Untersuchung der von Sekundärmetaboliten vermittelten Interaktionen zwischen Planktomycten und Makroalgen

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Jogler; Dr. Frank Surup
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 287900682

Planktomyceten sind ubiquitär und abundant vorkommende Bakterien, die einzigartige zellbiologische Merkmale wie Zellteilung durch Knospung, Endozytose-ähnliche Aufnahme von Nährstoffen sowie cytosolische Kompartimentierung aufweisen [1]. Obwohl deren ungewöhnliche Zellteilung mit langsamem Wachstum einhergeht dominieren sie auf Kelp befindliche Biofilme [2]. Solch nährstoffreiche Habitate locken auch andere - schneller wachsende - heterotrophe Bakterien an, welche eigentlich in der Lage sein sollten Planktomyceten zu verdrängen. In einer Pilotstudie mit Kelp erhielten wir allerdings Kulturen von drei neuen planktomycetischen Genera und identifizierten Planktomycetes als das auf vielen Phototrophen dominierendes Phylum. Dies passt zu der Beobachtung dass Planktomyceten komplexe Polysaccaride algischen Ursprungs abbauen können. [3,4]. Durch die Analyse der zur Verfügung stehenden Planktomycetengenome konnten wir ihr Potenzial zur Sekundärstoffproduktion zeigen [3]. Kürzlich haben wir die antimikrobielle Aktivität dieser Metabolite ermittelt (Jeske et al. im Appendix). Daher nehmen wir an dass die Planktomyceten vom Kelp durch die Sekretion von speziellen Kohlenhydraten angelockt werden, die die Anhaftung an die Algenoberfläche und Biofilmbildung auslösen. Kelp Algen könnten Planktomyceten als Biofilm-Kontroll-Mechanismus einsetzen, deren Sekundärmetaboliten andere Bakterien und Eukaryoten abwehren. Die Bioaktivitäts-geleitete Isolierung dieser Sekundärstoffe aus Planktomyceten-Kulturen wird die Strukturaufklärung neuer chemischer Strukturen durch diverse spektroskopische und spektrometrische Experimente (hauptsächlich NMR, HRMS, Röntgenstrukturanalyse) ermöglichen. Durch Ermittlung deren Bioaktivität werden wir in der Lage sein ihre Rolle und Funktion im Ökosystem einzuschätzen. Das Verständnis des organismischen und chemischen Hintergrundes dieser möglicherweise symbiotischen Interaktion ist das Hauptziel dieses Forschungsantrages. Weiterhin zielen wir auf die Isolierung neuer planktomycetaler Spezies mit möglicher biotechnologischer Relevanz und die Strukturaufklärung neuer Leitstrukturen mit biologischer Aktivität ab.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande