ROLE OF FATTY ACID DESATURASE IN THE DISTRIBUTION OF PICOCYANOBACTERIA IN THE GLOBAL OCEAN (Q3171627): Difference between revisions
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ROLLE DER FETTSÄUREDESATURASE BEI DER VERTEILUNG VON PICOCYANOBACTERIA IM GLOBALEN OZEAN | |||||||||||||||
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DAS PROJEKT CYADES WIRD DAS ENIGMA DER VERTEILUNG VON MEERESCYANOBAKTERIEN (SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS) IM GLOBALEN OZEAN ÜBERPRÜFEN. DIESE MIKROORGANISMEN SIND ZWEI DER AM HÄUFIGSTEN VORKOMMENDEN PHOTOTROPHEN AUF DEM PLANETEN, UND SIE FÜHREN ETWA 25 % DER GLOBALEN KOHLENSTOFFFIXIERUNG DURCH. DAHER IST DAS VERSTÄNDNIS DER MOLEKULAREN UND PHYSIOLOGISCHEN MECHANISMEN, DIE IHRE ANPASSUNG AN VERSCHIEDENE UMWELTNISCHEN BESTIMMEN, VON GROSSER BEDEUTUNG, UM IHREN KÜNFTIGEN BEITRAG ZUR KOHLENSTOFFFIXIERUNG IM KONTEXT DES GLOBALEN WANDELS VORHERZUSAGEN. SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS SIND VOR ALLEM IN TROPISCHEN UND GEMÄSSIGTEN OZEANEN VORHANDEN, ABER BEIDE SIND IM ALLGEMEINEN IN POLAREN MEERESGEWÄSSERN FEHLEN, DIE OFFENBAR DURCH ANHALTENDE TIEFTEMPERATUREN BEGRENZT SIND. ÜBERRASCHENDERWEISE KÖNNEN CYANOBAKTERIEN JEDOCH ERFOLGREICH IN SÜSSWASSERPOLARSYSTEMEN WIE FLÜSSEN ODER ANTARKTISCHEN SEEN WACHSEN. EINE DER BEKANNTESTEN PHYSIOLOGISCHEN REAKTIONEN AUF DIE REAKTION VON MIKROORGANISMEN AUF DIE EXPOSITION GEGENÜBER KALTEN TEMPERATUREN SIND PHASENÜBERGÄNGE IN MEMBRANLIPIDEN. VERÄNDERUNGEN DER MEMBRANFLÜSSIGKEIT BEEINFLUSSEN MASSGEBLICH DIE AKTIVITÄT VON MEMBRANPROTEINEN UND DAMIT WICHTIGE PROZESSE WIE DIE PHOTOSYNTHESE ODER DEN TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DER ATMUNGSKETTE. IN CYANOBAKTERIEN IST DIE ENTSÄTTIGUNG VON SÄUREN MITTELS DESATURASE EINE HAUPTSTRATEGIE, UM DEN VERLUST DER FLUIDITÄT DER MEMBRAN DURCH VERRINGERUNG DER TEMPERATUR ZU KOMPENSIEREN. DIESE ENZYME FÜHREN DOPPELBINDUNGEN IN BESTIMMTEN POSITIONEN VON FETTSÄURENKETTEN EIN, UM MONO- ODER POLIINSATURATIONEN ZU PRODUZIEREN. ES HAT SICH GEZEIGT, DASS VERSCHIEDENE MEMBRANENTATURASE EINE WICHTIGE ROLLE BEI DER ANPASSUNG AN DIE KÄLTE IN SÜSSWASSER-CYANOBAKTERIEN SPIELEN, ABER PRAKTISCH NICHTS ÜBER DIE FUNKTIONALITÄT DER DESATURASE IN MARINEN CYANOBAKTERIEN BEKANNT IST. BASIEREND AUF VORLÄUFIGEN ERGEBNISSEN DES FORSCHUNGSTEAMS IST DIE HYPOTHESE VON CYADES, DASS DIE GENETISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER DESATURASE IN VERSCHIEDENEN LINIEN VON MARINEN CYANOBAKTERIEN ENTSCHEIDEND FÜR DIE ABGRENZUNG IHRER