Kvasinky se v přírodě vyskytují v nejrůznějších prostředích, kde jsou vystavovány neustále se měnícím okolním vlivům. Často se vyskytující změnou je bezesporu změna koncentrace kationtů alkalických kovů, ať už pro buňky nezbytných, ale vzácných, draselných kationtů, nebo v přírodě běžných toxických iontů sodných. Kvasinkové buňky odpovídají na tyto vnější zásahy složitými na sebe navazujícími procesy, jejichž cílem je přizpůsobení se nově vzniklým podmínkám a také ochrana před poškozením. Optimální vnitrobuněčné koncentrace kationtů alkalických kovů jsou v kvasinkách zajištěny činností řady specifických proteinů/transportérů lokalizovaných v buněčných membránách. Jedním z cílů výzkumu našeho oddělení je charakterizace transportérů kationtů alkalických kovů vybraných druhů nekonvenčních kvasinek (Zygosaccharomyces rouxii, Debaryomyces hansenii, Yarrowia lipolytica, Kluyveromyces marxianus, Hortaea werneckii). Zjišťujeme také, zda by efektivní transportéry z nekonvenčních kvasinek mohly být využity pro zlepšení vlastností kvasinek používaných v průmyslu, např. S. cerevisiae nebo S. kudriavzevii (Zimmermannova et al. 2015, Dibalova-Culakova et al. 2018, Papouskova et al. 2022).

Importéry draselných kationtů Trk z nekonvenčních kvasinek.

Draselné kationty jsou v kvasinkách hlavními vnitrobuněčnými kationty s řadou fyziologických funkcí (kompenzace negativních nábojů makromolekul, udržování buněčného objemu nebo vnitrobuněčného pH). Draselné kationty jsou do buněk kvasinek importovány specifickými transportéry, např. proteiny Trk. Aktivita těchto proteinů pomáhá kvasinkám přežívat nejen v prostředích s nízkou koncentrací draselných kationtů, ale také v přítomnosti řady stresových faktorů, jako jsou toxické sodné nebo lithné kationty, vysoká koncentrace ethanolu nebo organických kyselin. Klonovali jsme geny a následně charakterizovali proteiny Trk z několika druhů nekonvenčních kvasinek schopných tolerovat různá extrémní prostředí, a ukázali jsme, že by tyto heterologní proteiny mohly být využity pro zlepšení vlastností průmyslově využívaných kmenů kvasinky Saccharomyces cerevisiae (Zimmermannova et al. 2015, Papouskova et al. 2022).

Ukázka zlepšení vlastností buněk Saccharomyces cerevisiae produkujících importéry Trk z nekonvenčních kvasinek (Papouskova et al. 2022). Buňky s těmito transportéry lépe rostou na nízkých koncentracích K⁺ a lépe odolávají přítomnosti toxických kationtů Li⁺.