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Utilización de levaduras termotolerantes como agentes prebióticos y probióticos

México Ingredientes

Los prebióticos son ingredientes de alimentos no digestibles que estimulan el crecimiento de bacterias ácido láctico y bifidógenos en el tracto gastrointestinal. Ciertas especies de levaduras, se han utilizado como agentes prebióticos y probióticos para la prevención o el tratamiento de diversos padecimientos intestinales, nutricionales y trastornos toxicológicos. Los oligosacáridos de la pared celular de las levaduras han demostrado ser un prebiótico de alto valor.

Estudios en el uso de las levaduras como probióticos, están relacionados con la generación de levaduras recombinantes con mutaciones en los genes SRB1/PSA1 y PKC1, genes involucrados con la formación de mananos y glucanos de la pared celular. La mutación de estos genes sensibiliza a la levadura a las condiciones del estomago, permitiendo que estas levaduras puedan ser utilizadas como transportadores no solo de probióticos si no además de vacunas terapéuticas. Algunas levaduras utilizadas con propiedades próbioticas son cepas de Kluyveromyces y Saccharomyces. La levadura S. cerevisiae es un producto natural de la industria de la cerveza que contiene diferentes compuestos como β-glucanos, oligosacáridos y ácidos nucleicos. Se ha observado que estos compuestos son capaces de estimular la respuesta inmune.

La levadura S. cerevisiae es utilizada como probiótico en humanos con aplicación oral. GrobiotecTMAE, es un prebiótico comercial formado de mezclas de autolisados parciales de levadura de cerveza y productos de fermentación. CelmanaxTM formulado con la pared celular de células de levaduras, actúa como anti adhesivo para la toxina "Shiga" producida por la cepa de Escherichia coli O157:H7, así como micotoxinas. CelmanaxTM también mejora la producción de leche en bovinos y la eficiencia en la conservación de alimentos lácteos.

La levadura S. boulardii actúa como un transportador liberando enzimas, proteínas y factores tróficos durante su tránsito interintestinal, mejorando las defensas inmunológicas del huésped, la digestión y la absorción de nutrientes. La levadura S. boulardii también presenta actividad benéfica en la inflamación intestinal mediante la supresión de la activación del NF-KB e inhibiendo la expresión de genes de citocinas proinflamatorias.

En el sobrenadante de esta levadura se identificó una molécula estable a temperatura con propiedades antiinflamatorias denominada "factor anti-inflamatorio de Saccharomyces" o "AIF" por sus siglas en ingles. Uno de los principales retos para la producción de esta cepa a nivel industrial, es su alta sensibilidad a temperaturas en el proceso de secado. 

Los sistemas de expresión de proteínas recombinantes basados en levaduras, han demostrado ser una fuente eficiente y económica de proteínas tanto de interés industrial como académico, convirtiéndose en una de las alternativas más utilizadas para la producción a gran escala. Las levaduras como sistemas de producción de proteínas recombinantes presentan las ventajas de los organismos unicelulares (práctica manipulación genética y rápido crecimiento), así como modificaciones postraduccionales eucariotas. Lo anterior, aunado al mejoramiento de los sistemas de expresión en levaduras, así como la metodología de hibridación, permite un aumento del uso de las levaduras en la producción de proteínas. Algunas de las modificaciones postraduccionales eucariotas que pueden realizar las levaduras, son procesamiento proteolítico, plegamiento, formación de puentes disulfuro y glicosilación. Con respecto a modelos de expresión de proteínas en organismos eucariotas más complejos como células de ovarios de hámster chino y líneas celulares infectadas de baculovirus, las levaduras son más económicas, generalmente presentan mayores rendimientos, no contienen pirógenos y son menos demandantes en términos de tiempo y esfuerzo.

Las levaduras termotolerantes podrían producir proteínas termotolerantes, además de poseer ventajas sobre proteínas producidas por otros microorganismos termotolerantes no eucariontes. La levadura Hansenula polimorpha (P. angusta), es una levadura reconocida como termotolerante con capacidad de crecer hasta 49°C. Esta levadura es ampliamente utilizada para la búsqueda de proteínas termotolerantes. Otra levadura reconocida como termotolerante, aunque menos utilizada para la producción de proteínas heterólogas es Arxula adeninivorans. 

Entre las principales características que encontraron Jorge A. Mejía-Barajas y sus colegas del Instituto de Investigaciones Químico-Biológicas de México, son que: 

i)La termotolerancia de las levaduras es una propiedad importante en aplicaciones industriales.

ii)La respuesta antioxidante es un factor importante en la termotolerancia, sin embargo, es necesario ampliar el conocimiento del efecto de la temperatura en esta respuesta, con posibles implicaciones en el uso industrial de las levaduras.

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