Antioxidants and toxic action of cadmium in yeast cells Saccharomyces cerevisiae

Kadm (Cd) jest jednym z głównych zanieczyszczeń środowiska, co stanowi poważne zagrożenie dla zdrowia ludzi i zwierząt. Do tej pory opisano różne mechanizmy toksycznego działania kadmu - indukcja stresu oksydacyjnego jest jednym z nich. W obecności kadmu wzrasta w komórkach poziom reaktywnych form tlenu, takich jak: anionorodnik ponadtlenkowy, rodnik hydroksylowy czy nadtlenek wodoru. Kadm powoduje także obniżenie statusu tiolowego i zaburzenia w komórkowym systemie antyoksydacyjnym. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu jonów kadmu na wzrost i przeżywalność drożdży oraz sprawdzenie, czy dodatek antyoksydantów do pożywki uchroni komórki drożdży Saccharomyces cerevisiae przed toksycznym działaniem kadmu. Zastosowano dwa szczepy drożdży: szczep dziki SP4 i szczep DSCD1-1C (Δsod1 mutant) pozbawiony CuZnSOD. Komórki drożdży hodowano na standardowej pożywce YPG, zawierającej dodatkowo jony kadmu i różne stężenia antyoksydantów (m.in. askorbinian, cysteinę, glutation, DTT, N-acetylocysteinę, Tempo, Tempol i Trolox). Stwierdzono niekorzystne działanie kadmu na oba szczepy drożdży - komórki drożdży pozbawione CuZnSOD wykazują znacznie większą nadwrażliwość (10 μM stężenie jonów kadmu powoduje całkowite zahamowanie ich wzrostu); podczas gdy szczep dziki jest wrażliwy przy wyższych stężeniach kadmu (25-50 μM). Stwierdzono ponadto, że tylko antyoksydanty tiolowe znoszą toksyczne działanie kadmu na komórki drożdży.Cadmium (Cd) is the main environmental pollutant, which presents a serious threat to the health of people and animals. Up to the present time, different mechanisms of the toxic action of cadmium have been described - induction of oxidative stress is one of them. Exposure to cadmium ions can intensify the production of reactive oxygen species (ROS) such as: superoxide radicals, hydroxyl radicals or hydrogen peroxide. Cadmium also causes the decrease in thiol status and the disruption of the cellular antioxidant system. The aim of this study was to determine the effect of Cd2+ on growth and survival rates of yeast cells, and to check whether supplementing media with antioxidants protects Saccharomyces cerevisiae yeast cells from toxic action of cadmium. Two yeast strains were used: wild-type SP4 and strain DSCD1-1C (Δsod1 mutant) lacking Cu, Zn-superoxide dismutase. Yeast cells were grown in standard UPD medium, involving cadmium ions and various concentrations of antioxidants (ascorbate, cysteine, glutathione, dithiotreitol, N-acetylcysteine, Tempo, Tempol and Trolox). The negative effect of cadmium was found in both yeast strains - yeast cells lacking CuZnSOD show much higher sensitivity (cadmium at a concentration of 10 μM causes complete inhibition of their growth); at the same time, wild-type strain is sensitive to cadmium at higher concentrations (25-50 μM). Moreover, it was found, that only thiol antioxidants abolish toxic action of cadmium in yeast cells