THERMOHALINISCHEN NISCHEN IM OZEAN IST. DA DESATURASE SOWOHL AN DER REAKTION AUF DIE KÜHLUNG ALS AUCH AN VERÄNDERUNGEN DES SALZGEHALTS BETEILIGT IST, KÖNNEN BEIDE FAKTOREN IN DER FÄHIGKEIT VON CYANOBAKTERIEN, IN POLAREN GEWÄSSERN ZU WACHSEN, INTERAGIEREN. DAHER WERDEN WIR BEI CYADES DAS ZIEL VERFOLGEN, DIE VERTEILUNG UND FUNKTIONALITÄT DER VERSCHIEDENEN MARINEN CYANOBAKTERIEN DESATURASE ZU ERFORSCHEN UND IHRE ROLLE IN DER ANPASSUNG AN DIE THERMOHALINE NISCHE VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS IM OZEAN ZU VERSTEHEN. MIT DIESEM ZIEL KOMBINIEREN WIR METAGENOMICOS ANALYSE VON DESATURASEGENEN IM GLOBALEN OZEAN, PHYSIOLOGISCHE UND BIOPHYSIKALISCHE ANALYSEN IN EXPERIMENTELLEN STUDIEN MIT STÄMMEN VON MODELLCYANOBAKTERIEN, GENTECHNIK UND MODELLIERUNG ÖKOLOGISCHER NISCHEN. DIE ERGEBNISSE DIESES PROJEKTS WERDEN VORAUSSICHTLICH VON ENTSCHEIDENDER BEDEUTUNG SEIN, UM (I) DIE PHYSIOLOGISCHE ANPASSUNG VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCCUS AN VERSCHIEDENE BREITEN UND/ODER TIEFEN IN DER WASSERSÄULE ZU ENTHÜLLEN UND (II) DAS ENIGMA IHRER ABWESENHEIT IN DEN POLAREN OZEANEN ZU BELEUCHTEN. (German) | |||||||||||||||
| Property / summary: DAS PROJEKT CYADES WIRD DAS ENIGMA DER VERTEILUNG VON MEERESCYANOBAKTERIEN (SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS) IM GLOBALEN OZEAN ÜBERPRÜFEN. DIESE MIKROORGANISMEN SIND ZWEI DER AM HÄUFIGSTEN VORKOMMENDEN PHOTOTROPHEN AUF DEM PLANETEN, UND SIE FÜHREN ETWA 25 % DER GLOBALEN KOHLENSTOFFFIXIERUNG DURCH. DAHER IST DAS VERSTÄNDNIS DER MOLEKULAREN UND PHYSIOLOGISCHEN MECHANISMEN, DIE IHRE ANPASSUNG AN VERSCHIEDENE UMWELTNISCHEN BESTIMMEN, VON GROSSER BEDEUTUNG, UM IHREN KÜNFTIGEN BEITRAG ZUR KOHLENSTOFFFIXIERUNG IM KONTEXT DES GLOBALEN WANDELS VORHERZUSAGEN. SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS SIND VOR ALLEM IN TROPISCHEN UND GEMÄSSIGTEN OZEANEN VORHANDEN, ABER BEIDE SIND IM ALLGEMEINEN IN POLAREN MEERESGEWÄSSERN FEHLEN, DIE OFFENBAR DURCH ANHALTENDE TIEFTEMPERATUREN BEGRENZT SIND. ÜBERRASCHENDERWEISE KÖNNEN CYANOBAKTERIEN JEDOCH ERFOLGREICH IN SÜSSWASSERPOLARSYSTEMEN WIE FLÜSSEN ODER ANTARKTISCHEN SEEN WACHSEN. EINE DER BEKANNTESTEN PHYSIOLOGISCHEN REAKTIONEN AUF DIE REAKTION VON MIKROORGANISMEN AUF DIE EXPOSITION GEGENÜBER KALTEN TEMPERATUREN SIND PHASENÜBERGÄNGE IN MEMBRANLIPIDEN. VERÄNDERUNGEN DER MEMBRANFLÜSSIGKEIT BEEINFLUSSEN MASSGEBLICH DIE AKTIVITÄT VON MEMBRANPROTEINEN UND DAMIT WICHTIGE PROZESSE WIE DIE PHOTOSYNTHESE ODER DEN TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DER ATMUNGSKETTE. IN CYANOBAKTERIEN IST DIE ENTSÄTTIGUNG VON SÄUREN MITTELS DESATURASE EINE HAUPTSTRATEGIE, UM DEN VERLUST DER FLUIDITÄT DER MEMBRAN DURCH VERRINGERUNG DER TEMPERATUR ZU KOMPENSIEREN. DIESE ENZYME FÜHREN DOPPELBINDUNGEN IN BESTIMMTEN POSITIONEN VON FETTSÄURENKETTEN EIN, UM MONO- ODER POLIINSATURATIONEN ZU PRODUZIEREN. ES HAT SICH GEZEIGT, DASS VERSCHIEDENE MEMBRANENTATURASE EINE WICHTIGE ROLLE BEI DER ANPASSUNG AN DIE KÄLTE IN SÜSSWASSER-CYANOBAKTERIEN SPIELEN, ABER PRAKTISCH NICHTS ÜBER DIE FUNKTIONALITÄT DER DESATURASE IN MARINEN CYANOBAKTERIEN BEKANNT IST. BASIEREND AUF VORLÄUFIGEN ERGEBNISSEN DES FORSCHUNGSTEAMS IST DIE HYPOTHESE VON CYADES, DASS DIE GENETISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER DESATURASE IN VERSCHIEDENEN LINIEN VON MARINEN CYANOBAKTERIEN ENTSCHEIDEND FÜR DIE ABGRENZUNG IHRER THERMOHALINISCHEN NISCHEN IM OZEAN IST. DA DESATURASE SOWOHL AN DER REAKTION AUF DIE KÜHLUNG ALS AUCH AN VERÄNDERUNGEN DES SALZGEHALTS BETEILIGT IST, KÖNNEN BEIDE FAKTOREN IN DER FÄHIGKEIT VON CYANOBAKTERIEN, IN POLAREN GEWÄSSERN ZU WACHSEN, INTERAGIEREN. DAHER WERDEN WIR BEI CYADES DAS ZIEL VERFOLGEN, DIE VERTEILUNG UND FUNKTIONALITÄT DER VERSCHIEDENEN MARINEN CYANOBAKTERIEN DESATURASE ZU ERFORSCHEN UND IHRE ROLLE IN DER ANPASSUNG AN DIE THERMOHALINE NISCHE VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS IM OZEAN ZU VERSTEHEN. MIT DIESEM ZIEL KOMBINIEREN WIR METAGENOMICOS ANALYSE VON DESATURASEGENEN IM GLOBALEN OZEAN, PHYSIOLOGISCHE UND BIOPHYSIKALISCHE ANALYSEN IN EXPERIMENTELLEN STUDIEN MIT STÄMMEN VON MODELLCYANOBAKTERIEN, GENTECHNIK UND MODELLIERUNG ÖKOLOGISCHER NISCHEN. DIE ERGEBNISSE DIESES PROJEKTS WERDEN VORAUSSICHTLICH VON ENTSCHEIDENDER BEDEUTUNG SEIN, UM (I) DIE PHYSIOLOGISCHE ANPASSUNG VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCCUS AN VERSCHIEDENE BREITEN UND/ODER TIEFEN IN DER WASSERSÄULE ZU ENTHÜLLEN UND (II) DAS ENIGMA IHRER ABWESENHEIT IN DEN POLAREN OZEANEN ZU BELEUCHTEN. (German) / rank | |||||||||||||||
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| Property / summary: DAS PROJEKT CYADES WIRD DAS ENIGMA DER VERTEILUNG VON MEERESCYANOBAKTERIEN (SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS) IM GLOBALEN OZEAN ÜBERPRÜFEN. DIESE MIKROORGANISMEN SIND ZWEI DER AM HÄUFIGSTEN VORKOMMENDEN PHOTOTROPHEN AUF DEM PLANETEN, UND SIE FÜHREN ETWA 25 % DER GLOBALEN KOHLENSTOFFFIXIERUNG DURCH. DAHER IST DAS VERSTÄNDNIS DER MOLEKULAREN UND PHYSIOLOGISCHEN MECHANISMEN, DIE IHRE ANPASSUNG AN VERSCHIEDENE UMWELTNISCHEN BESTIMMEN, VON