THE COMPLEX RESPONSE OF THE YARROWIA LIPOLYTICA YEAST ON STRESS EFFECTS
Authors: Аринбасарова А.Ю. , Бирюкова Е.Н. , Меденцев А.Г. 
Published: September 2024

В данной работе проанализированы результаты изучения некоторых аспектов адаптации аэробных дрожжей Yarrowia lipolytica к стрессовым условиям. Особое внимание уделено изменению активностей антиоксидантных систем и ультраструктурной организации клетки. Установлено, что стресс-реакции дрожжей Yarrowia lipolytica проявляются как изменения энергетического и антиоксидантного статусов клетки. В частности, происходит увеличение активностей каталазы, супероксиддисмутазы, глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, глутатионредуктазы, а также появление альтернативного пути переноса электронов по дыхательной цепи. Кроме того, наряду с указанными антиоксидантными ферментами в стрессовых условиях дрожжи синтезируют НАД+-зависимую алкогольдегидрогеназу и L-лактатоксидазу. Показано, что в стрессовых условиях образуются новые клеточные ультраструктуры, такие как мембранные везикулы, канальцы, многослойная плазмалемма, полифосфатные гранулы, а также глобулярные структуры на поверхности клеточной стенки. В качестве стресс реакции обнаружена аккумуляция кремния. Эти явления наблюдались только в стрессовых условиях и не были обнаружены ранее у дрожжей Y. lipolytica. Это лишний раз демонстрирует, что в стрессовых условиях микроорганизмы проявляют свойства, не известные для них ранее. Несмотря на кажущуюся независимость изменений антиоксидантного или энергетического статуса, а также ультраструктурной организации, включая модификацию оболочки клетки, все они являются частью общего стрессового ответа и происходят «одновременно» и, скорее всего, в соответствии с общим сигналом. Измеренное снижение внутриклеточного уровня цАМФ позволяет предполагать общий центр активации защитных механизмов у дрожжей и объясняет идентичность реакций на различные стрессовые факторы. Представленные результаты позволяют не только визуализировать стресс-ответ и являются дополнением к разнообразию адаптивных реакций микроорганизмов, они поднимают вопрос об их взаимосвязи и функциональной необходимости в клетке.

This paper analyzes the results of a study of some aspects of the adaptation of aerobic yeast Yarrowia lipolytica to stressful conditions. Particular attention is paid to changes in the activities of antioxidant systems and ultrastructural organization of the cell. It was established that the stress reactions of Yarrowia lipolytica yeast manifest as changes in the energy and antioxidant statuses of the cell. In particular, there is an increase in the activities of catalase, superoxide dismutase, glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutathione reductase, as well as the emergence of an alternative electron transfer pathway through the respiratory chain. In addition, along with the indicated antioxidant enzymes under stressful conditions, yeast synthesizes NAD + -dependent alcohol dehydrogenase and L-lactate oxidase. Under stressful conditions the new cellular ultrastructures were shown to be forme, such as membrane vesicles, tubules, multilayer plasmalemma, polyphosphate granules, as well as globular structures on the surface of the cell wall. An accumulation of silicon was detected as a stress reaction. These phenomena were observed only as stress response and were not previously detected in Y. lipolytica yeast. This once again demonstrates that under stressful conditions, microorganisms exhibit properties not previously known to them. Despite the apparent independence of changes in antioxidant or energy status, as well as ultrastructural organization, including modifi cation of the cell wall, they are all part of the general stress response and occur “simultaneously” and, most likely, in accordance with the general signal. The decrease in the intracellular level of cAMP measured suggests a common activation center for defense mechanisms in yeast and explains the identity of reactions to various stress factors. The presented results allow us not only visualizing the stress response and are in addition to the variety of adaptive reactions of microorganisms, they raise the question of their relationship and functional necessity for the cell.