Oenococcus oeni response to wine stress: role of glutathione and thioredoxin systems

Abstract

Aquesta recerca s’ha centrat en l’adaptació d’Oenococcus oeni a les primeres hores crucials després de la inoculació al vi i abans de l'inici de la fermentació malolàctica (FML). Diverses regions de flexibilitat genètica s'han identificat al llarg dels genomes d’O. oeni seqüenciats que contenien diferents gens relacionats i afectats per les condicions d’estrés víniques. Usant un xip d'ADN i dues tècniques proteòmiques (2D-DIGE i el marcatge iTRAQ), s’han identificat gens i proteïnes afectats al llarg de les primeres hores d’adaptació al vi, així com les funcions cel·lulars predominants. Per primera vegada en aquest bacteri, els dos sistemes implicats en la resposta redox, el del glutatió (GSH) i el de la tioredoxina (Trx), han estat estudiats al complet. La captació de GSH ha estat definida en O. oeni com soca dependent, conferint un efecte beneficiós i provocant canvis fisiològics a la membrana cel•lular. L'estudi general i d’expressió dels gens dels sistemes GSH i Trx s'ha realitzat sota condicions d'estrès del vi, revelant que el sistema Trx s’activa durant la FML. Els resultats contribueixen a una millor visió global de la resposta de O. oeni durant l’adaptació a les condicions víniques.

Esta investigación se ha centrado en la adaptación de Oenococcus oeni a las primeras horas cruciales después de la inoculación y antes del inicio de la fermentación maloláctica (FML). Varias regiones genéticamente flexibles se han identificado a lo largo de los genomas secuenciados de O. oeni. Usando un chip de ADN y dos técnicas proteómicas (2D-DIGE y el marcage iTRAQ), varios genes y proteínas afectados durante la aclimatación a las condiciones de estrés vínicas han sido identificadas así como las funciones celulares predominantes. Por primera vez en O. oeni se han estudiado a fondo los dos sistemas relacionados con la respuesta al estrés oxidativo, el sistema glutatión (GSH) y el de la tioredoxina (Trx). La captación de GSH se ha definido como cepa dependiente en esta especie, confiriendo un efecto beneficioso y provocando cambios fisiológicos en la membrana celular. El estudio general y el análisis de la expresión de los genes del sistema GSH y Trx se ha realizado en condiciones de estrés vínico, revelando que el sistema Trx se activa durante la FML. Los resultados contribuyen a mejorar la visión global de la respuesta de O. oeni durante la adaptación a las condiciones estresantes del vino.

This research was focused on Oenococcus oeni adaptation to the crucial first hours after the inoculation before the wine malolactic fermentation (MLF) starts. Several flexible regions in the pan-genome of O. oeni harbouring genes related to wine stress were identified. Moreover, using microarrays and two proteomic techniques (2D-DIGE and iTRAQ labeling), several genes, proteins and main functions affected during acclimation to wine like medium were detected. For the first time in O. oeni, the two complete systems involved in oxidative response, glutathione (GSH) and thioredoxin (Trx) were studied. GSH uptake was defined as strain dependent manner in this species, conferring a beneficial effect and provoking physiological changes to the cell membrane. The general study and transcriptional analysis of genes from GSH and Trx systems was accomplished under wine stress conditions, revealing that Trx system was activated during MLF. Results contribute to a better global view of the response of O. oeni during adaptation to wine conditions.