GROSSER BEDEUTUNG, UM IHREN KÜNFTIGEN BEITRAG ZUR KOHLENSTOFFFIXIERUNG IM KONTEXT DES GLOBALEN WANDELS VORHERZUSAGEN. SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS SIND VOR ALLEM IN TROPISCHEN UND GEMÄSSIGTEN OZEANEN VORHANDEN, ABER BEIDE SIND IM ALLGEMEINEN IN POLAREN MEERESGEWÄSSERN FEHLEN, DIE OFFENBAR DURCH ANHALTENDE TIEFTEMPERATUREN BEGRENZT SIND. ÜBERRASCHENDERWEISE KÖNNEN CYANOBAKTERIEN JEDOCH ERFOLGREICH IN SÜSSWASSERPOLARSYSTEMEN WIE FLÜSSEN ODER ANTARKTISCHEN SEEN WACHSEN. EINE DER BEKANNTESTEN PHYSIOLOGISCHEN REAKTIONEN AUF DIE REAKTION VON MIKROORGANISMEN AUF DIE EXPOSITION GEGENÜBER KALTEN TEMPERATUREN SIND PHASENÜBERGÄNGE IN MEMBRANLIPIDEN. VERÄNDERUNGEN DER MEMBRANFLÜSSIGKEIT BEEINFLUSSEN MASSGEBLICH DIE AKTIVITÄT VON MEMBRANPROTEINEN UND DAMIT WICHTIGE PROZESSE WIE DIE PHOTOSYNTHESE ODER DEN TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DER ATMUNGSKETTE. IN CYANOBAKTERIEN IST DIE ENTSÄTTIGUNG VON SÄUREN MITTELS DESATURASE EINE HAUPTSTRATEGIE, UM DEN VERLUST DER FLUIDITÄT DER MEMBRAN DURCH VERRINGERUNG DER TEMPERATUR ZU KOMPENSIEREN. DIESE ENZYME FÜHREN DOPPELBINDUNGEN IN BESTIMMTEN POSITIONEN VON FETTSÄURENKETTEN EIN, UM MONO- ODER POLIINSATURATIONEN ZU PRODUZIEREN. ES HAT SICH GEZEIGT, DASS VERSCHIEDENE MEMBRANENTATURASE EINE WICHTIGE ROLLE BEI DER ANPASSUNG AN DIE KÄLTE IN SÜSSWASSER-CYANOBAKTERIEN SPIELEN, ABER PRAKTISCH NICHTS ÜBER DIE FUNKTIONALITÄT DER DESATURASE IN MARINEN CYANOBAKTERIEN BEKANNT IST. BASIEREND AUF VORLÄUFIGEN ERGEBNISSEN DES FORSCHUNGSTEAMS IST DIE HYPOTHESE VON CYADES, DASS DIE GENETISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER DESATURASE IN VERSCHIEDENEN LINIEN VON MARINEN CYANOBAKTERIEN ENTSCHEIDEND FÜR DIE ABGRENZUNG IHRER THERMOHALINISCHEN NISCHEN IM OZEAN IST. DA DESATURASE SOWOHL AN DER REAKTION AUF DIE KÜHLUNG ALS AUCH AN VERÄNDERUNGEN DES SALZGEHALTS BETEILIGT IST, KÖNNEN BEIDE FAKTOREN IN DER FÄHIGKEIT VON CYANOBAKTERIEN, IN POLAREN GEWÄSSERN ZU WACHSEN, INTERAGIEREN. DAHER WERDEN WIR BEI CYADES DAS ZIEL VERFOLGEN, DIE VERTEILUNG UND FUNKTIONALITÄT DER VERSCHIEDENEN MARINEN CYANOBAKTERIEN DESATURASE ZU ERFORSCHEN UND IHRE ROLLE IN DER ANPASSUNG AN DIE THERMOHALINE NISCHE VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS IM OZEAN ZU VERSTEHEN. MIT DIESEM ZIEL KOMBINIEREN WIR METAGENOMICOS ANALYSE VON DESATURASEGENEN IM GLOBALEN OZEAN, PHYSIOLOGISCHE UND BIOPHYSIKALISCHE ANALYSEN IN EXPERIMENTELLEN STUDIEN MIT STÄMMEN VON MODELLCYANOBAKTERIEN, GENTECHNIK UND MODELLIERUNG ÖKOLOGISCHER NISCHEN. DIE ERGEBNISSE DIESES PROJEKTS WERDEN VORAUSSICHTLICH VON ENTSCHEIDENDER BEDEUTUNG SEIN, UM (I) DIE PHYSIOLOGISCHE ANPASSUNG VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCCUS AN VERSCHIEDENE BREITEN UND/ODER TIEFEN IN DER WASSERSÄULE ZU ENTHÜLLEN UND (II) DAS ENIGMA IHRER ABWESENHEIT IN DEN POLAREN OZEANEN ZU BELEUCHTEN. (German) / qualifier | |||||||||||||||
