Erforschung des marinen Biotinkreislaufs - von mikrobiellen Interaktionen zu mikrobiellen Gemeinschaften

• Antragsteller: Dr. Gerrit Wienhausen
• Fachliche Zuordnung: Mikrobielle Ökologie und Angewandte Mikrobiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550295176

Biotin ist ein unverzichtbares Coenzym, das an wesentlichen Stoffwechselreaktionen beteiligt und daher für alle lebenden Organismen lebenswichtig ist. Da viele Organismen Biotin nicht selbst synthetisieren können, ist dessen Vorkommen im marinen Ökosystem von entscheidender Bedeutung. Wir stellen daher die Hypothese auf, dass einzelne Biotin produzierende und Desthiobiotin nutzende Bakterien aktiv Biotin mit den sie umgebenden Mikroben austauschen und somit ein integraler Bestandteil des marinen Biotin-Zyklus sind. In verschiedenen marinen Ökosystemen sind die Desthiobiotin-Konzentrationen nachweislich höher als die von Biotin. Gleichzeitig macht der Anteil der Desthiobiotin verwertenden kultivierten Bakterien bis zu 20 % aus. Bis heute gibt es keine klare Erklärung dafür, warum der Vorläufer von Biotin in der Meeresumwelt in so hohen Konzentrationen vorkommt und warum so viele Meeresbakterien ausschließlich bioB kodieren, während der übrige Biotin-Biosyntheseweg fehlt. Verschiedene Hinweise deuten jedoch darauf hin, dass Eisen für die Biosynthese von Biotin von entscheidender Bedeutung ist und dass es direkt mit der Freisetzung von Desthiobiotin verbunden ist. Daher stellen wir die Hypothese auf, dass die Verfügbarkeit von Eisen einen direkten Einfluss auf die Umwandlung von Desthiobiotin in Biotin hat und dass Eisenmangel zu einer hohen Freisetzung von Desthiobiotin führen kann. Durch Kultivierungsversuche mit chemischen und molekularbiologischen Methoden wollen wir dieser Frage nachgehen. Unterschiedliche bakterielle taxonomische Gruppen weisen variable Biotin-Biosynthesefähigkeiten auf. Daher ist es wahrscheinlich, dass es im Laufe der Zeit innerhalb der Bakterioplankton-Gemeinschaft zu einer gleichzeitigen Verschiebung der bakteriellen Biotinproduzenten und -verbraucher kommt. Folglich stellen wir die Hypothese auf, dass die Sukzession der marinen Bakterioplanktonpopulationen zu einer Veränderung der Biotin- und Desthiobiotin-Konzentrationen führt. Wir möchten daher dieses Muster untersuchen, indem wir ein Mesokosmen-Experiment durchführen und eine neue Methode zum Nachweis von B-Vitaminen sowie eine gleichzeitige Metagenomanalyse der prokaryotischen Gemeinschaft anwenden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen