Efeito crabtree - Crabtree effect

O efeito Crabtree , em homenagem ao bioquímico inglês Herbert Grace Crabtree, descreve o fenômeno pelo qual a levedura, Saccharomyces cerevisiae , produz etanol (álcool) em condições aeróbicas em altas concentrações externas de glicose em vez de produzir biomassa por meio do ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) , o processo usual que ocorre aerobicamente na maioria das leveduras, por exemplo, Kluyveromyces spp. Este fenômeno é observado na maioria das espécies dos gêneros Saccharomyces , Schizosaccharomyces , Debaryomyces, Brettanomyces , Torulopsis, Nematospora e Nadsonia . O aumento das concentrações de glicose acelera a glicólise (a quebra da glicose), o que resulta na produção de quantidades apreciáveis ​​de ATP por meio da fosforilação em nível de substrato . Isso reduz a necessidade de fosforilação oxidativa feita pelo ciclo do TCA por meio da cadeia de transporte de elétrons e, portanto, diminui o consumo de oxigênio. Acredita-se que o fenômeno tenha evoluído como um mecanismo de competição (devido à natureza anti-séptica do etanol) na época em que os primeiros frutos da Terra caíam das árvores. O efeito Crabtree atua reprimindo a respiração pela via de fermentação , dependendo do substrato.

A formação de etanol em leveduras Crabtree-positivas sob condições estritamente aeróbicas foi inicialmente considerada como sendo causada pela incapacidade desses organismos de aumentar a taxa de respiração acima de um certo valor. Este valor crítico, acima do qual ocorre a fermentação alcoólica, depende da cepa e das condições de cultura. Evidências mais recentes demonstraram que a ocorrência de fermentação alcoólica não se deve principalmente a uma capacidade respiratória limitada, mas pode ser causada por um limite na taxa de dissipação de energia de Gibbs celular .

Para S. cerevisiae em condições aeróbias, concentrações de glicose abaixo de 150 mg / l não resultaram na produção de etanol. Acima desse valor, o etanol foi formado com taxas crescentes até uma concentração de glicose de 1000 mg / l. Assim, acima de 150 mg / l de glicose, o organismo exibia um efeito Crabtree.

Foi o estudo das células tumorais que levou à descoberta do efeito Crabtree. As células tumorais têm um metabolismo semelhante, o efeito Warburg , em que favorecem a glicólise em relação à via de fosforilação oxidativa .

Referências

Leitura adicional

• Crabtree HG (1928). O metabolismo de carboidratos de certos supercrescimentos patológicos " . Biochem. J . 22 (5): 1289–98. doi : 10.1042 / bj0221289 . PMC   1252256 . PMID   16744142 .