point in time: 9 December 2021
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Revision as of 14:09, 9 December 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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43°23'39.16"N, 2°41'49.56"W
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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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LE PROJET CYADES RÉEXAMINERA L’ENIGMA DE LA RÉPARTITION DES CYANOBACTÉRIES MARINES (SYNECHOCOCCUS ET PROCHLOROCOCCUS) DANS L’OCÉAN MONDIAL. CES MICRO-ORGANISMES SONT DEUX DES PHOTOTROPHES LES PLUS ABONDANTES DE LA PLANÈTE, ET ILS RÉALISENT ENVIRON 25 % DE LA FIXATION GLOBALE DU CARBONE. PAR CONSÉQUENT, LA COMPRÉHENSION DES MÉCANISMES MOLÉCULAIRES ET PHYSIOLOGIQUES QUI DÉTERMINENT LEUR ADAPTATION À DIFFÉRENTES NICHES ENVIRONNEMENTALES EST D’UNE GRANDE IMPORTANCE POUR PRÉDIRE LEUR CONTRIBUTION FUTURE À LA FIXATION DU CARBONE DANS LE CONTEXTE DU CHANGEMENT GLOBAL. SYNECHOCOCCUS ET PROCHLOROCOCCUS SONT PRINCIPALEMENT PRÉSENTS DANS LES OCÉANS TROPICAUX ET TEMPÉRÉS, MAIS LES DEUX SONT GÉNÉRALEMENT ABSENTS DANS LES EAUX MARINES POLAIRES, APPAREMMENT LIMITÉS PAR DES TEMPÉRATURES BASSES PERSISTANTES. ÉTONNAMMENT, CEPENDANT, LES CYANOBACTÉRIES PEUVENT PROLIFÉRER AVEC SUCCÈS DANS LES SYSTÈMES POLAIRES D’EAU DOUCE, COMME LES RIVIÈRES OU LES LACS ANTARCTIQUES. L’UNE DES RÉPONSES PHYSIOLOGIQUES LES PLUS CONNUES DANS LA RÉPONSE DES MICRO-ORGANISMES À L’EXPOSITION AUX TEMPÉRATURES FROIDES EST LA TRANSITION DE PHASE DANS LES LIPIDES MEMBRANAIRES. LES MODIFICATIONS DE LA FLUIDITÉ MEMBRANAIRE AFFECTENT DE MANIÈRE SIGNIFICATIVE L’ACTIVITÉ DES PROTÉINES MEMBRANAIRES ET DONC DES PROCESSUS CLÉS TELS QUE LA PHOTOSYNTHÈSE OU LE TRANSPORT D’ÉLECTRONS DANS LA CHAÎNE RESPIRATOIRE. DANS LES CYANOBACTÉRIES, UNE STRATÉGIE PRINCIPALE POUR COMPENSER LA PERTE DE FLUIDITÉ DE LA MEMBRANE EN DIMINUANT LA TEMPÉRATURE EST LA DÉSATURATION DES ACIDES PAR LA DÉSATURASE. CES ENZYMES INTRODUISENT DES LIAISONS DOUBLES DANS DES POSITIONS SPÉCIFIQUES DE CHAÎNES D’ACIDES GRAS POUR PRODUIRE DES MONO- OU POLIINSATURATIONS. IL A ÉTÉ DÉMONTRÉ QUE DIFFÉRENTES DESATURASES MEMBRANAIRES