Heme uptake by marine bacteria: A molecular-level study of an oceanic iron recycling pathway

海洋细菌吸收血红素:海洋铁循环途径的分子水平研究

基本信息

项目摘要

Understanding the mechanisms of assimilation of nutrients by marine microorganisms is important to marine science, especially for the micronutrient iron (Fe), which is often present in limiting concentrations in marine surface waters. Much of the Fe is ocean water is complexed to organic ligands and recent studies have examined the capabilities of marine bacteria to assimilate these different forms of Fe. One potential source of Fe is through the assimilation of heme, a Fe-containing biochemical, and it has been recently shown that marine bacteria have transport systems for heme uptake. This project is therefore aimed at examining if Fe is assimilated as heme and whether this is an important pathway for iron accumulation by marine microorganisms. The potential for heme uptake will be examined in laboratory culture studies. Genetic tools and manipulations will be used to identify the uptake mechanisms, demonstrate their activity and show whether this is an important assimilation pathway. These approaches will also be used to examine the extent of this pathway in natural marine microbial communities.This proposal will integrate its activities with the NSF-funded Center for Ocean Science Education Excellence - California (COSEE CA) and with Scripps Educational Alliances to extend the research impact to K-12 public education. A Research Experiences for Teachers relationship has already been established through these interactions with teachers at University City High School in San Diego. This research will also support for a graduate student whose PhD thesis will focus on this research. The scientific broader impacts of this research relate to understanding the ocean biogeochemistry of Fe and the chemical-biological linkages, and the role of limiting nutrients on the global biogeochemistry of the ocean.
了解海洋微生物吸收养分的机制对于海洋科学很重要,特别是对于微量营养素铁(FE),通常以海洋地表水的极限浓度存在。 FE的大部分是海水与有机配体复合,最近的研究检查了海洋细菌吸收这些不同形式的FE的能力。 FE的一种潜在来源是通过血红素(一种含有FE的生化性化学物质)的同化,最近已显示海洋细菌具有血红素摄取的运输系统。因此,该项目的目的是检查FE是否被同化为血红素,以及这是否是海洋微生物累积铁的重要途径。血红素摄取的潜力将在实验室文化研究中检查。遗传工具和操纵将用于识别摄取机制,证明其活性并证明这是否是重要的同化途径。这些方法还将用于检查自然海洋微生物社区中这种途径的程度。该提案将将其活动与NSF资助的海洋科学教育中心卓越中心(CASEE CA)(COSEE CA)以及SCRIPPS教育联盟相结合,以将研究影响扩展到K-12公共教育。通过与圣地亚哥大学高中的教师的这些互动,已经建立了教师关系的研究经验。这项研究还将支持博士学位论文将重点关注这项研究的研究生。这项研究的科学广泛影响涉及了解FE的海洋生物地球化学和化学生物学联系,以及限制营养物质对全球海洋生物地球化学的作用。

项目成果

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