ale Lager

S. cerevisiae

S. uvarumS. eubayanus

S. pastorianus

S. bayanus

Mapa genómico de las cepas cerveceras y especies relacionadas

BelgianGrupo 1 (Saaz)

Grupo 2 (Frobergh)

(Dunn & Sherlock, 2008)

CBS 380T NBRC 1948(Libkind et al., 2011)

S. kudriavzevii

Algunas cepas Ale Belgas?

(Gonzalez et al., 2008; unpublished)

?

Cepas ALE

¿Especiegenéticamente

diversa?

Muestreo adicional en Patagonia (Argentina)

Nahuel Huapi

Glaciares

Alerces

Perito Moreno

Pata

goni

aPa

tago

nia

-Lag

er

LAGERS(ambos grupos)

S. eubayanus

Biogeografía y genómica poblacional

Cepa tipo

S. eubayanus presenta altadiversidad genética (~1%), y una gran abundancia en Patagonialo que sugiere que es unaespecie establecida en la regiónhace mucho tiempo.

La/s hibridización/es ocurrieron conun pool genético muy pequeño de S.eubayanus, lo cual apoya la hipótesisde la migración. Población específicaaun no detectada.

10-15 Kb SNPs

¿Es posible hacer cerveza con S. eubayanus?

¿Se puede tomar?

Sabor?

1eras Jornadas de Ciencia y Tecnología Cervecera23-25 noviembres 2013

BARILOCHE, PATAGONIA, ARGENTINA

Comentarios Finales y conclusiones

- S. eubayanus es el ancestro de la levadura Lager (S. pastorianus).

- S. bayanus representa cepas híbridas entre Seub, Suva y Scer.

- El análisis de aislamientos adicionales de S. eubayanus muestranalta abundancia y gran diversidad genética.

- Las porciones S. eubayanus de los grupos de levaduras Lager sonprácticamente idénticas sugeriendo que el ancestro original provienede una misma población, que aún no ha sido detectada.

- A pesar de las limitadas capacidades fermentativas de S. eubayanuscuando comparada con las cepas Lager, es posible que a través dedomesticación en el laboratorio, hibridización, etc. se puedangenerar cepas interesantes para la industria.

(AUN SI SE ENCUENTRA EN OTRO LADO: LA PRIMERA FUE ARGENTINA)

Agradecimientos

-Hittinger, C. et al. Wisconsin University

- Fuentes de financiación: UNComahue (Argentina), CONICET(Argentina), ANPCyT (Argentina), Fundacao da Ciencia e Tecnología(Portugal), NIH (USA).

-Sampaio, J.P. et al. Lisbon University

Email: diego.libkind@gmail.com / libkindfd@comahue-conicet.gov.ar

Y A USTEDES POR SU ATENCIÓN!!

1eras Jornadas de Ciencia y Tecnología Cervecera

BARILOCHE, PATAGONIA, ARGENTINA