Fructose protects baker's yeast against peroxide stress: potential role of catalase and superoxide dismutase

Abstract

The negative effects of fructose due to its chronic consumption are well documented, while short‐term application of fructose is found to protect different types of cells against oxidative stress. Reactive oxygen species (ROS) are suggested to mediate both the cytotoxic and defensive effects. Here, we compare the influence of glucose and fructose on yeast under H2O2‐induced stress. Under control conditions, fructose‐grown comparing with glucose‐grown yeast demonstrated higher metabolic activity and ROS level. Therefore, fructose was suggested to provoke a mild stress that resulted in the acquisition of cellular resistance to lethal challenges, which explained the higher survival of fructose‐grown yeast under H2O2‐induced shock. Exposure to H2O2 increased ROS level in glucose‐grown cells, whereas it decreased the ROS level in fructose‐grown cells. Hydrogen peroxide activated superoxide dismutase (SOD) and catalase in both the cell types studied, but glucose‐grown cells demonstrated a sharp rise of the activities, while cells grown on fructose showed a broad peak of activation. Thus, fructose is likely to protect the antioxidant enzymes against their inactivation by H2O2. Despite a different type of the enzyme activation in both the studied cell types (glucose‐ and fructose‐grown), a strong positive correlation between SOD and catalase was found. The physiological meaning of this relationship and possible mechanisms of the fructose protective effect are discussed.

Intensity - and Time Course-Based Classifications of Oxidative Stresses

“…However, they can be altered by ROS addition in a concentrationdependent manner. Although at first glance may seem paradoxical, an increase in concentration of the inducer enhances cell survival and activity of antioxidant enzymes (zone II) [5,54]. These effects are primarily related to the activation of many cellular processes, particularly directed to increase cell resistance to oxidative or general stresses.…”

“…Decreased activities of the enzymes are usually discussed from the point of view of enzyme inactivation by ROS. Indeed, many antioxidant and associated enzymes have been shown to be inactivated by ROS [7,22,25,36,54,55,72]. Specific mechanisms may differ substantially, but a decrease in the activity is a common event.…”

Defects in antioxidant defence enhance glyoxal toxicity in the yeast Saccharomyces cerevisiae

“…Дослідження останніх років демонстру-ють тісний взаємозв'язок між карбонільним та оксидативним стресами у різних модельних системах [3,10,13,[26][27][28][29]. Проте про участь антиоксидантної системи у захисті організмів від карбонільного стресу відомо мало.…”

“…Час культивування, год дріжджів до карбонільного стресу, спричине-ного редукуючими моносахаридами [13,26]. Відомо, що чутливість мікроорганізмів до стресових чинників може істотно відрізнятися у різних диких штамів [30][31][32].…”

“…Водночас, частково розщеплюючись у живих організмах, продукти неензиматичного глікозилювання часто є джерелом АКС і АФК, замикаючи, так зване, хибне коло глікації і вільнорадикального окислення, що призво-дить до розвитку карбонільного/оксидатив-ного стресу [3,9]. В залежності від тривалості впливу факторів розрізняють хронічний та го-стрий стрес, відповідь організмів на які іноді суттєво відрізняється [3,9,[11][12][13].…”