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Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry

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Ein neuer Ansatz für die Ökosystembewertung 

Zu bewerten wie sich Nährstoffe durch ein Ökosystem bewegen ist sehr komplex, doch ein ausgeklügeltes Verfahren zur Beurteilung von Isotopen in Proteinen könnte Licht auf den ozeanischen Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf werfen.

Klimawandel und Umwelt

Stickstofffixierung ist die wichtigste Quelle für Stickstoff im offenen Meer und ein entscheidender Faktor für die Primärproduktion an der Basis der Nahrungskette. Dies wiederum ist mit dem Austausch von Kohlendioxid zwischen der Atmosphäre und dem Meer verbunden, wo dieser während der Biomasseerzeugung verbraucht und bei der Atmung emittiert wird. Eisen kann ein limitierender Nährstoff für die Stickstoff-Fixierung und / oder Primärproduktion sein und wird auf dem offenen Meer in erster Linie durch Staubabscheidung geliefert. Als Ausdruck der erhöhten Versteppung und Veränderung der Landnutzung, ist die globale Staubabsetzung daher von internationalem Interesse. Das EU-finanzierte Projekt PROTEON (Proteomic approaches to assess the oceanic nitrogen biogeochemistry) hat einen einzigartigen Durchsatzansatz entwickelt, um die metabolische Aktivität der Organismen mit ihrer Identität in einer gegebenen Probe zu verknüpfen. Die Analyse basiert auf natürlichen Kohlenstoff- (und Stickstoff-) Isotopen. die in den Proteinen in einem Ökosystem vorkommen. Es wurden zwei Bakterienkulturen verwendet, um das Hochdurchsatzverfahren zu entwickeln, das noch an einer Probe von einem meromiktischen See getestet werden muss (ein See mit Schichten, die sich nicht vermischen). Die Vorarbeiten an der mikrobiellen Gemeinschaft und dem Schwefelkreislauf des Sees wurde in der Zeitschrift Geobiologie veröffentlicht. Die Technik, Protein stable isotope fingerprinting (P-SIF), wurde für Kohlenstoffisotope entwickelt. Die Einzelheiten der Arbeit wurden in der Peer-Review-Zeitschrift Analytical Chemistry veröffentlicht. Stickstoffisotope erwiesen sich als problematisch, aber die Arbeit wird fortgesetzt, um die technischen Probleme zu lösen. Die Proteinextraktion aus Meerwasser steht ebenfalls auf der Tagesordnung und die Forscher arbeiten an der Erhöhung der Proteinmenge, die in P-SIF für die weitere Auflösung eingegeben wird und um Proben aus dem tropischen Nordatlantik die auf einer Forschungsfahrt gesammelt wurden, zu analysieren. Die Proben wurden auf einer Forschungsfahrt zwischen Guadeloupe (Französisch-Westindien) und den Kapverdischen Inseln (Westafrika ) gesammelt und Teilproben wurden in Bezug auf Primärproduktion der Masse und N2-Fixierraten und der vorherrschenden N2-fixierenden Gemeinschaft analysiert. Diese Experimente wurden zusammen mit Messungen von Staub / Aerosoldicke durchgeführt und ermöglichen einen indirekten Vergleich der N2-Fixierraten mit dem projizierten Staubeintrag in den tropischen Nordatlantik. Die P-SIF-Technik, die im Rahmen von PROTEON entwickelt wurde, wird ein wertvolles Werkzeug für die Beurteilung des Zusammenhangs zwischen marinen Mikroorganismen und ihrer Rolle im Ökosystem darstellen. Sie werden das Studium von bisher unbekannten Mikroben ermöglichen, die für das Verständnis der biogeochemischen Prozesse in der Umwelt von entscheidender Bedeutung sein könnten und möglicherweise zur Beurteilung der Veränderungen der Landnutzung beitragen.

Schlüsselbegriffe

Ökosystem, ozeanischer Kohlenstoff, Stickstoffkreislauf, Staubabscheidung, meromiktisch, Schwefelzyklus, PROTEON, Protein-stabiler Isotopen-Fingerabdruck, Diazotrophie 

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