ROLE OF FATTY ACID DESATURASE IN THE DISTRIBUTION OF PICOCYANOBACTERIA IN THE GLOBAL OCEAN (Q3171627): Difference between revisions
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ROLE OF FATTY ACID DESATURASE IN THE DISTRIBUTION OF PICOCYANOBACTERIA IN THE GLOBAL OCEAN | |||
Revision as of 03:30, 9 October 2021
Project Q3171627 in Spain
| Language | Label | Description | Also known as |
|---|---|---|---|
| English | ROLE OF FATTY ACID DESATURASE IN THE DISTRIBUTION OF PICOCYANOBACTERIA IN THE GLOBAL OCEAN |
Project Q3171627 in Spain |
Statements
121,000.0 Euro
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242,000.0 Euro
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50.0 percent
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1 January 2019
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31 December 2021
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FUNDACION AZTI ¿ AZTI FUNDAZIOA
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48076
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EL PROYECTO CYADES REVISITARA EL ENIGMA DE LA DISTRIBUCION DE LAS CIANOBACTERIAS MARINAS (SYNECHOCOCCUS Y PROCHLOROCOCCUS) EN EL OCEANO GLOBAL. ESTOS MICROORGANISMOS SON DOS DE LOS FOTOTROFOS MAS ABUNDANTES EN EL PLANETA, Y LLEVAN A CABO ALREDEDOR DEL 25% DE LA FIJACION GLOBAL DE CARBONO. POR LO TANTO, LA COMPRENSION DE LOS MECANISMOS MOLECULARES Y FISIOLOGICOS QUE DETERMINAN SU ADAPTACION A DIFERENTES NICHOS AMBIENTALES ES DE GRAN IMPORTANCIA DE CARA A PREDECIR SU FUTURA CONTRIBUCION A LA FIJACION DE CARBONO EN EL CONTEXTO DE CAMBIO GLOBAL. SYNECHOCOCCUS Y PROCHLOROCOCCUS ESTAN PRESENTES PRINCIPALMENTE EN OCEANOS TROPICALES Y TEMPLADOS, PERO AMBOS ESTAN GENERALMENTE AUSENTES EN AGUAS MARINAS POLARES, APARENTEMENTE LIMITADOS POR LAS PERSISTENTES BAJAS TEMPERATURAS. SIN EMBARGO, SORPRENDENTEMENTE, LAS CIANOBACTERIAS PUEDEN PROLIFERAR CON EXITO EN SISTEMAS POLARES DE AGUA DULCE, COMO EN RIOS O LAGOS ANTARTICOS. UNA DE LAS RESPUESTAS FISIOLOGICAS MAS CONOCIDAS EN LA RESPUESTA DE LOS MICROORGANISMOS A LA EXPOSICION A TEMPERATURAS FRIAS SON LAS TRANSICIONES DE FASE EN LOS LIPIDOS DE MEMBRANA. LOS CAMBIOS EN LA FLUIDEZ DE LAS MEMBRANAS AFECTAN DE MANERA IMPORTANTE A LA ACTIVIDAD DE LAS PROTEINAS DE MEMBRANA Y, POR LO TANTO, A PROCESOS CLAVE COMO LA FOTOSINTESIS O EL TRANSPORTE DE ELECTRONES DE LA CADENA RESPIRATORIA. EN CIANOBACTERIAS, UNA ESTRATEGIA PRINCIPAL PARA COMPENSAR LA PERDIDA DE FLUIDEZ DE LA MEMBRANA AL DISMINUIR LA