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Projekt
Physiologische Proteomik von relevanten Enzymen und Transportern in marinen Polysaccharid-abbauenden Bacteroidetes
Antragsteller
Professor Dr. Thomas Schweder
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277249973
Teilprojekt A1 beschäftigt sich mit der Physiologie und den Anpassungsmechanismen mariner Bacteroidetes, die auf den Abbau von Polysacchariden spezialisiert sind. Wir analysieren molekulare Mechanismen, die darüber bestimmen, ob Bakterien sich in Phytoplanktonblüten erfolgreich durchsetzen können. Dabei stehen Polysaccharid-Verwertungsstrategien im Vordergrund. Die dafür notwendigen Enzyme sind häufig in genomischen Clustern, sogenannten Polysaccharid-Verwertungs-Loci (PULs), kodiert. Wir vergleichen die Proteome von Schlüsselbakterien, die unter definierten Substratbedingungen kultiviert werden, und leiten daraus spezifische Funktionen ausgewählter PULs und der kodierten Enzyme und Transporter ab. Im Fokus dieses Projektes stehen bakterielle Isolate, die in Frühjahrsphytoplanktonblüten in der Nordsee als relevant identifiziert wurden. Die Korrelation dieser Ergebnisse aus definierten Laborkulturen mit Umweltdaten ist eine entscheidende Voraussetzung, um neue molekulare Mechanismen und Stoffwechselwege mariner Bakterien zu entdecken und ihre Funktion im marinen Kohlenstoffzyklus aufzuklären. In der ersten und zweiten Förderphase konzentrierten wir uns auf die Untersuchung spezifischer Abbauprozesse mariner alpha- und beta-Glucane ausgewählter Schlüsselbakterien. Wir untersuchten PUL-Typen und Proteinfunktionen, die für die Verwertung dieser abundanten marinen Zucker verantwortlich sind. Darüber hinaus unterstützten wir die detaillierten Funktionsanalysen von Ulvan-, Fucoidan-, Xylan- und Mannan-Abbauprozessen in A2, A3, A4 und B1. So konnten wir zentrale Abbauwege dieser Algen-Polysaccharide sowie neue CAZyme-Funktionen mariner Bacteroidetes-Stämme entschlüsseln. In der dritten und abschließenden Projektphase wollen wir uns darauf konzentrieren, in welchem zellulären Kompartiment sich Laminarin-spezifische Proteine in marinen Bacteroidetes genau befinden, und wie sie miteinander interagieren. Wir vermuten, dass eine streng geordnete Proteinmaschinerie aus zuckerbindenden, -abbauenden und -transportierenden Proteinen eine entscheidende molekulare Anpassung darstellt, die den Polysaccharidabbau im diffusionsoffenen marinen Habitat erleichtert. Laminarin ist das am häufigsten vorkommende Polysaccharid in marinen Lebensräumen. Wir wollen deshalb die Charakterisierung der funktionellen Diversität von Laminarin-spezifischen PUL-Typen, die in unseren Isolaten und Umweltproben nachweisbar sind, fortsetzen. Des Weiteren werden wir in dieser finalen POMPU-Phase detaillierte und systematische Analysen möglicher Regulationsmechanismen durchführen, die eine hierarchische Expression substratspezifischer PULs und damit einen kontrollierten Abbau natürlicher mariner Polysaccharide in Phytoplanktonblüten ermöglichen. In der zweiten POMPU-Phase entdeckten wir einen neuen Regulatortyp für Laminarin-PULs. Funktion und Struktur dieses neuen Laminarin-spezifischen Regulationsmechanismus wollen wir nun abschließend aufklären.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
