Een smaakstof genaamd fenylethylacetaat geeft een vleugje roos of honing aan waar het ook wordt gevonden - een beetje parfum, een slokje wijn, een slok bier. Microbiologen in België hebben genetische mapping gebruikt om te identificeren, Voor de eerste keer, specifieke gistgenen die hogere niveaus van dit aroma produceren in alcoholische dranken. De nieuwe bevinding sluit aan bij ander recent werk dat genen verbindt met smaken in wijnen en bieren, en kan worden gebruikt om gisten te kweken die nieuwe smaken produceren.

"Bij sommige wijnen je ruikt de rozensmaak boven alle anderen, " zegt microbioloog Johan Thevelein van het Centrum voor Microbiologie van VIB, een life sciences instituut in Vlaanderen. "Maar waarom bepaalde giststammen meer van deze verbinding maken dan andere stammen, er was helemaal geen kennis." Thevelein leidde de studie met Maria R. Foulquié-Moreno, ook bij VIB. Hun bevindingen worden deze week gepubliceerd in mBio .

Gist speelt een cruciale rol bij het vormgeven van de smaak van een bier:tijdens de fermentatie, het voegt smaken en koolzuur toe. bij wijn, de meeste smaak komt van de druiven zelf, het metabolisme van de gist kan die smaken veranderen, secundaire smaken toevoegen. Gist draagt ​​ook zijn eigen smaken bij.

De onderzoekers gebruikten high-throughput genomische analyse om genen te bestuderen in een hybride stam van Saccharomyces cerevisiae, of biergist, afgeleid van twee ouderstammen. Bij de hybride ze identificeerden vier kwantitatieve trait loci (QTL) - stukken DNA die meerdere genen bevatten maar slechts één oorzakelijk gen - die verband hielden met een hogere productie van fenylethylacetaat. Nader onderzoek toonde aan dat allelen van twee genen, TOR1 en FAS2, waren verantwoordelijk voor de hoogste productie van de smaakstof. (FAS2 codeert voor een enzym dat betrokken is bij het maken van vetzuren, en TOR1 helpt bij het reguleren van stikstof.)

Ze gebruikten CRISPR/Cas9 om die allelen tussen de ouderstammen uit te wisselen en merkten op dat de productie van fenylethylacetaat aanzienlijk toenam.

Het verbeteren van industriële giststammen voor gewenste smaken was in het verleden een uitdaging, zegt Thevelein. Biologen kunnen stammen kruisen om te selecteren op bepaalde genen, dus bepaalde smaken, maar het proces is tijdrovend, duur, en kan andere ongewenste veranderingen in de gist veroorzaken.

"Je moet twee dingen doen, " zegt Thevelein. "Een daarvan is het verbeteren van de gisteigenschap die je wilt verbeteren. De tweede is om niets anders in de gist te veranderen. In praktijk, dat laatste blijkt veel moeilijker dan het eerste." Een gekruiste gist kan in het lab werken, maar niet in de brouwerij. "Als de fermentatie slecht is, je moet al het bier weggooien, ', zegt Thevelein.

CRISPR/Cas9 biedt een efficiëntere manier om gewenste eigenschappen in gisten nauwkeurig te manipuleren zonder andere eigenschappen te beïnvloeden, hij zegt. In recente jaren, microbiologen hebben specifieke genen gekoppeld aan een scala aan smaken, inclusief nerolidol (een houtachtige geur), ethylacetaat (een zoete geur, zoals in nagellak), en zwavel smaken. In hun werk bij VIB, Thevelein en Foulquié-Moreno hebben ook genen geïdentificeerd die verantwoordelijk zijn voor banaan- en boterachtige smaken.

CRISPR/Cas9 kan gewenste genen toevoegen en de ongewenste verwisselen, meestal zonder tijd, kosten, en ongewenste bijwerkingen van kruisingsstammen. "Met CRISPR, we laten nooit een litteken achter, ", zegt Foulquié-Moreno. Omdat de gemanipuleerde giststammen allelen hebben die van andere gisten zijn verwisseld, ze moeten niet te onderscheiden zijn van stammen die zijn geproduceerd door veredeling of door mutagenese en selectie, ze zegt.

De onderzoekers werken samen met een brouwerij om hun experimentele soorten te evalueren met verschillende partijen bier, met de hoop de hoogste hindernis te nemen:de smaaktest.