TEMPERATURA ES LA DESATURACION DE ACIDOS MEDIANTE DESATURASAS. ESTAS ENZIMAS INTRODUCEN DOBLES ENLACES EN POSICIONES ESPECIFICAS DE LAS CADENAS DE ACIDOS GRASOS PARA PRODUCIR MONO- O POLIINSATURACIONES. SE HA DEMOSTRADO QUE DISTINTAS DESATURASAS DE MEMBRANA TIENEN UN PAPEL IMPORTANTE EN LA ADAPTACION AL FRIO EN CIANOBACTERIAS DE AGUA DULCE, PERO PRACTICAMENTE NO SE CONOCE NADA SOBRE LA FUNCIONALIDAD DE LAS DESATURASAS EN CIANOBACTERIAS MARINAS. EN BASE A RESULTADOS PRELIMINARES DEL EQUIPO DE INVESTIGACION, LA HIPOTESIS DE CYADES ES QUE LA COMPOSICION GENETICA DE LAS DESATURASAS EN DIFERENTES LINAJES DE CIANOBACTERIAS MARINAS ES DETERMINANTE PARA DELINEAR SUS NICHOS TERMOHALINOS EN EL OCEANO. COMO LAS DESATURASAS ESTAN POTENCIALMENTE INVOLUCRADAS TANTO EN LA RESPUESTA AL ENFRIAMIENTO COMO A CAMBIOS EN SALINIDAD, AMBOS FACTORES PODRIAN ESTAR INTERACCIONANDO EN LA CAPACIDAD DE LAS CIANOBACTERIAS PARA CRECER EN AGUAS POLARES. POR LO TANTO, EN CYADES, ABORDAREMOS EL OBJETIVO DE EXPLORAR LA DISTRIBUCION Y LA FUNCIONALIDAD DE DIFERENTES DESATURASAS DE CIANOBACTERIAS MARINAS Y COMPRENDER SU PAPEL EN LA ADAPTACION AL NICHO TERMOHALINO DE SYNECHOCOCCUS Y PROCHLOROCOCCUS EN EL OCEANO. CON ESTE OBJETIVO, COMBINAREMOS ANALISIS METAGENOMICOS DE GENES DE DESATURASAS EN EL OCEANO GLOBAL, ANALISIS FISIOLOGICOS Y BIOFISICOS EN ESTUDIOS EXPERIMENTALES CON CEPAS DE CIANOBACTERIAS MODELO, TECNICAS DE INGENIERIA GENETICA Y MODELIZACION DE NICHOS ECOLOGICOS. SE ESPERA QUE LOS RESULTADOS DE ESTE PROYECTO SEAN CLAVE PARA (I) DESVELAR LA ADAPTACION FISIOLOGICA DE SYNECHOCOCCUS Y PROCHLOROCCUS A DIFERENTES LATITUDES Y/O PROFUNDIDADES EN LA COLUMNA DE AGUA, Y (II) ARROJAR LUZ SOBRE EL ENIGMA DE SU AUSENCIA EN LOS OCEANOS POLARES. (Spanish)
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THE PROJECT CYADES WILL REVISIT THE LONG-STANDING UNRESOLVED ENIGMA OF THE DISTRIBUTION OF CYANOBACTERIA IN THE OCEAN. SYNECHOCOCCUS AND PROCHLOROCOCCUS ARE TWO OF THE MOST ABUNDANT PHOTOTROPHS ON EARTH, ACCOUNTING FOR ABOUT 25% OF GLOBAL CARBON FIXATION. THEREFORE, UNDERSTANDING THE MOLECULAR AND PHYSIOLOGICAL TRAITS THAT DETERMINE THE ADAPTATION OF THESE KEY MICROORGANISMS TO DIFFERENT MARINE ENVIRONMENTAL NICHES IS OF GREAT IMPORTANCE FOR PREDICTING THEIR FUTURE CONTRIBUTION TO CARBON FIXATION IN A GLOBAL CHANGE SCENARIO. WHILE MARINE SYNECHOCOCCUS AND PROCHLOROCOCCUS ARE MAINLY PRESENT IN THE TROPICAL AND TEMPERATE OCEANS, BOTH ARE ABSENT OR RARE IN POLAR MARINE WATERS, IN WHAT SEEMS A STRONG