Control of Higher Alcohol Production by Manipulation of the BAP2 Gene in Brewing Yeast

Abstract

We studied whether the production of higher alcohols during wort fermentation is responsive to branched-chain amino acid metabolism. Addition of valine, isoleucine, and leucine to the brewing wort resulted in increased assimilation of each amino acid by yeast cells and caused increased production of the corresponding higher alcohol, suggesting that production of a higher alcohol is correlated with the assimilation of the corresponding amino acid. Therefore, we attempted the constitutive expression of the gene (BAP2) for the branched-chain amino acid permease in brewing yeast and investigated the effects on assimilation of branched-chain amino acids and production of higher alcohols during wort fermentation. Constitutive expression of the BAP2 gene resulted in accelerated rates of assimilation for leucine, valine, and isoleucine. This caused increased production of isoamyl alcohol derived from leucine, while an increase of isobutyl alcohol derived from valine or active amyl alcohol from isoleucine was not observed. These results suggest that there are distinct but interrelated mechanisms for the production of each higher alcohol.

RESUMEN

Hemos estudiado si la producción de alcoholes superiores durante la fermentación del mosto responde al metabolismo de los aminoácidos de cadena ramificada. La adición de valina, isoleucina y leucina al mosto cervecero condujo a un aumento de la asimilación de cada uno de estos aminoácidos por las células de levadura y provocó un aumento en la producción de los correspondientes alcoholes superiores, lo que sugiere que la producción de un determinado alcohol superior está correlacionada con la asimilación del correspondiente aminoácido. Así pues, intentamos expresar constitutivamente en la levadura cervecera el gen que codifica la permeasa de los aminoácidos de cadena ramificada (BAP2), e investigamos los efectos que ello producía sobre la asimilación de los aminoácidos de cadena ramificada y la producción de alcoholes superiores durante la fermentación del mosto. La expresión constitutiva del gen BAP2 produjo una aceleración en el ritmo de asimilación de la leucina, la valina y la isoleucina. Esto provocó un aumento en la producción del alcohol isoamílico derivado de la leucina, pero no se observó ningún incremento, ni en el alcohol isobutílico derivado de la valina, ni en el alcohol amílico ópticamente activo derivado de la isoleucina. Estos resultados sugieren que existen mecanismos distintos, pero relacionados entre sí, para la producción de cada uno de los alcoholes superiores.

• Branched-chain amino acid
• Gene technology
• Permease

Palabras clave:

• Aminoácido de cadena ramificada
• Tecnología génica
• Permeasa