Siderophore mediated iron acquisition of psychrophilic Antarctic marine bacteria
铁载体介导嗜冷南极海洋细菌的铁获取
基本信息
- 批准号:442928823
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Infrastructure Priority Programmes
- 财政年份:2020
- 资助国家:德国
- 起止时间:2019-12-31 至 2023-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Iron is a highly limited resource in large areas of the Southern Ocean. To compete for the limited and often localized influx of iron, bacteria have developed various biochemical strategies to capture iron and transport it into the cell. The aim of this project is to purify and structurally identify bacterially produced iron ligands, so called siderophores, of a phylogenetic spectrum of cultivable psychrophilic Antarctic marine bacteria obtained from divergent Antarctic environments. A consequential objective is then to correlate iron uptake by different siderophores among these bacteria with environmental parameters (iron stress, carbon availability, salinity and temperature). With this approach, we will unravel the spectrum of iron binding ligands used by Antarctic bacteria and ultimately contribute to a better understanding of microbial adaptations to the extreme environments of the SO.Specifically, 384 bacterial isolates obtained from the Southern Ocean will be cultured under growth regimes reflecting iron depletion. Indicator assays in combination with voltammetry and mass spectrometry will be used to detect siderophores in the bacterial supernatants and cell pellets. This approach will allow us to differentiate siderophore types across cultivable bacterial lineages of Antarctic origin and/or their original habitats. We will structurally elucidate novel siderophores by NMR and MS and purify these and known siderophores for reference standards used for quantitative analyses and experimental determination of physicochemical characteristics. One major aim is to characterize diffusion and adsorption traits for different siderophore types under conditions representative of SO habitats. We will study how environmental parameters (temperature, salinity) influence the iron capturing performance and diffusive losses for each ligand type. These general siderophore characteristics will be used to interpret results from experiments testing bacterial growth and siderophore production dependent on a range of temperature, salinity and ice regimes. This study will ultimately improve existing cellular iron uptake models, increase our knowledge of iron uptake strategies of psychrophilic bacteria and ultimately contribute to a better process understanding of the microbially driven Antarctic iron cycle, therefore addressing several of the central criteria of the DFG SPP call.
在南大洋地区,铁是高度有限的资源。为了争夺铁的有限且经常局部的铁,细菌已开发出各种生化策略来捕获铁并将其运输到细胞中。该项目的目的是净化和结构鉴定细菌产生的铁配体(所谓的铁载体),这些配体是从分子南极环境中获得的可栽培精神嗜好的南极海洋细菌的系统发育光谱。然后,一个结果是将这些细菌中不同铁载体吸收的铁吸收与环境参数(铁应力,碳的可用性,盐度和温度)相关联。通过这种方法,我们将阐明南极细菌使用的铁结合配体的光谱,并最终有助于更好地理解微生物对SO的极端环境的适应性。特别是在反映铁枯竭的生长方案下,从南方海洋中获得的384个细菌分离株将被培养。与伏安法和质谱法结合的指标分析将用于检测细菌上清液和细胞颗粒中的铁载体。这种方法将使我们能够区分南极起源和/或其原始栖息地的可栽培细菌谱系的铁载体类型。我们将通过NMR和MS在结构上阐明新的铁载体,并净化这些和已知的铁载体,以供用于定量分析和实验性化学特征的参考标准。一个主要目的是表征在代表SO栖息地的条件下,不同铁载体类型的扩散和吸附性状。我们将研究环境参数(温度,盐度)如何影响每种配体类型的铁捕获性能和扩散损失。这些一般的铁载体特征将用于解释实验测试细菌生长和铁载体产生的结果,取决于温度,盐度和冰块的范围。这项研究最终将改善现有的细胞铁摄取模型,提高我们对精神细菌的铁吸收策略的了解,并最终有助于更好地理解微生物驱动的南极铁循环,从而解决DFG SPP呼叫的几个中心标准。
项目成果
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