Análisis molecular de las interacciones entre cultivos iniciadores durante la fermentación del vino

Ana Mencher Beltrán ha obtenido el grado de doctora por la Universidad de La Rioja (UR) tras la defensa de su tesis titulada ‘Molecular analysis of the interactions between starter cultures during wine fermentation’, por la que ha logrado la calificación de sobresaliente ‘cum laude’ con mención internacional al título.Desarrollada en el marco del programa 381D Doctorado en Ciencias Biomédicas y Biotecnológicas (Real Decreto 99/2011) del Departamento de Agricultura y Alimentación de la Universidad de La Rioja, esta tesis ha sido dirigida por el Dr. Ramón González García, la Dra. María Pilar Morales Calvo (ICVV) y el Dr. Jordi Tronchoni León (Universidad Internacional de Valencia).La doctora Mencher Beltrán ha llevado a cabo su investigación doctoral en el Instituto de Ciencias de la Vid y el Vino (Gobierno de la Rioja, UR, CSIC) con una beca FPI del MINECO. Además, realizó una estancia predoctoral en el Laboratorio de Biología Molecular Europeo (EMBL) en Heidelberg (Alemania), bajo la tutela del Dr. Kiran Raosaheb Patil.En su tesis doctoral, Ana Mencher profundiza en el conocimiento de cómo se comportan las comunidades microbianas en el vino, principalmente desde un punto de vista transcriptómico y proteómico, tratando de anticipar sus respuestas biológicas en esta compleja matriz.En este sentido, el primer capítulo de la tesis se centra en el impacto práctico que conlleva el utilizar levaduras enológicas que presentan el elemento prion [GAR+] en la fermentación del mosto natural de uva. Se evalúan parámetros como la reducción real de alcohol, la acidez volátil producida, la cinética y tiempo de fermentación, tanto en condiciones aerobias como anaerobias.Además, se analiza la frecuencia de aislamiento, la heredabilidad y valores de penetrancia de este tipo de prion en seis cepas industriales de Saccharomyces cerevisiae con diferentes fondos genéticos. Entre los resultados principales se destaca la baja penetrancia fenotípica de este elemento epigenético, y la ausencia de reducción del rendimiento alcohólico.El segundo capítulo de la tesis se centra en el estudio de las interacciones levadura-levadura a corto plazo para evitar que los cambios en la composición de nutrientes afecten a la actividad metabólica de la levadura. Se ha evaluado la respuesta transcripcional de S. cerevisiae al co-cultivo, en tan solo tres horas, con la levadura Metschnikowia pulcherrima.Además, se han comparado las respuestas obtenidas en este capítulo con las obtenidas en un trabajo anterior realizado por este grupo de investigación en el que se analizaba la respuesta a corto plazo también de S. cerevisiae, pero frente al co-cultivo con levaduras de las especies Torulaspora delbrueckii, Candida sake y Hanseniaspora uvarum.Los resultados muestran que S. cerevisiae responde a M. pulcherrima de una manera más intensa que a otras especies de levaduras, implicando una represión de la actividad respiratoria, además de la inducción de la glicolisis, que es común a todas las respuestas analizadas. Por su parte, el tercer y cuarto capítulo de esta tesis doctoral se centran en el estudio de las vesículas extracelulares (VEs) como estructuras complejas con potencial participación en los procesos de comunicación entre células de levadura en condiciones de fermentación enológica.Concretamente, en el tercer capítulo no sólo se evalúa si las levaduras enológicas son capaces de producir VEs en un contexto enológico, sino que también se pretende analizar qué proteínas están mayoritariamente presentes en las fracciones enriquecidas en VEs mediante un análisis proteómico. Dicho estudio ha demostrado, de acuerdo con lo descrito en bibliografía, un enriquecimiento en proteínas relacionadas con la pared celular y la glicolisis.Además de la hipótesis de que las VEs actúan como portadoras de señales en las interacciones entre diferentes especies de levaduras vínicas, en el cuarto capítulo de esta tesis doctoral se evalúa si el contenido de proteínas de las VEs se ve, a su vez, afectado por dichas interacciones. Los resultados muestran un claro impacto del co-cultivo sobre la composición proteica en todos los casos. Además, existen indicios de que algunas levaduras muestran factores comunes en su respuesta a diferentes competidoras, mientras que otras inducen en otras levaduras una respuesta que muestra algún factor común entre varias de ellas.En conjunto, los resultados mostrados en estos dos últimos capítulos apuntan a un potencial papel de las VEs en la comunicación entre diferentes especies de levaduras enológicas. En términos generales, esta tesis doctoral contribuye no sólo al conocimiento fundamental de las interacciones ecológicas a largo plazo, sino que también permite vislumbrar su potencial aplicabilidad industrial.En este sentido, un conocimiento preciso de los mecanismos de interacción permitiría diseñar nuevos cultivos iniciadores mixtos basados en levaduras Saccharomyces y no-Saccharomyces, así como las condiciones óptimas para su aplicación.