Study of carotenogenic yeasts doring growth by using advanced instrumental techniques

Tato práce se zabývá využitím pokročilých fluorescenčních technik při získávání poznatků o průběhu kultivace karotenogenních kvasinek. Zkoumá možnosti průtokové cytometrie při měření autofluorescence a kvantifikaci karotenoidů. Ukázalo se, že dokud jsou karotenoidy ukládány do membránových struktur, je metoda použitelná. Ovšem v průběhu stacionární fáze karotenogenní kvasinky vždy začnou ukládat karotenoidy i do lipidických granulí, a tehdy metoda selhává. Dále byly zkoumány možnosti průtokové cytometrie pro stanovení velikosti buněk a obsahu lipidů. Dokud buňky nehladoví, tedy není vyčerpán substrát v médiu, tak tato měření vysoce korelují s obsahem lipidů dle plynové chromatografie. Nutností je ovšem sestrojení kalibrace pro každý kvasničný druh zvlášť, aby byla vystižena specifika vnitrobuněčné stavby. Další zkoumanou metodou byla fluorescenční mikroskopie se schopností časově rozlišené detekce, umožňující ve vzorku pozorovat odlišné spécie téže sloučeniny, v závislosti na rozdílných prostředích, ve kterých se nachází. Pomocí této metody byly pozorovány a kvantifikovány změny buněčných lipidických struktur (membrán, lipidických granulí) a nalezeny souvislosti s přizpůsobováním se podmínkám prostředí. Zvyšování koncentrace karotenoidů a/nebo zvýšení rigidity membrán dochází tehdy, když buňka přechází z jednoho růstového a metabolického stádia do druhého a potřebuje chránit intracelulární obsah během takové změny.This work is dealing with application of advanced fluorescence techniques for gaining knowledge about culture development during fermentation of red yeasts. Flow cytometry was used for auto-fluorescence measurement a carotenoids quantitation. It was resolved that while carotenoids are stored mainly in membranes the technique was feasible. If red yeast starts to accumulate carotenoids into lipid bodies mainly throughout the course of stationary phase, then the method starts to fail. Flow cytometric method using cell size measurement and light scatter for lipid quantitation was proved as applicable, too. However, it works only if cells are not starved. Individual calibration for each species is needed for elimination inter-species variations of intracellular structures. Fluorescence lifetime imaging microscopy was also used for studying of red yeast. Inherent ability to resolve different fluorescent species of the same molecule, which arise due to different molecular environment, helps with quantitation of cellular lipidic structures changes through the course of fermentation. Increase in the levels of carotenoids and/or rigidity of membranes was found as mechanism of protection during metabolic shifts, when intracellular content is vulnerable to damage.