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Projekt
Liganden vermittelte Eisenaufnahme psychrophiler mariner Bakterien der Antarktis
Fachliche Zuordnung
Physik, Chemie und Biologie des Meeres
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Mineralogie, Petrologie und Geochemie
Förderung
Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 442928823
Eisen ist in weiten Teilen des Südpolarmeeres eine äußerst begrenzte Ressource. Um den begrenzten und häufig lokalisierten Eiseneintrag für sich nutzen zu können, haben Bakterien evolutionär verschiedene biochemische Strategien entwickelt die es ihnen ermöglicht Eisen effizient in die Zelle zu transportieren. Ziel dieses Projekts ist es Eisenliganden, sogenannte Siderophore, von einem breiten phylogenetischen Spektrum kultivierbarer psychrophiler mariner Bakterien verschiedener Herkunft zu isolieren und diese strukturell aufzuklären. Ein weiteres Ziel ist es dann, die Eisenaufnahme mittels dieser Siderophore in den Kontext mit Umweltparametern (Eisenstress, Kohlenstoffverfügbarkeit, Salzgehalt und Temperatur) in Verbindung zu bringen. Mit diesem Ansatz werden wir das Spektrum der von antarktischen Bakterien verwendeten Eisenliganden identifizieren und letztendlich zu einem besseren Verständnis der mikrobiellen Anpassungen an die extremen Umgebungen des Südpolarmeeres beitragen.Hierfür werden 384 aus dem Südpolarmeer stammende Bakterienisolate zunächst unter Eisenmangel Bedingungen kultiviert. Indikatorassays in Kombination mit Voltammetrie und Massenspektrometrie ermöglichen den Nachweis von Siderophoren im Medium und den Zellpellets. Mit diesem Ansatz können wir die verschiedener Siderophore-typen der Phylogenie der kultivierbaren Bakterien und / oder ihren ursprünglichen Lebensräume zuordnen.Wir werden die neue Siderophore durch NMR und MS strukturell aufklären und diese und bekannte Siderophore in ausreichenden Mengen als Referenzmaterial für quantitative Analysen und die experimentelle Bestimmung physikalisch-chemischer Eigenschaften generieren. Ein Hauptziel ist die Charakterisierung von Diffusions- und Bindungseigenschaften für verschiedene Typen von Siderophoren unter Bedingungen, die für SO-Lebensräume repräsentativ sind. Wir werden untersuchen, wie Umgebungsparameter (Temperatur, Salzgehalt) die Affinität zu Eisen und Diffusionsverluste für jeden Ligandentyp beeinflussen. Diese allgemeinen Siderophor-Eigenschaften werden verwendet, um die Ergebnisse von Experimenten zu interpretieren, bei denen das Bakterienwachstum und die Siderophor-Produktion in Abhängigkeit von verschiedenen Temperatur-, Salzgehalt- und Eisregime getestet werden. Diese Studie wird letztendlich bestehende Modelle der zellulären Eisenaufnahme verbessern, unser Wissen über Eisenaufnahmestrategien von psychrophilen Bakterien erweitern und letztendlich zu einem besseren Prozessverständnisses des mikrobiell angetriebenen antarktischen Eisenzyklus beitragen und damit mehrere der zentralen Fragestellungen des DFG SPP adressieren.
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