Un composto aromatico chiamato feniletil acetato conferisce un tocco di rosa o miele ovunque si trovi:una piccola quantità di profumo, un sorso di vino, un sorso di birra. I microbiologi in Belgio hanno utilizzato la mappatura genetica per identificare, per la prima volta, geni specifici del lievito che producono livelli più elevati di questo aroma nelle bevande alcoliche. La nuova scoperta si unisce ad altri lavori recenti che collegano i geni ai sapori nei vini e nelle birre, e può essere usato per coltivare lieviti che producono nuovi sapori.

"In alcuni vini, puoi sentire il profumo della rosa sopra tutti gli altri, " afferma il microbiologo Johan Thevelein del Center for Microbiology di VIB, un istituto di scienze della vita nelle Fiandre. "Ma perché alcuni ceppi di lievito producono più di questo composto rispetto ad altri ceppi, non c'era alcuna conoscenza." Thevelein ha condotto lo studio con Maria R. Foulquié-Moreno, anche al VIB. I loro risultati sono pubblicati questa settimana in mBio .

Il lievito svolge un ruolo fondamentale nel plasmare il sapore di una birra:durante la fermentazione, aggiunge sapori e carbonatazione. nel vino, la maggior parte del sapore deriva dalle uve stesse, il metabolismo del lievito può alterare quei sapori, aggiunta di aromi secondari. Anche il lievito contribuisce con i suoi sapori.

I ricercatori hanno utilizzato l'analisi genomica ad alto rendimento per studiare i geni in un ceppo ibrido di Saccharomyces cerevisiae, o lievito di birra, derivato da due ceppi genitori. Nell'ibrido, hanno identificato quattro loci dei tratti quantitativi (QTL) - strisce di DNA che contengono più geni ma solo un gene causale - che erano collegati a una maggiore produzione di feniletil acetato. Ulteriori indagini hanno mostrato che gli alleli di due geni, TOR1 e FAS2, erano responsabili della più alta produzione del composto aromatico. (FAS2 codifica per un enzima coinvolto nella produzione di acidi grassi, e TOR1 aiuta a regolare l'azoto.)

Hanno usato CRISPR/Cas9 per scambiare quegli alleli tra i ceppi genitori e hanno osservato che la produzione di feniletil acetato è aumentata in modo significativo.

Migliorare i ceppi di lievito industriale per sapori desiderabili è stata una sfida in passato, dice Thevelein. I biologi possono incrociare ceppi per selezionare determinati geni, quindi determinati sapori, ma il processo richiede tempo, caro, e può causare altri cambiamenti indesiderati nel lievito.

"Devi fare due cose, " dice Thevelein. "Uno è migliorare il tratto del lievito che si desidera migliorare. Il secondo è non cambiare nient'altro nel lievito. In pratica, quest'ultimo risulta essere molto più difficile del primo." Un lievito incrociato può funzionare in laboratorio, ma non nel birrificio. "Se la fermentazione è cattiva, devi buttare via tutta la birra, "dice Thevelein.

CRISPR/Cas9 offre un modo più efficiente per progettare con precisione i tratti desiderabili nei lieviti senza influenzare altri tratti, lui dice. Negli ultimi anni, microbiologi hanno collegato geni specifici a una serie di sapori, compreso il nerolidolo (un profumo legnoso), acetato di etile (un odore dolce, come nello smalto per unghie), e aromi di zolfo. Nel loro lavoro presso VIB, Thevelein e Foulquié-Moreno hanno anche identificato i geni responsabili dei sapori di banana e burro.

CRISPR/Cas9 può aggiungere geni desiderabili e sostituire quelli indesiderati, di solito senza tempo, spese, e gli effetti collaterali indesiderati dei ceppi incrociati. "Con CRISPR, non lasciamo mai una cicatrice, " dice Foulquié-Moreno. Poiché i ceppi di lievito ingegnerizzati hanno alleli che sono stati scambiati da altri lieviti, dovrebbero essere indistinguibili dai ceppi prodotti dall'allevamento o dalla mutagenesi e selezione, lei dice.

I ricercatori hanno collaborato con un birrificio per valutare i loro ceppi sperimentali con diversi lotti di birra, con la speranza di superare l'ostacolo più alto di tutti:la prova del gusto.