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Alkaline Phosphatase functionality and utilisation in Alteromonas mediterranea
Katharina Klaushofer
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Molecular Microbiology, Microbial Ecology and Immunobiology
Betreuer*in
Federico Baltar Gonzalez
DOI
10.25365/thesis.73736
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30908.24986.116540-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Alkalische Phosphatasen zählen zu den wichtigsten Enzymen, die die Regeneration von Phosphat aus gelösten organischen Stoffen im Meer antreiben. Insbesondere in Regionen mit niedrigen Phosphatkonzentrationen, sind sie essenziell für marine Mikroben, um Phosphorlimitierung zu umgehen. Verschiedene Enzyme sind an der Phosphatase Aktivität mitbeteiligt, jedoch sind deren Regulation und Charakteristiken sowie ihre Verbreitung und Funktionalität innerhalb der mikrobiellen Gemeinschaft noch kaum verstanden. Hier haben wir untersucht, wie Phosphorlimitierung und verschiedene organische Phosphorsubstrate die Phosphomono-, -di- und -triesterase Aktivität von Alteromonas mediterranea beeinflussen. Bisherige Studien zu Phosphatase Aktivität fokussierten sich hauptsächlich auf Phosphomonoesterase. Wir zeigen, dass Phosphomono- und -diesterase Aktivitäten in einem ähnlichen Bereich liegen, aber unterschiedliche kinetische Eigenschaften aufweisen, insbesondere unter Phosphorstress. Phosphotriesterase Aktivität wurde in allen Kulturen gemessen, obwohl Alteromonas mediterranea keine annotierten Phosphotriesterasen besitzt. Dies bestätigt Studien von Srivastava (2021) die zeigten, dass phoA promiskuitive Phosphotriesterase Aktivität aufweist. Niedrige Phosphomono-, -di- und -triesterase Aktivitäten wurden trotz ausreichender Phosphatmenge und unabhängig vom jeweiligen Phosphorsubstrat beobachtet. Dies deutet darauf hin, dass bestimmte Isoenzyme, wie zum Beispiel PafA, als konstitutive alkalische Phosphatasen funktionieren, die es Bakterien ermöglichen, organisch gebundene Phosphorsubstrate konstant zu hydrolysieren und eine energieaufwendige Phosphatstress-Reaktion zu umgehen (Lidbury et al., 2022). Zusammengenommen zeigen unsere Ergebnisse, dass gemessene enzymatische Aktivitäten von unterschiedlichen Enzymen ausgehen, die zusammenarbeiten und es Mikroben ermöglichen, vielfältige ökologische Strategien zu verfolgen, die an wechselnde Umweltbedingungen angepasst werden können. Es bedarf weiterer Studien, um unser Verständnis über die Remineralisierung von gelöstem organischem Phosphor und dessen Auswirkungen auf den Phosphorkreislauf und andere biogeochemische Stoffflüsse zu verbessern.
Abstract
(Englisch)
Alkaline phosphatases are the main enzymes driving the regeneration of phosphate from organic matter in the ocean. Especially in regions where inorganic phosphate is low, they are crucial for marine microbes to overcome P-limitation. Multiple enzymes contribute to alkaline phosphatase activity, but their regulation and characteristics, as well as their distribution and functionality within the microbial community remain poorly understood. Here, we investigated how P-limitation and varying organic P-substrates affect phosphomono-, -di- and -triesterase activity in Alteromonas mediterranea. Previously, most studies focused on phosphomonoesterase when assessing phosphatase activity. We demonstrate that phosphomono- and diesterase activities were within a similar range, but displayed distinct kinetic characteristics, particularly under P-stress. Phosphotriesterase activity was detected in all cultures, despite the absence of annotated phosphotriesterases in Alteromonas mediterranea. This supports findings by Srivastava (2021) which showed that an alkaline phosphatase (PhoA) from Alteromonas mediterranea exhibits promiscuous phosphotriesterase activity. Low levels of phosphomono-, -di- and -triesterase activity were observed despite the presence of sufficient phosphate, regardless of the P-substrate. This implies that specific isozymes, such as PafA, function as constitutive phosphatases, enabling bacteria to constantly hydrolyse dissolved organic phosphorus and avoid an energy-costly phosphate-stress response. Our results suggest that measured alkaline phosphatase activity in cultures as well as in the environment originates from multiple enzymes that function together and provide microbes with diverse ecological strategies that can be adapted to changing environmental conditions. Further studies are necessary to improve our understanding on phosphate remineralisation and its implications on the phosphorus cycle and other biogeochemical fluxes.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Phosphatase organischer Phosphor Enzym-Kinetik mariner Phosphorzyklus mikrobielle Ozeanographie
Schlagwörter
(Englisch)
phosphatase organic phosphorus enzyme kinetics marine phosphorus cycle marine microbiology
Autor*innen
Katharina Klaushofer
Haupttitel (Englisch)
Alkaline Phosphatase functionality and utilisation in Alteromonas mediterranea
Paralleltitel (Deutsch)
Funktionalität und Verwendung alkalischer Phosphatasen in Alteromonas mediterranea
Publikationsjahr
2023
Umfangsangabe
32 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Federico Baltar Gonzalez
AC Nummer
AC16872717
Utheses ID
67272
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |