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Exploration of sulfur metabolism in the yeast Kluyveromyces lactis

Authors :
Valentin Loux
Agnès Hébert
Jean-François Heilier
Pascal Bonnarme
Christophe Junot
Marie-Pierre Forquin-Gomez
Julie Aubert
Jean Marie Beckerich
Sophie Landaud
Aurelie Roux
MICrobiologie de l'ALImentation au Service de la Santé (MICALIS)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech
Génie et Microbiologie des Procédés Alimentaires (GMPA)
Laboratoire d'Etudes et de Recherches en Immunoanalyses (LERI)
Service de Pharmacologie et Immunoanalyse (SPI)
Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)
Mathématiques et Informatique Appliquées (MIA-Paris)
AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Unité Mathématique, Informatique et Génome (MIG)
Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)
Louvain Center for Toxicology and Applied Pharmacology
Université Catholique de Louvain = Catholic University of Louvain (UCL)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Médicaments et Technologies pour la Santé (MTS)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)
Université Catholique de Louvain (UCL)
Unité Mathématique Informatique et Génome (MIG)
Source :
Applied Microbiology and Biotechnology, Applied Microbiology and Biotechnology, Springer Verlag, 2011, 91 (5), pp.1409-1423. ⟨10.1007/s00253-011-3481-2⟩, Applied Microbiology and Biotechnology, 2011, 91 (5), pp.1409-1423. ⟨10.1007/s00253-011-3481-2⟩
Publication Year :
2011
Publisher :
HAL CCSD, 2011.

Abstract

Hemiascomycetes are separated by considerable evolutionary distances and, as a consequence, the mechanisms involved in sulfur metabolism in the extensively studied yeast, Saccharomyces cerevisiae, could be different from those of other species of the phylum. This is the first time that a global view of sulfur metabolism is reported in the biotechnological yeast Kluyveromyces lactis. We used combined approaches based on transcriptome analysis, metabolome profiling, and analysis of volatile sulfur compounds (VSCs). A comparison between high and low sulfur source supplies, i.e., sulfate, methionine, or cystine, was carried out in order to identify key steps in the biosynthetic and catabolic pathways of the sulfur metabolism. We found that sulfur metabolism of K. lactis is mainly modulated by methionine. Furthermore, since sulfur assimilation is highly regulated, genes coding for numerous transporters, key enzymes involved in sulfate assimilation and the interconversion of cysteine to methionine pathways are repressed under conditions of high sulfur supply. Consequently, as highlighted by metabolomic results, intracellular pools of homocysteine and cysteine are maintained at very low concentrations, while the cystathionine pool is highly expandable. Moreover, our results suggest a new catabolic pathway for methionine to VSCs in this yeast: methionine is transaminated by the ARO8 gene product into 4-methylthio-oxobutyric acid (KMBA), which could be exported outside of the cell by the transporter encoded by PDR12 and demethiolated by a spontaneous reaction into methanethiol and its derivatives.

Details

Language :
English
ISSN :
01757598 and 14320614
Database :
OpenAIRE
Journal :
Applied Microbiology and Biotechnology, Applied Microbiology and Biotechnology, Springer Verlag, 2011, 91 (5), pp.1409-1423. ⟨10.1007/s00253-011-3481-2⟩, Applied Microbiology and Biotechnology, 2011, 91 (5), pp.1409-1423. ⟨10.1007/s00253-011-3481-2⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....ede96bdb8efc20ee5044f5fea990c330
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s00253-011-3481-2⟩