A multi-ômica integrativa revela determinantes genéticos e transcriptômicos da formação de aroma durante a fermentação alcoólica em Saccharomyces cerevisiae

Compostos orgânicos voláteis (COVs) ativos de aroma produzidos durante a fermentação alcoólica por Saccharomyces cerevisiae são determinantes chave da qualidade sensorial de bebidas fermentadas. No entanto, os mecanismos moleculares subjacentes à diversidade de aroma específica de cepas permanecem incompletamente compreendidos. Assim, este estudo teve como objetivo integrar análises genômicas, transcriptômicas e metabolômicas para elucidar os determinantes genéticos e regulatórios da biossíntese de COV em três cepas de S. cerevisiae. O sequenciamento do genoma completo identificou variação genômica entre as cepas, enquanto as análises de sequenciamento de RNA (RNA-seq) revelaram perfis transcricionais distintos entre as cepas. A espectrometria de massa por cromatografia gasosa (CG-EM) identificou diferenças dependentes da cepa na composição de COV, incluindo álcoois superiores, ésteres e ácidos. A análise integrativa demonstrou que a expressão elevada de ADH1, ADH3 e ADH5 na cepa SC8292 estava associada à produção de álcoois superiores via a via de Ehrlich, enquanto a regulação positiva de EEB1 e EHT1 promoveu a síntese de ésteres de ácidos graxos. Em contraste, a cepa SC8293 apresentou forte expressão de ADH2 e PDC1, que coincidiu com a acumulação de acetaldeído, enquanto a cepa SC8301 foi enriquecida em ésteres de acetato, contribuindo para aromas frutais. A análise de sintecia gênica revelou a ausência de ALD2 na SC8292, explicando a falta de produção de ácido acético nesta cepa. Além disso, fatores de transcrição, incluindo GCR1, ADR1 e SIP4, foram implicados na regulação da biossíntese de COV. Coletivamente, esses achados demonstram que a variação genômica e a regulação transcricional moldam conjuntamente os perfis de aroma específicos de cepa. A integração de conjuntos de dados multi-ômicos fornece uma visão mecanicista sobre a base molecular da diversidade de aroma e identifica alvos candidatos para seleção de cepas e engenharia metabólica para melhorar a qualidade do sabor da fermentação.