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NITROGEN FIXATION FACILITATED BY HOPANOID PRODUCTION IN MARINE CYANOBACTERIAL DIAZOTROPHS

Descrizione del progetto

Esplorare il ruolo della produzione di opanoidi nei cianobatteri diazotrofi marini

I cianobatteri marini sono essenziali per la crescita del fitoplancton, svolgendo sia la fotosintesi ossigenica che la fissazione dell’azoto. Negli ambienti tossici, i cianobatteri diazotrofi hanno adattato strategie come la formazione di cellule specializzate o la segregazione temporale della fissazione dell’azoto e della fotosintesi. Tuttavia, questi non spiegano come i cianobatteri che non formano etero-cisti impediscano la diffusione dell’ossigeno attraverso le membrane cellulari. Gli studi indicano che gli opanoidi prodotti nei cianobatteri che non formano etero-cisti possono agire come barriere all’ossigeno per facilitare la fissazione dell’azoto, ma i meccanismi non sono chiari. Sostenuto dal programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto NITROHOP studierà se la produzione di opanoidi promuove la fissazione dell’azoto nei cianobatteri diazotrofi marini. Utilizzando la reazione a catena della polimerasi quantitativa e la microscopia a forza atomica, si analizzerà l’espressione genica e le caratteristiche della membrana lipidica per determinare la relazione tra la sintesi degli opanoidi e la fissazione dell’azoto.

Obiettivo

The bioavailability of nitrogen (N) is critical for phytoplankton growth, affecting global primary production and CO2 sequestration. Biological dinitrogen (N2) fixation, catalysed by the enzyme nitrogenase, converts N2 into bioavailable forms like ammonia. This process is strictly anaerobic, as nitrogenase is inactivated by oxygen (O2). Cyanobacteria, the primary oceanic N2 fixers, face the challenge of conducting both oxygenic photosynthesis and N2 fixation in an oxic environment. To overcome this, marine cyanobacterial diazotrophs employ various strategies, such as forming specialised cells or segregating nitrogen fixation and photosynthesis temporally and spatially. However, these methods do not address how non-heterocyst-forming cyanobacteria prevent O2 diffusion through cell membranes. Recent studies suggest that hopanoids, lipids that may act as O2 barriers, are present in non-heterocyst-forming cyanobacteria, potentially aiding N2 fixation in oxygen-rich waters. Hopanoids help maintain membrane stability and reduce permeability to O2. Despite the documentation of hopanoid production in nitrogen-fixing cyanobacteria, its role in facilitating N2 fixation remains unclear. To shed light on this, the NITROHOP project aims to investigate whether hopanoid production supports N2 fixation in marine cyanobacterial diazotrophs. By using quantitative PCR and atomic force microscopy NITROHOP will explore the temporal relationship between hopanoid synthesis and nitrogen fixation, examining gene expression and lipid membrane characteristics. This will be tested in three different cyanobacteria diazotrophs: UCYN-A, Crocosphaera, and Trichodesmium, differentiating their ecological strategies to perform both processes over day-night cycles. This research will will answer a long-standing question about the mechanisms enabling the process of oxygen diffusion and their role on marine nitrogen fixation in oxygenated environments.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

AGENCIA ESTATAL CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES CIENTIFICAS
Contributo netto dell'UE
€ 194 074,56
Indirizzo
CALLE SERRANO 117
28006 Madrid
Spagna
Regione
Comunidad de Madrid Comunidad de Madrid Madrid
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)