FunCON:
Kohlenstoffsequestrierung in A-Auflösung - CONCENTRATE
- Laufzeit:
- 01.10.2025 - 30.06.2029
- Gesamtkoordination:
- Universität Greifswald
- Projektleitung (IOW):
- Isabell Klawonn
- Finanzierung:
- DFG - Deutsche Forschungsgemeinschaft
- Forschungsbereich:
- Projektpartner:
Meeresalgen wandeln jährlich etwa fünfmal so viel Kohlendioxid in Polysaccharide (Glykane) um, wie die Menschheit durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe ausstößt. Bakterien verfügen über Tausende von Enzymen, die diese Glykane abbauen und den gebundenen Kohlenstoff wieder in Kohlendioxid umwandeln. Überraschenderweise finden wir jedoch enorme Mengen von Glykanen, die sich in den Weltmeeren ansammeln, was darauf hindeutet, dass es unbekannte Faktoren gibt, die Glykanstrukturen stabilisieren. Solange die Biosynthese von Glykanen den Abbau übersteigt, wird Kohlenstoff in den Ozeanen gespeichert, und zwar sowohl auf kurzfristigen (Tage) als auch auf langfristigen (geologischen) Zeitskalen. Dieser grundlegende marine Prozess, der als Kohlenstoffsequestrierung bezeichnet wird, reguliert die Menge an Kohlendioxid in der Atmosphäre und trägt zu einem stabilen Klima bei. Unsere bisherigen Arbeiten deuten darauf hin, dass unbekannte Faktoren verhindern, dass marine Bakterien Glykane vollständig zu Kohlendioxid abbauen und so die Kohlenstoffspeicherung im Meer fördern. Um diese Faktoren zu ermitteln, die den mikrobiellen Abbau von Glykanen einschränken, schlagen wir den TRR CONCENTRATE vor, in dem wir „Reagenzglas“-Experimente und Umweltmessungen mit Bakterien, Pilzen, Algen und ihren Glykanen und Proteinen durchführen werden. Unser Hauptziel ist es, mechanistisch zu verstehen, wie marine Mikroorganismen interagieren und Kohlenstoff in Form von Glykanen gebunden wird, wobei wir uns auf relevante Prozesse mit einer Auflösung von etwa einem Nanometer (Ångström) konzentrieren. Wir werden uns auf proteinbasierte Mechanismen konzentrieren, die mit Glykanen spezifisch interagieren. Wir werden die Wechselwirkung der Glykane mit den aktiven Zentren der Enzyme mit hoher Auflösung untersuchen. Unser Ziel ist es, die unbekannten biotischen und abiotischen Faktoren zu entschlüsseln, die Glykane gegen den Abbau stabil machen. Wir konzentrieren uns auf den sonnenexponierten Oberflächenozean als primären Hotspot der Glykanbiosynthese in Algen. Die Zeitskalen der Glykanstabilität, die wir untersuchen, reichen von Tagen bis zu Jahren, um den Beitrag der verschiedenen Faktoren zu bewerten. Ziel des TRR 420 ist es, die Komplexität der Glykanbindung im Ozean zu entschlüsseln und die zugrundeliegenden Prozesse zu verstehen, die das Gleichgewicht zwischen Abbau und Bindung steuern. Die Entdeckung unbekannter Wirkmechanismen, die Glykane vor dem Abbau schützen, wird zu einem besseren Verständnis der Funktionsweise der Ozeane führen und möglicherweise wichtige Erkenntnisse liefern, um dem Anstieg des Kohlendioxidgehalts in der Atmosphäre entgegenzuwirken. Durch den Wechsel zwischen Reagenzglas und Meer werden die Zyklen der Glykansynthese und des mikrobiellen Abbaus iterativ entkoppelt. Dadurch können wir mechanistische Details des Zusammenspiels zwischen organismischen und molekularen Prozessen im marinen Kohlenstoffzyklus bis zur Ångström-Auflösung entschlüsseln.