JOUENT UN RÔLE IMPORTANT DANS L’ADAPTATION AU FROID DANS LES CYANOBACTÉRIES D’EAU DOUCE, MAIS PRATIQUEMENT RIEN N’EST CONNU SUR LA FONCTIONNALITÉ DE LA DÉSATURASE DANS LES CYANOBACTÉRIES MARINES. D’APRÈS LES RÉSULTATS PRÉLIMINAIRES DE L’ÉQUIPE DE RECHERCHE, L’HYPOTHÈSE DE CYADES EST QUE LA COMPOSITION GÉNÉTIQUE DE LA DÉSATURASE DANS DIFFÉRENTES LIGNÉES DE CYANOBACTÉRIES MARINES EST DÉTERMINANTE POUR DÉLIMITER LEURS NICHES THERMOHALINES DANS L’OCÉAN. COMME LA DÉSATURASE EST POTENTIELLEMENT IMPLIQUÉE DANS LA RÉPONSE AU REFROIDISSEMENT ET DANS LES CHANGEMENTS DANS LA SALINITÉ, LES DEUX FACTEURS PEUVENT INTERAGIR DANS LA CAPACITÉ DES CYANOBACTÉRIES À CROÎTRE DANS LES EAUX POLAIRES. PAR CONSÉQUENT, À CYADES, NOUS ABORDERONS L’OBJECTIF D’EXPLORER LA DISTRIBUTION ET LA FONCTIONNALITÉ DES DIFFÉRENTES CYANOBACTÉRIES DESATURASES MARINES ET DE COMPRENDRE LEUR RÔLE DANS L’ADAPTATION À LA NICHE THERMOHALINE DE SYNECHOCOCCUS ET PROCHLOROCOCCUS DANS L’OCÉAN. DANS CE BUT, NOUS ALLONS COMBINER L’ANALYSE METAGENOMICOS DES GÈNES DESATURASES DANS L’OCÉAN GLOBAL, L’ANALYSE PHYSIOLOGIQUE ET BIOPHYSIQUE DANS DES ÉTUDES EXPÉRIMENTALES AVEC DES SOUCHES DE CYANOBACTÉRIES MODÈLES, DES TECHNIQUES DE GÉNIE GÉNÉTIQUE ET LA MODÉLISATION DE NICHES ÉCOLOGIQUES. LES RÉSULTATS DE CE PROJET DEVRAIENT ÊTRE ESSENTIELS POUR (I) RÉVÉLER L’ADAPTATION PHYSIOLOGIQUE DE SYNECHOCOCCUS ET PROCHLOROCCUS À DIFFÉRENTES LATITUDES ET/OU PROFONDEURS DANS LA COLONNE D’EAU, ET (II) ÉCLAIRER L’ENIGMA DE LEUR ABSENCE DANS LES OCÉANS POLAIRES. (French)
4 December 2021
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DAS PROJEKT CYADES WIRD DAS ENIGMA DER VERTEILUNG VON MEERESCYANOBAKTERIEN (SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS) IM GLOBALEN OZEAN ÜBERPRÜFEN. DIESE MIKROORGANISMEN SIND ZWEI DER AM HÄUFIGSTEN VORKOMMENDEN PHOTOTROPHEN AUF DEM PLANETEN, UND SIE FÜHREN ETWA 25 % DER GLOBALEN KOHLENSTOFFFIXIERUNG DURCH. DAHER IST DAS VERSTÄNDNIS DER MOLEKULAREN UND PHYSIOLOGISCHEN MECHANISMEN, DIE IHRE ANPASSUNG AN VERSCHIEDENE UMWELTNISCHEN BESTIMMEN, VON GROSSER BEDEUTUNG, UM IHREN KÜNFTIGEN BEITRAG ZUR KOHLENSTOFFFIXIERUNG IM KONTEXT DES GLOBALEN WANDELS VORHERZUSAGEN. SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS SIND VOR ALLEM IN TROPISCHEN UND GEMÄSSIGTEN OZEANEN VORHANDEN, ABER BEIDE SIND IM ALLGEMEINEN IN POLAREN MEERESGEWÄSSERN FEHLEN, DIE OFFENBAR DURCH ANHALTENDE TIEFTEMPERATUREN BEGRENZT SIND. ÜBERRASCHENDERWEISE KÖNNEN CYANOBAKTERIEN JEDOCH ERFOLGREICH IN SÜSSWASSERPOLARSYSTEMEN WIE FLÜSSEN ODER