Proteome and Metabolome Changes in Selected Organisms under Stress

Životné podmienky každého organizmu sú v dnešnej dobe ovplyvnené rôznymi faktormi. Niektoré vplývajú na organizmus pozitívne, iné negatívne. Schopnosť odolávať zmeneným metabolickým a životným podmienkam a adaptovať sa je základnou podmienkou pre prežitie. Každý aj ten najmenší vplyv sa prejaví na zmenách metabolizmu, avšak organizmy majú schopnosť vyvinúť si dostatočné mechanizmy stresovej odozvy. Niektoré sú spoločné alebo vežmi podobné pre celý živý svet (produkcia enzýmov a niektorých endogénnych stresových metabolitov primárneho metabolizmu), zatiaž čo iné sú špecifické pre určitý druh organizmu či typ stresu. Stresová odozva bunky môže byť sledovaná na rôznej úrovni (proteomická, genomická, metabolomická) a za vhodných podmienok je priemyselne využitežná. Ciežom práce bolo štúdium rôznych stresových faktorov, ktoré boli aplikované na vybrané organizmy – karotogénne kvasinky a rastlinné materiály. Stresová odozva u kvasiniek vyvolaná vplyvom osmotického a oxidačného stresu bola sledovaná najmä na proteomickej úrovni a na produkcii vybraných sekundárnych metabolitov. Zvolená metodika pre proteomickú analýzu kombinovala separáciu proteínov pomocou 1D a 2D elektroforézy s následnou analýzou vybraných proteínov pomocou hmotnostnej spektrometrie. Najlepšia adaptácia na stresové podmienky spojená s cielenou nadprodukciou metabolitov – karotenoidov, bola zistená u kvasinky Rhodotorula glutinis CCY 20-2-26. Tieto zistenia sú vhodným predpokladom pre budúce priemyselné využitie biotechnologickej produkcie karotenoidov. U rastlinných vzoriek bola pozornosť venovaná najmä enzýmom a metabolitom, ktoré boli zapojené v antioxidačnej odozve.Living conditions of every organism are influenced by various factors at this time. Some of them have positive effect on organism, some negative. Basic condition for surviving is the ability to resist and adapt to changing metabolic and living conditions. Every single stress effect can lead to changes in metabolism but organisms have ability to develope sufficient mechanisms for stress response. Some of them are similar for all living organisms (enzyme production, endogenous primary stress metabolites) some of them are specific for certain organism or stress type. Cell stress response can be observed on different levels (proteomic, genomic, metabolomic). In proper conditions it can be used indrustrially. In this work, influences of various stress factors were studied. These factors were applied on selected organisms – carotenogenic yeast and plant materials. Yeast stress response was induced by osmotic and oxidation stress factors. Changes on proteomic level and in production of selected secondary metabolites were observed. Proteome was analyzed by 1D and 2D electrophoresis with subsequent analysis of proteins by mass spectrometry. Yeast strain Rhodotorula glutinis CCY 20-2-26 showed the best adaptation to stress factors, which was moreover accompanied by overproduction of carotenoids. This finding can be premise for next industrial production of carotenoids. In plant samples predominantly enzymes and metabolites involved in antioxidant response were studied.