I lieviti sono organismi eucariotici ampiamente studiati nella ricerca di base, utilizzati nelle applicazioni biotecnologiche anche al livello di produzione su scala industriale e come organismi modello di svariate malattie umane. La fisiologia ed il metabolismo dei lieviti sono strettamente correlati alle condizioni di coltivazione, in particolare alla presenza o meno dell'ossigeno e alla quantità e qualità della fonte di carbonio. Da queste condizioni dipendono meccanismi regolativi caratteristici della specie in considerazione. La ricerca proposta è indirizzata allo studio delle connessioni tra le regolazioni da ossigeno e da glucosio in una specie di lievito - Kluyveromyces lactis - in cui nessuna delle due è prevalente. Il metabolismo ossidativo è alla base della produzione dei ROS i quali sono connessi a diverse alterazioni cellulari presenti anche nei mammiferi; dall'altra parte, la condizione ipossica tipicamente induce il metabolismo fermentativo. Il fattore trascrizionale ipossico KlMga2 regola la biosintesi degli acidi grassi ma le nostre ricerche precedenti hanno indicato che questa proteina potrebbe avere un ruolo nella mediazione e coordinazione delle condizioni colturali sia aerobie che anaerobie, e della concentrazione della fonte di carbonio (glucosio). Il progetto si propone di approfondire il ruolo di KlMga2 in questi meccanismi.
La maggior parte degli studi e dei modelli per eucarioti superiori si basa su S. cerevisiae, in cui però i meccanismi di regolazione metabolica risentono tipicamente del predominante effetto di repressione da glucosio (effetto Crabtree) che ne determina le sue caratteristiche fermentative indipendentemente dalla presenza o meno dell'ossigeno. In particolare, la funzionalità alcuni meccanismi regolativi ossigeno-dipendenti sono a loro volta sottoposti gerarchicamente a repressione da glucosio. Lo studio della regolazione metabolica dipendente dall'ossigeno in lieviti alternativi, quali K. lactis, permette l'approfondimento di nuove ed importanti correlazioni tra meccanismi regolativi del metabolismo quali, ad esempio, quelle coinvolte nel cross-talking tra regolazione da glucosio e risposta all'ossigeno. E' interessante notare come il modello classico S. cerevisiae ed il modello alternativo K. lactis possano essere informativamente complementari nel sistema mammifero. Infatti la regolazione del catabolismo del glucosio (coesistenza della respirazione e fermentazione a seconda della disponibilità dell'ossigeno) è simile in K. lactis e nelle cellule normali di mammifero, mentre in S. cerevisiae (fermentazione anche in presenza di ossigeno, effetto Warburg) l'assetto metabolico è più vicino alle cellule tumorali. Analogamente alle correlazioni tra risposta ipossica e regolazione da glucosio, lo studio di KlMga2 potrebbe dare nuove informazioni sulla risposta cellulare allo stato redox, correlando due situazioni estreme quali lo stato ipossico e lo stress ossidativo.