PETROX - Oxidation langkettiger Kohlenwasserstoffe durch Archaeen

• Antragsteller: Dr. Tristan Wagner; Dr. Gunter Wegener
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie ; Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530009334

Die n-Alkane sind ein Hauptbestandteil von Rohöl, und ihr Vorkommen bestimmt dessen Fließfähigkeit und Förderbarkeit. Die Erdölalkane sind auch eine besonders attraktive Energie- und Kohlenstoffquelle für aerobe und anaerobe Mikroorganismen. In diesem Antrag möchten wir die Funktionsweise der Erdölalkan-oxidierenden Archaeen aufklären. Der Antrag beruht auf unserem Erfolg der Kultivierung der Archaeen aus dem Candidatus-Genus Alkanophaga (ein Verwandter der ANME-1-Archaeen) und Candidatus-Genus Ca. Cerberiarchaeum (ein Mitglied der Hadarchaea). Beide Organismen wachsen mit Thermodesulfobacteria als sulfatreduzierenden Partnern. Die Archaeen aktivieren mittel- bis langkettige n-Alkane (C6-C20) mit Alkyl-Coenzym-M-Reduktasen, neuartige Varianten der Methyl-Coenzym-M-Reduktase, dem Enzym, das sonst für die Erzeugung oder auch Aktivierung von Methan bekannt ist. Die jetzt kultivierten Archaeen sind mutmaßlich einer der Hauptakteure bei der Umwandlung von Erdöl im Untergrund und zeichnen sich durch faszinierende, bisher unerforschte Biochemie aus. In dem vorgestellten Projekt PETROX werden wir die Funktionsweise des Abbaus von Erdölalkanen in Archaeen aufklären. Im Rahmen eines auf 3 Jahre angelegten Promotionsprojekts werden wir (I) die Wachstumsbedingungen beider Kulturen optimieren und die Strategien der Archaeen und ihrer Partner zur Anpassung an das lösungsmittelähnliche Substrat bestimmen, (II) die molekularen Grundlagen der Erdölalkan-Aktivierung über ACR mittels nativer Kristallisation aufklären und (III) die Interaktion der Archaeen mit ihren bakteriellen Partnern in physiologischen Experimenten, Experimenten, Isotopenexperimenten sowie Ultrastruktur-Analysen erklären. Wir kombinieren unser Fachwissen in anaerober Kohlenwasserstoff-Mikrobiologie und Biochemie und arbeiten mit Experten für Visualisierungstechniken zusammen. Dieses Projekt wird grundlegende Erkenntnisse über die Funktionsweise der Mitglieder des Mikrobioms der tiefen Biosphäre liefen, sowie wichtige Enzymmechanismen zur Aktivierung langkettiger Alkane aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerin: Professorin Victoria Jeanne Orphan