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Vesicular mechanisms of carbon fixation in calcifying cells of marine animals

Projektbeschreibung

Die vesikulären Mechanismen in Meerestierzellen erklären

Durch die Biomineralisierung entsteht CaCO3, das sich auf die Geologie und den Kohlenstoffkreislauf der Erde auswirkt. Durch Kalkbildner im Meer bilden sich Biominerale, indem aus Ca2+ im Meerwasser und metabolischem CO2 CaCO3 synthetisiert wird. Über die Regulierung der Karbonatchemie in kalkbildenden Vesikeln ist jedoch wenig bekannt. Über das EU-finanzierte Projekt CarboCell sollen die komplexen Mechanismen der vesikulären Kalkbildung bestimmt und erklärt werden. Aufbauend auf einzigartigen methodischen Kenntnissen werden die Forschenden die Zellphysiologie der kalkbildenden Systeme untersuchen. Herzstück der Forschung sind dabei Larven essbarer Seeigel als solider Modellorganismus, mit dem die intrazelluläre CaCO3-Bildung veranschaulicht werden kann. Die Mechanismen der vesikulären Kalkbildung werden in drei zentralen Bereichen analysiert: Karbonatchemie, Eisen-/CO2-Transportmechanismen und vesikuläre Volumenregulierung und dessen Austausch.

Ziel

The process of biomineralization has profound impacts on the geology of our planet and is an integral part of the global carbon cycle by generating large amounts of CaCO3 bound in coral reefs, chalk mountains and deep sea sediments. Mounting evidence demonstrate that many marine calcifiers generate biominerals by the intracellular formation of CaCO3 from seawater Ca2+ and metabolic CO2. To date, the underlying mechanisms that control the carbonate chemistry in calcifying vesicles are unknown which however will provide ground-breaking insights into a biological process that is capable of transforming a metabolic waste product - CO2 - into a versatile construction material.
In the past 5 years my group has developed a unique methodological expertise to study the cellular physiology of calcifying systems. Building on this expertise CarboCell will tackle the important but challenging task to identify and understand the mechanisms of vesicular calcification. The sea urchin larva will serve as a powerful model organism, that represents a prime example for the intracellular formation of CaCO3 and which allows us to employ specifically targeted molecular perturbations in combination with sub-cellular ion and pH recordings. CarboCell will take a stepwise strategy to systematically examine the mechanisms of vesicular calcification on the three main core subjects- carbonate chemistry (WP1), ion/CO2 transport mechanisms (WP2) and vesicular volume regulation and trafficking (WP3).
CarboCell will provide a deep mechanistic understanding of the calcification process with strong implications for explaining and predicting responses of marine calcifiers to the global phenomenon of ocean acidification. More importantly, knowledge about the mechanisms that allow organisms to transform CO2 into a construction material will pave the ground for novel, biology-inspired solutions of CO2 capture and utilization – a basic science approach at the core of twenty-first century concerns.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

Schlüsselbegriffe

Programm/Programme

Thema/Themen

Finanzierungsplan

HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants

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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung

(öffnet in neuem Fenster) ERC-2022-COG

Alle im Rahmen dieser Aufforderung zur Einreichung von Vorschlägen finanzierten Projekte anzeigen

Gastgebende Einrichtung

CHRISTIAN-ALBRECHTS-UNIVERSITAET ZU KIEL
Netto-EU-Beitrag
€ 2 000 000,00
Adresse
OLSHAUSENSTRASSE 40
24118 Kiel
Deutschland
Region
Schleswig-Holstein Schleswig-Holstein Kiel, Kreisfreie Stadt
Aktivitätstyp
Higher or Secondary Education Establishments
Links
Gesamtkosten
€ 2 000 000,00

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