Mechanismen des Polysaccharid-Abbaus unter permanent kalten Bedingungen im südlichen Ozean

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Schweder
• Fachliche Zuordnung: Physik, Chemie und Biologie des Meeres
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 315079146

Das Südpolarmeer, auch Antarktischer oder Südlicher Ozean genannt, spielt eine bedeutende Rolle in der Funktion der Ozeane als biologische Kohlenstoff-Pumpe. Der Südliche Ozean ist für etwa 30% der globalen CO2-Aufnahme der Ozeane verantwortlich und damit entscheidend für die Pufferung von steigenden CO2-Konzentrationen in der Atmosphäre. Wie viel Kohlenstoff in den Ozeanen gespeichert werden kann, hängt stark vom Abbau und der Verwertung von Biopolymeren ab, die durch photosynthetische Primärproduzenten gebildet werden. Die molekularen und physiologischen Mechanismen des Abbaus komplexer Algen-Polysaccharide durch kälteangepasste Bakterien sind jedoch bisher nur ungenügend verstanden. Wir konnten ein psychrophiles marines Gammaproteobakterium, Pseudoalteromonas haloplanktis ANT / 505, aus der Antarktis isolieren, das eine Vielzahl an Polysacchariden verwerten kann. Das Bakterium, das in großer Zahl im Oberflächenwasser des Südlichen Ozeans nachweisbar ist, ist genetisch zugänglich. Wir schlagen dieses Bakterium als Modellorganismus zur Untersuchung von psychrophilen Anpassungsmechanismen des marinen Polysaccharid-Abbaus in den Polarregionen vor. Das Projekt zielt darauf ab, spezifische Mechanismen der marinen Polysaccharid-Verwertung dieses Modell-Bakteriums aufzuklären. Dabei wird die Verwertung von Pektin und Alginat im Mittelpunkt stehen. Das Projekt wird spezifische Oligosaccharid-Transport- und Verwertungsstrategien für Pektin und Alginat aufklären. Mithilfe proteogenomischer Analysen werden wir diese Protein-Funktionen vergleichend zu anderen Polysaccharid-Verwertungsmechanismen in P. haloplanktis untersuchen. Wir werden weiterhin prüfen, ob multi-modulare Enzyme eine erhöhte Wechselwirkung mit dem Substrat ermöglichen und so den Polysaccharid-Abbau in diffusionsoffenen marinen Habitaten unterstützen. Schließlich wird die Funktion extrazellulärer Vesikel und Oberflächenstrukturen beim Pektin- und Alginat-Abbau beispielhaft unter Niedrigtemperaturbedingungen untersucht. Das geplante Projekt wird biologische Prozesse untersuchen, die für den Kohlenstoffkreislauf im Südlichen Ozean relevant sind. Ein besseres Verständnis von Polysaccharid-Abbauprozessen im Südpolarmeer schafft die Voraussetzung für die Charakterisierung der Funktion der biologischen Pumpe im Südlichen Ozean unter den Bedingungen des Klimawandels.

• DFG-Verfahren: Infrastruktur-Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1158: Bereich Infrastruktur - Antarktisforschung mit vergleichenden Untersuchungen in arktischen Eisgebieten
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professor Dr. Jan-Hendrik Hehemann; Dr. Rabea Schlueter; Dr. Scarlett Trimborn; Professor Dr. Tim Urich