VIEW ARTICLE    http://dx.doi.org/10.1094/ASBCJ-2012-0828-01

Possible Roles of the Mitochondria in Sulfur Dioxide Production by Lager Yeast. Eric Johann Samp (1), MillerCoors, MS BC 600, Golden, CO 80401. (1) Corresponding author. E-mail: <eric.samp@millercoors.com> J. Am. Soc. Brew. Chem. 70(4):219-229, 2012.

Sulfur dioxide is one of the key lager yeast metabolites that brewers seek to control, as it has multiple effects on the quality of lager beers. It has been widely reported that yeast cells, when fermented in high glucose worts, are susceptible to producing elevated sulfur dioxide, yet the exact mechanisms are not fully understood. It is known that when yeast cells utilize glucose as a primary carbon source to fuel yeast growth, this negatively affects mitochondrial development, specifically in its unique membrane lipid, cardiolipin. In this study, we show the results of incubation experiments aimed at altering cardiolipin formation and mitochondrial development with stimulators of cardiolipin synthesis (L-thyroxine and glycerol) and an inhibitor (inositol). These results demonstrated significantly lower sulfite levels (P < 0.05), adjusted for ethanol production, under conditions promoting cardiolipin formation. In addition, fermentations with respiratory deficient mutants also revealed significantly lower efficiency in the conversion of sulfate, as measured by the ratio of the amount of sulfite produced to the amount of sulfate taken up, as compared to the parental strain (P < 0.05). These findings suggest that this overlooked organelle may have a vital role in sulfite production, which we speculate is related to a key prosthetic group in the enzyme complex, sulfite reductase. This group, namely the [4Fe-4S] iron-sulfur cluster, provides the catalytic site in sulfite reductase electrons to reduce sulfur dioxide to sulfide. It is postulated that limitations in mitochondrial ATP levels affect [4Fe-4S] cluster formation or export of the cluster for cytosolic apoprotein modification. Keywords: Cardiolipin, Iron-sulfur clusters, Mitochondria, Sulfite reductase, SO(2)

El dióxido de azufre es uno de los metabolitos clave de la levadura de lager que los cerveceros buscan a controlar, ya que tiene múltiples efectos en la calidad de las cervezas lager. Se ha informado ampliamente de que las células de levadura, cuando se fermentan en mostos de glucosa altos, son susceptibles a la producción de dióxido de azufre elevado, sin embargo los mecanismos exactos no se entienden completamente. Se sabe que cuando las células de levadura utilizan glucosa como fuente de carbono primario para alimentar el crecimiento de la levadura, esto afecta negativamente el desarrollo mitocondrial, específicamente en su membrana lipídica único, cardiolipina. En este estudio, mostramos resultados de los experimentos de incubación encaminadas a alterar la formación de cardiolipina y el desarrollo mitocondrial con estimuladores de la síntesis de cardiolipina (L-tiroxina y glicerol) y un inhibidor (inositol). Estos resultados demostraron niveles significativamente menores de sulfito (P < 0.05), ajustados para la producción de etanol, en condiciones que promueven la formación de cardiolipina. Además, las fermentaciones con respiratorias deficientes mutantes también reveló una eficacia significativamente más baja en la conversión de sulfato, medida por la relación de la cantidad de sulfito producida a la cantidad de sulfato tomado, en comparación con la cepa parental (P < 0.05). Estos resultados sugieren que este orgánulo desapercibido tiene un papel vital en la producción de sulfito, que se especula está relacionada con un grupo prostético clave en el complejo de enzima, sulfito reductasa. Este grupo, es decir el [4Fe-4S] hierro-azufre grupo, proporciona el sitio catalítico de sulfito reductasa electrones para reducir el dióxido de azufre a sulfuro. Se postula que las limitaciones en los niveles de ATP mitocondrial afectar [4Fe-4S] formación de conglomerados o exportación de la agrupación para la modificación de la apoproteína citosólica. Palabras claves: Cardiolipina, Hierro-azufre, Las mitocondrias, SO(2), Sulfito reductasa