Эффект Крэбтри
Эффект Крэбтри , названный в честь английского биохимика Герберта Грейса Крэбтри. [1] описывает явление, при котором дрожжи Saccharomyces cerevisiae производят этанол (спирт) в аэробных условиях при высоких внешних концентрациях глюкозы , а не производят биомассу посредством цикла трикарбоновых кислот (TCA) , обычного процесса, происходящего аэробно у большинства дрожжей, например Kluyveromyces spp. [2] Это явление наблюдается у большинства видов родов Saccharomyces , Schizosaccharomyces , Debaryomyces, Brettanomyces , Torulopsis, Nematospora и Nadsonia . [3] Увеличение концентрации глюкозы ускоряет гликолиз (расщепление глюкозы), что приводит к выработке значительных количеств АТФ на уровне субстрата посредством фосфорилирования . Это снижает потребность в окислительном фосфорилировании, осуществляемом циклом ТСА через цепь переноса электронов , и, следовательно, снижает потребление кислорода. Считается, что это явление развилось как механизм конкуренции (из-за антисептической природы этанола) примерно в то время, когда с деревьев упали первые плоды на Земле. [2] Эффект Крэбтри работает путем подавления дыхания по пути ферментации , в зависимости от субстрата. [4]
Первоначально считалось, что образование этанола у Крэбтри-положительных дрожжей в строго аэробных условиях вызвано неспособностью этих организмов увеличивать частоту дыхания выше определенного значения. Это критическое значение, выше которого происходит алкогольное брожение, зависит от штамма и условий культивирования. [5] Более поздние данные показали, что возникновение алкогольного брожения может быть вызвано не только ограниченной дыхательной способностью, но и [6] но может быть вызвано ограничением скорости диссипации энергии Гиббса в клетках . [7]
Для S. cerevisiae в аэробных условиях [8] концентрации глюкозы ниже 150 мг/л не приводили к выработке этанола. Выше этого значения этанол образовывался со скоростью, возрастающей до концентрации глюкозы 1000 мг/л. Таким образом, при концентрации глюкозы выше 150 мг/л в организме проявлялся эффект Крэбтри. [9]
Именно изучение опухолевых клеток привело к открытию эффекта Крэбтри. [10] Опухолевые клетки имеют сходный метаболизм, эффект Варбурга , при котором они отдают предпочтение гликолизу, а не пути окислительного фосфорилирования . [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Крэбтри, Х.Г. (1929). «Наблюдения за углеводным обменом опухолей» . Биохимический журнал . 23 (3): 536–45. дои : 10.1042/bj0230536 . ПМК 1254097 . ПМИД 16744238 .
- ^ Jump up to: а б Томсон Дж.М., Гоше Э.А., Бурган М.Ф., Де Ки Д.В., Ли Т., Арис Дж.П., Беннер С.А. (2005). «Возрождение предковых алкогольдегидрогеназ дрожжей» . Нат. Жене . 37 (6): 630–635. дои : 10.1038/ng1553 . ПМЦ 3618678 . ПМИД 15864308 .
- ^ Де Декен, Р.Х. (1966). «Эффект Крэбтри: система регулирования дрожжей» . Дж. Генерал Микробиол . 44 (2): 149–56. дои : 10.1099/00221287-44-2-149 . ПМИД 5969497 .
- ^ Де Декен, Р.Х. (1 августа 1966 г.). «Эффект Крэбтри и его связь с маленькой мутацией» . Журнал общей микробиологии . 44 (2): 157–165. дои : 10.1099/00221287-44-2-157 . ПМИД 5969498 .
- ^ ван Дейкен и Шефферс, 1986 Дж. П. ван Дейкен, В. А. Шефферс; Редокс-балансы в метаболизме сахаров дрожжами; ФЭМС Микробиол. Письма, 32 (3) (1986), стр. 199-224; https://doi.org/10.1016/0378-1097(86)90291-0
- ^ Постма, Э; Верден, К; Шефферс, Вашингтон; Ван Дейкен, JP (февраль 1989 г.). «Ферментативный анализ эффекта Крэбтри в хемостатных культурах Saccharomyces cerevisiae с ограниченным содержанием глюкозы» . Прикладная и экологическая микробиология . 55 (2): 468–77. Бибкод : 1989ApEnM..55..468P . дои : 10.1128/АЕМ.55.2.468-477.1989 . ПМК 184133 . ПМИД 2566299 .
- ^ Хайнеманн, Матиас; Леупольд, Симеон; Нибель, Бастиан (январь 2019 г.). «Верхний предел рассеивания энергии Гиббса определяет клеточный метаболизм» (PDF) . Природный метаболизм . 1 (1): 125–132. дои : 10.1038/s42255-018-0006-7 . ISSN 2522-5812 . ПМИД 32694810 . S2CID 104433703 .
- ^ Вердейн, К., Зомердейк, ТПЛ, ван Дейкен, Дж. П. и др. Непрерывное измерение производства этанола суспензиями аэробных дрожжей с помощью ферментного электрода. Appl Microbiol Biotechnol 19, 181–185 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00256451
- ^ Вердейн, К., Зомердейк, ТПЛ, ван Дейкен, Дж. П. и др. Непрерывное измерение производства этанола суспензиями аэробных дрожжей с помощью ферментного электрода. Appl Microbiol Biotechnol 19, 181–185 (1984). https://doi.org/10.1007/BF00256451
- ^ Пфайффер, Т; Морли, А. (2014). «Эволюционный взгляд на эффект Крэбтри» . Границы молекулярной биологии . 1:17 . doi : 10.3389/fmolb.2014.00017 . ПМЦ 4429655 . ПМИД 25988158 .
- ^ Диас-Руис, Родриго; Ригуле, Мишель; Девин, Энн (июнь 2011 г.). «Эффекты Варбурга и Крэбтри: о происхождении энергетического метаболизма раковых клеток и репрессии глюкозы дрожжами» . Biochimica et Biophysica Acta (BBA) — Биоэнергетика . 1807 (6): 568–576. дои : 10.1016/j.bbabio.2010.08.010 . ПМИД 20804724 .
Дальнейшее чтение
[ редактировать ]- Крэбтри Х.Г. (1928). «Углеводный обмен некоторых патологических разрастаний» . Биохим. Дж . 22 (5): 1289–98. дои : 10.1042/bj0221289 . ПМЦ 1252256 . ПМИД 16744142 .