Neue autotrophe CO2-Fixierungswege in Bakterien und Archaeen

• Antragsteller: Professor Dr. Ivan A. Berg
• Fachliche Zuordnung: Stoffwechselphysiologie, Biochemie und Genetik der Mikroorganismen
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 327100172

Sieben unterschiedliche autotrophe Wege wurden bis heute beschrieben und es wird vermutet, dass die Diversität der CO2-Fixierungswege damit nicht ausgeschöpft ist. Darüber hinaus gibt es verschiedene Varianten der schon längst bekannten Wege, welche sich in deren Eigenschaften signifikant voneinander unterscheiden können. In der ersten Förderperiode haben wir gezeigt, dass autotrophe schwefelreduzierende Desulfurellaceae eine Variante des rTCA-Zyklus verwenden, bei der die Citrat-Synthase in umgekehrter Richtung funktioniert. Früher galt der Umkehr der Citratsynthase unter physiologischen Bedingungen als unmöglich. Dieser übersehene, energetisch effiziente Kohlenstofffixierungsweg wird durch hohe CO2-Partialdrücke angetrieben. Desweiteren konnten wir in autotrophen Archaeen eine Reihe von Enzymen charakterisieren, die bei Ignicoccus hospitalis, Metallosphaera sedula und Nitrosopumilus maritimus an der Autotrophie beteiligt sind. In der nächsten Förderperiode wollen wir weitere offene Fragen zur autotrophen CO2-Fixierung bei Bakterien und Archaeen bearbeiten. Die Hauptziele des Antrags sind (1) die Untersuchung der autotrophen CO2-Fixierung in Pyrobaculum arsenaticum und P. aerophilum sowie in verschiedenen Mitgliedern der Familie Desulfovibrionaceae, in denen verschiedene CO2-Fixierungswege vorgeschlagen wurden. Darüber hinaus wollen wir noch nicht identifizierte spezifische Enzyme des Hydroxypropionat/Hydroxybutyrat-Zyklus in M. sedula (Crenarchaeota) und in Ammonium-oxidierenden Archaeen identifizieren und charakterisieren, welche unterschiedliche Varianten des Hydroxypropionat/Hydroxybutyrat-Zyklus verwenden. Zudem wollen wir die Rolle von F420 in Ammonium-oxidierenden Archaeen untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen