Einfluss von Microcystin auf RubisCO und den Carbon Concentrating Mechanism in Microcystis aeruginosa

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Elke Dittmann-Thünemann; Professor Dr. Martin Hagemann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 311092121

Verschiedene Studien haben einen Einfluss des potenten cyanobakteriellen Toxins Microcystin auf die Anpassung an limitierende CO2-Konzentrationen in Microcystis aufgezeigt. Molekulare Analysen konnten die Interaktion von Microcystin und RubisCO sowie einen Einfluss von extrazellulärem Microcystin auf die Transkription von Bicarbonat-Uptake-Transportergenen nachweisen. Das geplante Projekt soll die Erkenntnisse zur Rolle von Microcystin bei diesen Prozessen in vitro und in vivo vertiefen. Dabei sollen folgende Hypothesen getestet werden: 1) Microcystin hat einen regulativen Einfluss auf RubisCO und beeinflusst pH-abhängig das Verhältnis von RuBP Carboxylierung und Oxygenierung. 2) Microcystin stabilisiert den extra-carboxysomalen Anteil an RubisCO und unterstützt dadurch die Oxygenierungsreaktion von RubisCO im Cytosol. 3) Microcystin beeinflusst die Verteilung von RubisCO zwischen Carboxysomen und Cytosol. 4) Verschiedene Microcystis-Ökotypen unterscheiden sich nicht nur im Gehalt an Bicarbonat-Uptake-Transportern sondern zeigen einen Cross-talk bei der Expression entsprechender Gene auf Transkriptionsebene. 5) Toxische und nichttoxische Stämme unterscheiden sich in ihren Bicarbonat-Uptake-Aktivitäten bei verschiedenen Licht/pH/pCO2-Bedingungen. Das Projekt soll einen vertiefenden Einfluss in die CO2-Anpassung von Microcystis und die Rolle von Microcystin liefern. Das Verständnis der Ökostrategie und der zugrundeliegenden Mechanismen bei Microcystis kann beispielgebend auch für andere Blüten-bildende Cyanobakterien sein. Diese Erkenntnisse könnten auch zur Entwicklung neuer Managementstrategien für toxische Cyanobakterien führen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen