Linkage between the distribution and biochemical properties of RuBisCO and CODH enzymes and abiotic properties in thermally and chemically distinct deep-sea hydrothermal vent systems

• Antragstellerin: Professorin Dr. Mirjam Perner
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 231865409

Im Rahmen der anvisierten Arbeiten sollen die Verteilung und die biochemischen Eigenschaften von Schlüsselenzymen der autotrophen CO2-Fixierung aus hydrothermalen Tiefseesystemen des Mittelatlantischen Rückens mit unterschiedlichen thermischen und chemischen Bedingungen untersucht werden. Hierbei wird der Fokus auf zwei Schlüsselenzyme gelegt, nämlich der Kohlenmonoxid Dehydrogenase (CODH) des reduktiven Acetyl-CoA-Weges und der Ribulose-1,5-Bisphosphat Carboxylase (RuBisCO) des Calvin Benson Bassham Zyklus. Diese beiden Stoffwechselwege bzw. ihre Schlüsselenzyme wurden ausgewählt, weil sie sich in verschiedenen Eigenschaften stark unterscheiden: hinsichtlich des Energiebedarfes (ATP), der notwendig ist um den CO2 Fixierungsweg zu betreiben, der Sauerstoffempfindlichkeit bzw. Sauerstoffverträglichkeit der beteiligten Enzyme sowie der Temperaturansprüche der Mikroorganismen, die diese CO2 fixierenden Wege nutzen. Um die geplanten Studien durchzuführen wurden bereits fünf verschiedene Fosmid-Metagenombanken aus hydrothermalen Tiefseesystemen mit distinkten abiotischen Umweltfaktoren (energiereich versus energiearm, sauerstoffreich versus sauerstoffarm, hoch-temperiert versus niedrig-temperiert) konstruiert. Zusätzlich wurden zwei Selektionsverfahren zum funktionsbasierten Durchsuchen von Metagenombanken nach rekombinanten CODHs und RuBisCOs etabliert. Das erfolgreiche Durchmustern der genannten Fosmidbanken aus hydrothermalen Tiefseesystemen nach rekombinanten CODHs und RuBisCOs wird unsere Kenntnisse über die Einflüsse, die abiotische Faktoren hydrothermaler Tiefseesysteme auf die Verteilung von CODH und RuBisCO Enzymen, sowie ihre biochemischen Eigenschaften haben, erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen