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Projekt
Dynamische Organisation glykolytischer Routen und des Calvin-Benson-Bassham-Zyklus während des Autotrophie-Heterotrophie-Wechsels
Antragstellerin
Professorin Dr. Kirstin Gutekunst
Fachliche Zuordnung
Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
Förderung
Förderung seit 2021
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 397695561
Im zentralen Kohlenhydratstoffwechsel des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC 6803 sind gegenläufige Prozesse eng miteinander verzahnt. Glykolytische Route, die Kohlenhydrate in kataboler Richtung metabolisieren, teilen sich eine Reihe von Enzymen und Reaktionen mit dem Calvin-Benson-Bassham (CBB)-Zyklus, der in anaboler Richtung arbeitet. Da Cyanobakterien als Prokaryonten nicht kompartimentiert sind, sind diese gegenläufigen Reaktionen räumlich nicht voneinander getrennt. Da die CO2-Fixierung über den CBB Zyklus durch die Photosynthese im Licht angetrieben wird und glykolytische Routen offensichtlich für die katabole Nutzung von Kohlenhydratspeichern im Dunkeln von Bedeutung sind, sind die Prozesse durch den Autotrophie-Heterotrophie-Wechsel zwischen Licht und Dunkelheit zeitlich getrennt. Zusammen mit unseren Projektpartnern Forchhammer und Wittmann konnten wir jedoch zeigen, dass glykolytische Routen auch im Licht unter autotrophen Bedingungen von Bedeutung sind. Sie bilden in Übergangsstadien Shunts, die als anaplerotische Reaktionen den CBB-Zyklus auffüllen und feinsteuern. Als Kohlenhydratquelle nutzen sie dabei die internen Glykogenspeicher der Zelle. An den beschriebenen Shunts sind Schlüsselenzyme des Enter-Doudoroff (ED)- und des oxidativen Pentosephosphat (OPP) -Weges, nicht jedoch des Emden-Meyerhoff-Parnas (EMP) -Weges, beteiligt. Wir möchten die Feinabstimmung zwischen glykolytischen Routen und CBB-Zyklus weiter untersuchen und insbesondere überprüfen, ob diese Prozesse in der Zelle räumlich einer dynamischen Organisation unterliegen. Darüber hinaus hat die physiologische Charakterisierung einer Mutante (Δeda) mit deletiertem ED-Weg zusammen mit unseren Projektpartnern Hagemann und Forchhammer eine Reihe von phenotypischen Abweichungen vom Wildtyp (WT) aufgedeckt. Diese stehen jedoch teilweise im Widerspruch zu Flussanalysen. Wir möchten daher überprüfen, ob der Phenotyp von Δeda ausschließlich auf die Deletion von Eda zurückzuführen ist oder ob während der Konstruktion der Mutante andere regulatorische Einheiten wie z.B. nicht-codierende RNAs ausgeschaltet wurden und für die beobachteten Abweichungen zum WT verantwortlich sind. Darüber hinaus möchten wir untersuchen, ob Eda über Moonlight-Funktionen verfügt bzw. an dynamischen Prozessen zur Feinabstimmung des zentralen Kohlenhydratstoffwechsels beteiligt ist.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
