Estructura del genoma de una cepa de Saccharomyces cerevisiae ampliamente utilizada en la producción de bioetanol

El bioetanol es un biocombustible producido principalmente a partir de la fermentación de carbohidratos derivados de materias primas agrícolas por la levadura Saccharomyces cerevisiae. Una de las cepas más adoptadas es PE-2, un diploide heterotálico naturalmente adaptado al proceso de fermentación de caña de azúcar utilizado en Brasil. Aquí reportamos el análisis genético molecular de un diploide derivado de PE-2 (JAY270), y la secuenciación completa del genoma de un derivado haploide (JAY291). El genoma de JAY270 es altamente heterocigoto (aproximadamente 2 SNPs/kb) y presenta varios polimorfismos estructurales entre los cromosomas homólogos. Estos reordenamientos cromosómicos están confinados a las regiones periféricas de los cromosomas, con puntos de ruptura dentro de secuencias de ADN repetitivas. A pesar de su complejo cariotipo, este diploide, al esporular, tuvo una alta frecuencia de esporas viables. Los diploides híbridos formados por cruzamiento con la cepa de laboratorio S288c también mostraron buena viabilidad de esporas. Así, los reordenamientos que existen cerca de los extremos de los cromosomas no afectan la meiosis, ya que no abarcan regiones que contengan genes esenciales. Esta observación es consistente con un modelo en el que las regiones periféricas de los cromosomas representan dominios plásticos del genoma que son libres de recombinarse ectópicamente y experimentar con estructuras alternas. También exploramos características de los genomas de JAY270 y JAY291 que ayudan a explicar su alta adaptación a entornos industriales, exhibiendo fenotipos deseables como alta producción de etanol y masa celular y alta tolerancia a temperatura y estrés oxidativo. La manipulación genómica de tales cepas podría permitir la creación de una nueva generación de organismos industriales, ideales para su uso como vehículos de entrega para futuras tecnologías de bioenergía.