Isolierung und Charakterisierung neuartiger azidophiler Archaea

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Johannes Gescher; Professorin Dr. Alice C. McHardy
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 252014092

Es ist das Ziel dieses Vorhabens die Funktionsweise erst kürzlich entdeckter aber bis dato unkultivierbarer Archaea zu verstehen. Dabei soll eine Verständnisstufe erreicht werden, die eine Kultivierung dieser Organismen in Reinkultur ermöglichen soll. Im Fokus dieses beantragten Vorhabens stehen azidophile Nanoorganismen , genannt ARMAN, sowie Organismen der vor kurzem entdeckten Aciduliprofundum/Methanomissiliicoccus Gruppe. ARMAN haben nur 2% des Zellvolumens und der Ribosomenzahl einer E. coli Zelle. Die Zellen leben frei und sind nicht direkt mit anderen Wirtsorganismen verbunden. Ihr Genom ist nur 1 Mbp groß. Es ist bisher unbekannt, mit welcher Form des Stoffwechsels ARMAN ihre Zellfunktionen unterhalten. Diese Archaea haben das Potential ausgezeichnete Modellorganismen für das Studium von Minimalorganismen zu werden und könnten uns ermöglichen zu verstehen, über welche Zellfunktionen frei lebende Organismen verfügen müssen. Aciduliprofundum boonei wurde kürzlich als ein ubiquitär verbreiteter Eisenreduzierer an Tiefsee-Hydrothermalgebieten entdeckt. Methanomassiliicoccus luminyensis ist der erste isolierte Vertreter methanogener Thermoplasmatales und wurde aus menschlichen Faeces-Proben isoliert. Wir konnten im anoxischen Kern eines acidophilen Biofilms Organismen entdecken, deren 16S rRNA nur 84% Übereinstimmung zu A. boonei bzw. M. luminyensis zeigt. Keine anderen kultivierten Archaea sind näher mit den von uns gefundenen Organismen verwandt. Somit ist es sehr wahrscheinlich, dass diese neuartigen Archaea eine Vielzahl vollkommen anderer Charakteristika aufweisen. Im Falle der ARMAN haben von uns in Anreicherung gebrachte Vertreter eine 16S rRNA Übereinstimmung von 98%. Wir sind momentan die einzige Arbeitsgruppe, die eine Anreicherungskultur von ARMAN führen kann. Um die ökologischen Nischen und physiologischen Fähigkeiten dieser neuartigen Archaea zu erforschen, möchten wir mikrobiologische Anreicherungs-, Isolierungs- und Charakterisierungstechniken mit biochemischen und bioinformatischen Analysen kombinieren. Die Kombination dieser Techniken wird es uns ermöglichen unser Verständnis über die Archaea maßgeblich zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen