Kluyveromyces marxianus es una levadura ascomiceta y miembro del género Kluyveromyces . Es la etapa sexual de Atelosaccharomyces pseudotropicalis [ cita requerida ] también conocida como Candida kefyr . [1] Esta especie tiene un sistema de apareamiento homotálico y a menudo se aísla de productos lácteos . [2]
Esta especie fue descrita por primera vez en el género Saccharomyces como S. marxianus por el micólogo danés, Emil Christian Hansen a partir de mosto de cerveza . [3] Nombró la especie en honor al zimólogo , Louis Marx de Marsella , quien la aisló por primera vez de la uva . [3] La especie fue transferida al género Kluyveromyces por van der Walt en 1956. [1] Desde entonces, se han reconocido 45 especies en este género. [1] El pariente más cercano de Kluyveromyces marxianus es la levadura Kluyveromyces lactis , a menudo utilizada en la industria láctea. [4] Tanto Kluyveromyces como Saccharomyces se consideran parte del " complejo Sacchromyces ", subclado de los Saccharomycetes . [5] Utilizando la secuenciación del gen 18S rRNA , se sugirió que K. marxianus , K. aestuarii , K. dobzhanskii , K. lactic , K. wickerhamii , K. blattae , K. thermotolerans y K. waltii constituían colectivamente un clado distinto de ascendencia separada del clado central en el género Kluyveromyces . [2] Dentro de este complejo, se definen dos categorías basadas en la presencia en ciertos taxones de un evento de duplicación del genoma completo: los dos clados se denominan pre-duplicación del genoma completo (WGD) y post-WGD. Las especies de Kluyveromyces están afiliadas al primero de estos clados mientras que las especies de Saccharomyces pertenecen al último. La separación de estos clados basada en la presencia del evento WGD explica por qué, a pesar de que las dos especies están estrechamente relacionadas, existen diferencias fundamentales entre ellas. [5]
Las colonias de K. marxianus son de color crema a marrón con pigmentación rosada ocasional debido a la producción del pigmento quelato de hierro , pulcherrimina. [6] [7] Cuando se cultivan en agar levadura-moho de Wickerham (YM), las células de levadura aparecen globosas, elipsoidales o cilíndricas, de 2–6 x 3–11 μm de tamaño. [6] En un caldo de extracto de levadura y glucosa, K. marxianus crece para producir un anillo compuesto de sedimento. Se puede formar una película delgada. En un cultivo en placa Dalmau que contiene agar harina de maíz y polisorbato 80 , K. marxianus forma un pseudomicelio rudimentario a ramificado con pocas blastosporas . [8] K. marxianus es termotolerante y exhibe una alta tasa de crecimiento a 40 °C (104 °F). [9]
Kluyveromyces marxianus es una levadura aeróbica capaz de un metabolismo respiro-fermentativo que consiste en generar simultáneamente energía tanto de la respiración a través del ciclo del TCA como de la fermentación del etanol . [2] El equilibrio entre los metabolismos respiratorio y fermentativo es específico de la cepa. [5] Esta especie también fermenta inulina, glucosa, rafinosa, sacarosa y lactosa en etanol. [5] [8] K. marxianus se usa ampliamente en la industria debido a su capacidad para utilizar lactosa . Dos genes, LAC12 y LAC4 , permiten que K. marxianus absorba y use lactosa como fuente de carbono. [5] Esta especie se considera un " hongo crabtree negativo ", lo que significa que no puede convertir azúcares en etanol tan eficazmente como los taxones crabtree positivos como S. cerevisiae . [4] Sin embargo, los estudios lo consideran crabtree positivo, lo que probablemente se deba a diferencias de cepa, ya que K. marxianus posee los genes necesarios para ser crabtree positivo. [5] K. marxianus es altamente termotolerante y capaz de soportar temperaturas de hasta 45 °C (113 °F). [2] K. marxianus también puede utilizar múltiples sustratos de carbono al mismo tiempo, lo que lo hace muy adecuado para el uso industrial. Cuando las concentraciones de glucosa se reducen a 6 g/L, se inicia el cotransporte de lactosa. [10]
La formación de las ascosporas ocurre a través de la conjugación de las células haploides que preceden a la formación del asca. [8] Alternativamente, la ascosporogensis puede surgir directamente de células diploides. [8] Cada asca contiene de 1 a 4 ascosporas. [8] Originalmente se pensaba que la ploidía de K. marxianus era haploide, pero investigaciones recientes han demostrado que muchas cepas utilizadas en la investigación y la industria son diploides. [5] Estos hallazgos contradictorios sugieren que K. marxianus puede existir en forma vegetativa tanto como haploide como diploide.
Se ha aislado Kluyveromyces marxianus en productos lácteos, hojas de sisal y aguas residuales de fábricas de fabricación de azúcar. [3] También es un colonizador natural de plantas, incluido el maíz. [8]
Kluyveromyces marxianus no suele ser un agente patógeno en humanos, aunque la infección en humanos puede ocurrir en individuos inmunodeprimidos. [11] Esta especie se ha asociado con candidemia [12] y se ha recuperado de catéteres . [13] También se ha encontrado en biopelículas en otros dispositivos internos como marcapasos y válvulas cardíacas protésicas . [11] Entre el 1 y el 3 % de los casos que involucran a K. marxianus se han reportado en pacientes oncológicos, salas quirúrgicas, infecciones genitales femeninas e infecciones de las vías respiratorias superiores. [ cita requerida ] El tratamiento con anfotericina B ha sido eficaz contra K. marxianus en un informe de caso. [11]
El uso industrial de K. marxianus es principalmente en la conversión de lactosa a etanol como precursor para la producción de biocombustible . [4] La capacidad de K. marxianus para reducir la lactosa es útil debido al potencial de transformar los desechos industriales de suero, un producto de desecho problemático para la eliminación, en biomasa útil para alimento animal, aditivos alimentarios o combustible. [5] Ciertas cepas del hongo también se pueden utilizar para convertir suero en acetato de etilo, una fuente de combustible alternativa. [14] K. marxianus también se utiliza para producir las enzimas industriales : inulinasa , β-galactosidasa y pectinasa . [5] Debido a la tolerancia al calor de K. marxianus , las fermentaciones a altas temperaturas son factibles, lo que reduce los costos normalmente gastados para enfriamiento, así como el potencial de contaminación por otros hongos o bacterias. Además, las fermentaciones a temperaturas más altas ocurren más rápidamente, lo que hace que la producción sea mucho más eficiente. [9] Debido a la capacidad de K. marxianus de utilizar simultáneamente lactosa y glucosa, la prevalencia de K. marxianus en entornos industriales es alta, ya que disminuye el tiempo de producción y aumenta la productividad. [10] Se han realizado esfuerzos recientes para intentar utilizar K. marxianus en la producción de aromas alimentarios a partir de residuos de pulpa de tomate y pimiento como sustratos. [15]
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