Projektbeschreibung
Erklärung der zellulären Mechanismen der Kleptoplastie
Metazoen sind genau wie Meeresnacktschnecken dazu in der Lage, über lange Zeiträume hinweg Chloroplasten aus Algen zu sequestrieren (ein Vorgang namens Kleptoplastie), trotz der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies. Allerdings ist nur wenig darüber bekannt, wie der Stoffwechsel einer tierischen Zelle das Organell der Alge einbindet und welche Vorteile der Wirt davon hat. Das EU-finanzierte Projekt KleptoSlug wird die zellulären Mechanismen der Sequestrierung und die Aufrechterhaltung funktioneller Chloroplasten innerhalb von Metazoenzellen untersuchen, um die Vorteile zu bestimmen, die der Wirt von der Beherbergung von Kleptoplastiden hat. Das Projekt wird vielfältige Tier-Algen-Assoziationen bezüglich ihrer Reaktion auf die Einbindung von Chloroplasten und ihrer Fähigkeit, die Wechselbeziehung aufrechtzuerhalten, vergleichen, den Einfluss der Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies betrachten und den Beitrag von durch Photosynthese entstandenen Verbindungen auf die Physiologie des Wirts untersuchen.
Ziel
Rationale: Photosynthesis is almost exclusively restricted to algae and plants, with the exception of some protozoans, flatworms and marine slugs that acquire chloroplasts from algae. In metazoans, the capacity to incorporate functional chloroplasts (kleptoplasty) for long periods of time has only been described in sacoglossan sea slugs. Some species retain kleptoplasts photosynthetically active for several months that persist without access to algal gene products and despite the release of potentially dangerous metabolites, including reactive oxygen species (ROS). While kleptoplasty is intriguing from an evolutionary perspective, there are many unresolved questions on how the algal organelle is incorporated into the metabolism of an animal cell and what the host-associated benefits are. Aim: This proposal will unravel the cellular mechanisms supporting the sequestration and maintenance of functional chloroplasts inside metazoan cells and determine the host benefits of harboring kleptoplasts. Approach: The expertise in keeping a variety of species will form the backbone of my state-of-the-art experimental strategy, comparing a wide range of different animal-alga associations in their response to chloroplast incorporation and variable ability to functionally maintain them. Lipidomic and transcriptomic analyses will unravel in a comparative approach the species-specific maintenance strategies underlying kleptoplasty. In addition, the impact of cytotoxic compounds produced by active kleptoplasts and in particular ROS production and scavenging will be explore. Finally, I will determine the fate of inorganic carbon and nitrogen to explore the contribution of photosynthesis-derived compounds to the physiology of the host. Impact: This analysis will resolve some of the long-standing questions regarding the maintenance of photosynthetically active chloroplasts in animal cells and produce crucial insights about long-term kleptoplasty in sacoglossan sea slugs.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
3810-193 Aveiro
Portugal