Yarrowia lipolytica 酵母の成長と脂質蓄積に及ぼすセレンの影響

Effect of Selenium on the Growth and Lipid Accumulation of Yarrowia lipolytica Yeast.

• Marek Kieliszek
• Marianna Dourou

抄録

現在、微生物の代謝過程におけるセレン（Se）の効果に注目が集まっている。ヤロウィア属に属する菌株は、様々な産業分野でバイオテクノロジーの観点から大きな関心を集めています。本研究では、2 つの Yarrowia lipolytica 株（ACA DC 50109 と ALE 法に基づいて導出されたオレアゲニシティが増加したもう一つの株（ここでは Y. lipolytica ALE_70 と呼ばれる）の成長と脂質産生に 10 mg/L の Se の効果を評価しました。成長培地中のSeの存在は、両方のY. lipolytica株について、細胞の質量生産と総脂質蓄積の両方に負の影響を与えた。全脂質の分画を行ったところ、Seを添加したACA DC 50109株では中性脂質（NL）の合成が阻害され、その結果、極性脂質（糖脂質＋スフィンゴ脂質、リン脂質）が増加した。また、脂肪酸（FA）組成はSeの影響を受けていた。ALE_70 株の総脂質は Se 濃度が高くリノール酸（C18:2 n-6）に富み、不飽和指数が上昇した。一方、ACA DC 50109株では、総FAに占めるパルミチン酸（C16:0）とステアリン酸（C18:0）の割合が増加し、Seが濃縮された脂質は飽和度が高くなっていた。さらに、両株のデサチュラーゼやエロンゲナーゼの活性や発現にもSeが影響しているようである。最後に、Se を添加した増殖培地は、細胞の形態や酵母細胞内の脂質滴の大きさや分布に影響を与えた。このことから、Se はストレス状態を引き起こし、その結果、細胞量、脂質含量、形態構造に影響を与える代謝障害が発生したと考えられる。今回の結果から、ストレス条件下で培養した酵母細胞における脂質生成過程の背景を理解するためには、さらなる研究が必要であることが示唆された。

Nowadays, there is an increase attention on the effect of selenium (Se) on metabolic processes of microorganisms. Strains belonging to the genus of Yarrowia are of great biotechnological interest for various industries. In this study, we evaluated the effect of 10 mg/L of Se on the growth and lipid production of two Yarrowia lipolytica strains: the ACA DC 50109 and one more with increased oleagenicity, derived after ALE methodology (referred here as Y. lipolytica ALE_70). The presence of Se in the growth medium negatively affected both cell mass production and total lipid accumulation, for both Y. lipolytica strains. Fractionation of total lipids showed an inhibition on neutral lipid (NL) synthesis and consequently, an increase of polar lipids (glycolipids plus sphingolipids, and phospholipids) on the lipids of the Se-enriched ACA DC 50109 strain; however, the NL/polar ratio of the Se-enriched ALE_70 indicated that Se, apart from the inhibition of NL synthesis, provoked also the accumulation of polar lipids in this strain. In addition, the fatty acid (FA) composition was differently affected by Se. Se-enriched total lipids of the ALE_70 strain were enriched in linoleic acid (C18:2 n-6), which resulted in increase of the unsaturated index. On the other hand, Se-enriched lipids of the ACA DC 50109 strain were more saturated, as the percentage of palmitic (C16:0) and stearic (C18:0) acids increased in the total FAs. Moreover, it seems that Se influenced the activity or the expression of desaturases and elongase in both strains. Finally, the supplementation of growth medium with Se affected cell morphology, as well as the size and distribution of lipid droplets inside the yeast cells. According to our opinion, Se caused stress conditions and the consequence of that was the occurrence of metabolic disorders that affected cell mass, lipid content, and/or morphological structures. The results of the present study suggest that further research should be carried out to understand the background of the lipogenesis process in yeast cells cultured under stress conditions.