ANTARKTISCHEN SEEN WACHSEN. EINE DER BEKANNTESTEN PHYSIOLOGISCHEN REAKTIONEN AUF DIE REAKTION VON MIKROORGANISMEN AUF DIE EXPOSITION GEGENÜBER KALTEN TEMPERATUREN SIND PHASENÜBERGÄNGE IN MEMBRANLIPIDEN. VERÄNDERUNGEN DER MEMBRANFLÜSSIGKEIT BEEINFLUSSEN MASSGEBLICH DIE AKTIVITÄT VON MEMBRANPROTEINEN UND DAMIT WICHTIGE PROZESSE WIE DIE PHOTOSYNTHESE ODER DEN TRANSPORT VON ELEKTRONEN IN DER ATMUNGSKETTE. IN CYANOBAKTERIEN IST DIE ENTSÄTTIGUNG VON SÄUREN MITTELS DESATURASE EINE HAUPTSTRATEGIE, UM DEN VERLUST DER FLUIDITÄT DER MEMBRAN DURCH VERRINGERUNG DER TEMPERATUR ZU KOMPENSIEREN. DIESE ENZYME FÜHREN DOPPELBINDUNGEN IN BESTIMMTEN POSITIONEN VON FETTSÄURENKETTEN EIN, UM MONO- ODER POLIINSATURATIONEN ZU PRODUZIEREN. ES HAT SICH GEZEIGT, DASS VERSCHIEDENE MEMBRANENTATURASE EINE WICHTIGE ROLLE BEI DER ANPASSUNG AN DIE KÄLTE IN SÜSSWASSER-CYANOBAKTERIEN SPIELEN, ABER PRAKTISCH NICHTS ÜBER DIE FUNKTIONALITÄT DER DESATURASE IN MARINEN CYANOBAKTERIEN BEKANNT IST. BASIEREND AUF VORLÄUFIGEN ERGEBNISSEN DES FORSCHUNGSTEAMS IST DIE HYPOTHESE VON CYADES, DASS DIE GENETISCHE ZUSAMMENSETZUNG DER DESATURASE IN VERSCHIEDENEN LINIEN VON MARINEN CYANOBAKTERIEN ENTSCHEIDEND FÜR DIE ABGRENZUNG IHRER THERMOHALINISCHEN NISCHEN IM OZEAN IST. DA DESATURASE SOWOHL AN DER REAKTION AUF DIE KÜHLUNG ALS AUCH AN VERÄNDERUNGEN DES SALZGEHALTS BETEILIGT IST, KÖNNEN BEIDE FAKTOREN IN DER FÄHIGKEIT VON CYANOBAKTERIEN, IN POLAREN GEWÄSSERN ZU WACHSEN, INTERAGIEREN. DAHER WERDEN WIR BEI CYADES DAS ZIEL VERFOLGEN, DIE VERTEILUNG UND FUNKTIONALITÄT DER VERSCHIEDENEN MARINEN CYANOBAKTERIEN DESATURASE ZU ERFORSCHEN UND IHRE ROLLE IN DER ANPASSUNG AN DIE THERMOHALINE NISCHE VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCOCCUS IM OZEAN ZU VERSTEHEN. MIT DIESEM ZIEL KOMBINIEREN WIR METAGENOMICOS ANALYSE VON DESATURASEGENEN IM GLOBALEN OZEAN, PHYSIOLOGISCHE UND BIOPHYSIKALISCHE ANALYSEN IN EXPERIMENTELLEN STUDIEN MIT STÄMMEN VON MODELLCYANOBAKTERIEN, GENTECHNIK UND MODELLIERUNG ÖKOLOGISCHER NISCHEN. DIE ERGEBNISSE DIESES PROJEKTS WERDEN VORAUSSICHTLICH VON ENTSCHEIDENDER BEDEUTUNG SEIN, UM (I) DIE PHYSIOLOGISCHE ANPASSUNG VON SYNECHOCOCCUS UND PROCHLOROCCUS AN VERSCHIEDENE BREITEN UND/ODER TIEFEN IN DER WASSERSÄULE ZU ENTHÜLLEN UND (II) DAS ENIGMA IHRER ABWESENHEIT IN DEN POLAREN OZEANEN ZU BELEUCHTEN. (German)
9 December 2021
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Sukarrieta
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Identifiers
RTI2018-100690-B-I00
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