Acclimation of Synechococcus elongatus PCC 7942 to metabolic stresses: A moecular biology system-wide analysis of an obligate oxygenic photoautotrophic prokaryote

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Cyanobakterien sind oxygene phototrophe Organismen, die eine dominante Rolle in den globalen Stoffkreisläufen der Biosphäre spielen. Aufgrund der einfachen Kultivierbarkeit und genetischen Manipulierbarkeit war der einzellige Stamm Synechococcus elongatus lange ein bevorzugter Modellorganismus. Da seine Genomsequenz jedoch erst kürzlich veröffentlicht wurde, während die Genomdaten des fakultativ photoheterotrophen Stammes Synechocystis sp. PCC 6803 in einer gut annotierten Datenbank vorlagen, wurden post-genomische Analysen (in Japan und USA) nur für den letztgenannten Stamm entwickelt. Allerdings unterscheiden sich Physiologie und Stoffwechsel dieser Stämme erheblich, wobei Synechococcus den ökologisch relevanten Stämmen näher steht. Transkriptom-Proteom und Metabolomanalysen sind die wirkungsvollsten Instrumente um einen umfassenden Einblick in das Netzwerk zellulärer Vorgänge auf molekularem Niveau zu erhalten, die den Zellen die Anpassung an Stress ermöglichen. Im vorliegenden Antrag möchten wir diese post-genomischen Analysen für S. elongatus etablieren, um damit die zelluläre Antwort auf umweltrelevante Stressbedingungen, insbesondere Eisen- und Stickstoff-Limitierung sowie oxidativen Stress, in einem integrativen Ansatz zu analysieren. Dies soll durch einen einzigartigen interdisziplinären Ansatz erreicht werden, bei dem die Expertise in molekularer Physiologie von Cyanobakterien (Forchhammer, Michel) mit der Kenntnis der postgenomischen Techniken (Becker, Niehaus) kombiniert wird. Über den reinen Erkenntnisgewinn hinaus soll dieses Projekt der Cyanobakterienforschung in Deutschland einen Zugang zu post-genomischer Analyse verschaffen, eine unabdingbare Voraussetzung, um dieses bedeutende Forschungsgebiet weiter zu entwickeln.