Polysaccharide utilization mechanisms under permanent low-temperature conditions in the Southern Ocean

• Main Author: Dürwald, Alexandra
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: English
• Published: 2021
• Subjects: Polysaccharide; Antarktis; Pseudoalteromonas; ddc:570; Southern Ocean; Antarktis*
• Online Access: https://epub.ub.uni-greifswald.de/frontdoor/index/index/docId/5603; https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:9-opus-56038; https://epub.ub.uni-greifswald.de/files/5603/DissertationDuerwald.pdf

Bakterien sind die diversesten Organismen auf der Welt. Obwohl eine Vielzahl an Bakterienarten bekannt ist, so sind doch die meisten Arten bisher unerforscht. Dies liegt unter anderem daran, dass die Mehrheit der Bakterien nicht kultivierbar ist. Gerade bei marinen Vertretern gilt die Kultivierung als besonders herausfordernd. Viele dieser Bakterien ernähren sich hauptsächlich von organischen Kohlenstoffverbindungen. Dabei stellen Algenbiomassen die größte Nährstoffquelle dieser heterotrophen Bakterien dar. Algen bestehen zu 70% aus Polysacchariden, die von den Bakterien verwertet werden können. Dazu benötigen die Bakterien eine entsprechende Enzymausstattung die meist zusammenhängend in Polysaccharide Utilization Loci (PUL) genomisch codiert ist. In dieser Arbeit wurde das im Antarktischen Ozean isolierte Modelbakterium Pseudoalteromonas distincta ANT/505, auf die Ausbildung von Membranstrukturen hinsichtlich des Polysaccharidabbaus untersucht. Viele marine Bakterien produzieren Membranausstülpungen wie Membranvesikel (MV) oder Anhänge (VC). Die Funktion dieser zellulären Strukturen ist weitestgehend unbekannt. In dieser Studie wurden P. distincta Zellen auf Alginat, Pektin und Pepton kultiviert und subzelluläre Proteomanalysen durchgeführt. Über mikroskopische Verfahren konnte gezeigt werden, dass die Bildung der MV und VC von der äußeren Membran ausgeht und unabhängig von der Nährstoffquelle und Wachstumsphase ist. Proteine, die für den Transport und den initialen Abbau von Polysacchariden verantwortlich sind, konnten in den MV und VC verstärkt detektiert werden. Zusätzlich wurden unter allen Bedingungen zwei alkalische Phosphatasen in den MV und VC abundant nachgewiesen. Die Ergebnisse zeigen eine kontinuierliche Bildung dieser Enzyme, welche in einer Phosphat-limitierenden Umgebung von Vorteil sein kann. Die verstärkte Abundanz von CAZymes, Transportern und alkalischen Phosphatasen deutet darauf hin, dass es in der Zelle eine Sortierung dieser in die MV und VC gibt. Die Membranausstülpungen führen zu einer ...