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Projekt
Koordinationsfonds
Antragsteller
Professor Dr. Thomas Schweder
Fachliche Zuordnung
Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
Förderung
Förderung seit 2016
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 277249973
Marine Bakterien spielen eine essentielle Rolle im globalen Kohlenstoffkreislauf: Während Algen jährlich 50 Gigatonnen Kohlendioxid in Kohlenhydrate umwandeln, sind es bakterielle Enzyme, die diese Algenbiomasse wieder abbauen und damit den Kohlenstoff recyceln – in bisher unbekanntem Ausmaß. Bakterielle Aktivitäten bestimmen somit, wie viel Kohlendioxid aus der Atmosphäre entfernt und im Ozean gespeichert wird, und wie viel in den Kreislauf zurückgeführt wird. Die Aufklärung dieser Blackbox, also der zugrunde liegenden Mechanismen, Gene und Enzymrepertoires, die das Schicksal von Algenglykanen bestimmen, ist daher für unser Gesamtverständnis der Rolle der Ozeane in der Klimakrise unerlässlich. Unter dieser Prämisse haben wir unsere synergistischen Kompetenzen in den Bereichen bakterielle Diversität, mikrobielle Ökologie, (Meta-)Genomik, (Meta-)Proteomik, Biochemie, Enzymologie und Strukturbiologie gebündelt, um die Physiologie und Funktionen wichtiger Bakterienpopulationen in Phytoplanktonblüten zu entschlüsseln. Unsere bisherigen Studien zeigten, dass Algenpolysaccharide durch das Zusammenwirken zahlreicher hochspezialisierter Bakterienstämme abgebaut werden, von denen jeder auf eine andere Untergruppe von Zuckerzwischenprodukten abzielt. Wir konnten zeigen, dass Hunderte von Kohlenhydrat-abbauenden Enzymen am Recycling individueller Algenglykane beteiligt sind. Darüber hinaus haben wir kürzlich kompliziert strukturierte Algenzucker entdeckt, die – im Gegensatz zu weniger komplexen Polysacchariden – schwer verdaulich sind und daher während der Algenblüte kaum von Bakterien abgebaut werden. Diese Forschungsergebnisse von FOR 2406 konnten wir bisher in mehr als 25 gemeinsamen begutachteten Fachartikeln veröffentlichen. In der dritten und letzten Phase der Forschungsgruppe POMPU werden wir uns verstärkt auf Proteinfunktionen mariner Bacteroidetes konzentrieren, die an zentralen Polysaccharid-Verwertungsmechanismen beteiligt sind. Durch eingehende molekularbiologische Analysen sogenannter polysaccharide utilization loci (PULs) und biochemische Charakterisierungen identifizierter Schlüsselproteine werden wir marine Verwertungsstrategien für Alpha-Mannan, sulfatiertes Xylan und Laminarin aufklären. Ergänzend zu diesen proteogenomischen Analysen kultivierbarer, umweltrelevanter Schlüsselbakterien unter definierten in vitro-Bedingungen werden wir vergleichende in situ-Studien partikelassoziierter und freilebender Bakterien in Phytoplanktonblüten durchführen. Wir werden die Zusammensetzung, Interaktion und Funktion komplexer Mikrobiome in marinen Partikeln und ihre spezifischen Glykan-Abbauprozesse aufklären. Unser interdisziplinärer und ganzheitlicher Ansatz in FOR 2406 ist entscheidend für die Entschlüsselung grundlegender molekularer Mechanismen der marinen Polysaccharidverwertung und damit essentiell, um bisher unbekannte Facetten des globalen Kohlenstoffkreislaufs zu verstehen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
