Evaluator of adaptability of S. cerevisiae to grape juice using the oversxpression profiling ADOPT method

The authors have recently developed the overexpression profiling ADOPT method. In the ADOPT method, yeast strains overexpressing most of the genes in the budding yeast Saccharomyces cerevisiae genome are mixed and competitively cultured, and the genes overexpressed in the enriched strains are systematically identified. Furthermore, the identified genes can be used to identify bottleneck factors that are necessary but lacking for growth of S. cerevisiae under given conditions. In our previous studies, we have identified bottlenecks in artificially created stress environments in the laboratory, but in this study, we used grape juice for winemaking as an example to see if industrial bottlenecks can be identified. ADOPT experiments with sulfite-added grape juice used in conventional winemaking resulted in a strong enrichment of strains overexpressing the sulfite pump SSU1 and its transcription factor FZF1. Since enhancement of SSU1 function is known to occur in wine yeast acclimation, ADOPT was also shown to be useful in the search for industrial bottlenecks. On the other hand, no genes were strongly enriched by ADOPT in grape juice without sulfite addition, suggesting that grape juice is a balanced medium with few bottlenecks for S. cerevisiae growth.筆者らは最近，過剰発現プロファイリングADOPT 法を開発した．ADOPT 法では，出芽酵母Saccharomyces cerevisiae ゲノムのほとんどの遺伝子をそれぞれ過剰発現する酵母株を混合・競合培養し，その過程で濃縮されてきた株が過剰発現している遺伝子を体系的に同定する．さらに同定された遺伝子をたよりに，S. cerevisiae の与えられた条件での増殖に必要だが欠落しているボトルネック因子を明らかにできる．これまでの研究では，実験室で人為的に構築したストレス環境でのボトルネックの同定を行ってきたが，本研究では産業上のボトルネックを明らかにできるかをワイン醸造用のブドウ果汁を例として検証した．通常のワイン醸造に用いられる亜硫酸添加ブドウ果汁でのADOPT 実験は，亜硫酸ポンプSSU1とその転写因子FZF1の過剰発現株が強く濃縮された．SSU1機能の強化はワイン用酵母の馴養でも起きることが知られていることから，産業上のボトルネックを探索する際にもADOPT が有効であることが示された．一方，亜硫酸添加のないブドウ果汁ではADOPT で強く濃縮された遺伝子は見られず，ブドウ果汁はS. cerevisiae の増殖にとってボトルネックの少ないバランスのとれた培地であることが示唆された