LIMITATION BY PERMANENT LOW TEMPERATURES. HOWEVER, SURPRISINGLY, CYANOBACTERIA CAN SUCCESSFULLY PROLIFERATE IN FRESHWATER POLAR SYSTEMS SUCH AS RIVERS OR ANTARCTIC LAKES. WHEN CONSIDERING STRATEGIES OF COLD-TEMPERATURE ACCLIMATION, ONE OF THE MOST WELL-RECOGNIZED PHYSIOLOGICAL RESPONSES IS THE CHANGE IN PHASE TRANSITION OF CELLULAR MEMBRANE LIPIDS, WHICH IMPACT THE ACTIVITY OF MEMBRANE PROTEINS, AND THEREFORE, IMPORTANT PROCESSES SUCH AS PHOTOSYNTHESIS OR THE RESPIRATORY ELECTRON TRANSPORT. IN CYANOBACTERIA, A MAJOR STRATEGY TO COMPENSATE FOR THE LOSS OF MEMBRANE FLUIDITY AS TEMPERATURE DECREASES IS THE DESATURATION OF FATTY ACIDS THROUGH MEMBRANE-BOUND DESATURASES. THESE ENZYMES INTRODUCE DOUBLE BONDS INTO SPECIFIC POSITIONS OF FATTY ACYL CHAINS TO PRODUCE MONOUNSATURATED OR POLYUNSATURATED FATTY ACIDS. REMARKABLY, THE GENETIC COMPOSITION OF MEMBRANE DESATURASES SEEMS TO HAVE A PROMINENT ROLE IN THE COLD-ADAPTATION IN FRESHWATER CYANOBACTERIA, BUT VIRTUALLY NOTHING IS KNOWN ABOUT THE FUNCTIONALITY OF MARINE CYANOBACTERIAL DESATURASES. BASED ON SOME PRELIMINARY RESULTS OF THE RESEARCH TEAM, THE HYPOTHESIS OF CYADES IS THAT THE GENETIC COMPOSITION OF DESATURASES IN DIFFERENT MARINE CYANOBACTERIAL LINEAGES ARE DETERMINANT IN DELINEATING THEIR ENVIRONMENTAL THERMOHALINE NICHES IN THE OCEAN. AS DESATURASES ARE INVOLVED IN THE RESPONSE TO CHILLING AND CHANGES IN SALINITY, BOTH FACTORS MAY BE ACTUALLY INTERACTING IN DETERMINING THE ABILITY OF CYANOBACTERIA TO GROW IN POLAR WATERS. THUS, IN THIS PROJECT, WE WILL ADDRESS THE OBJECTIVE OF EXPLORING THE DISTRIBUTION AND FUNCTIONALITY OF DIFFERENT MARINE CYANOBACTERIAL DESATURASES AND UNDERSTAND THEIR ROLE IN THE ENVIRONMENTAL NICHE ADAPTATION OF SYNECHOCOCCUS AND PROCHLOROCOCCUS IN THE OCEAN. TOWARDS THIS AIM, WE WILL COMBINE HIGH-THROUGHPUT ANALYSIS OF GLOBAL OCEAN METAGENOMIC DATASETS, PHYSIOLOGICAL AND BIOPHYSICAL ANALYSES IN EXPERIMENTAL STUDIES WITH CYANOBACTERIAL MODEL STRAINS, GENETIC ENGINEERING AND ECOLOGICAL NICHE MODELING. THE EXPECTED RESULTS OF THIS PROJECT WILL BE KEY TO (I) UNVEIL THE PHYSIOLOGICAL ADAPTATION OF SYNECHOCOCCUS AND PROCHLOROCCUS TO DIFFERENT LATITUDINAL NICHES AND/OR DEPTHS ALONG THE WATER COLUMN, AND (II) SHED LIGHT INTO THE ENIGMA OF THEIR ABSENCE IN POLAR OCEANS. (English)
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Sukarrieta
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Identifiers
RTI2018-100690-B-I00
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