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Vergleichende Genomanalyse von Eisen- und Mangan präzipitierenden Bakterien

Eisen und Mangan sind zwei häufig auf der Erde vorkommende Metalle (Monsen, 1988, Strecker, 1929). Durch Verwitterungsprozesse oder auch Plattentektonik kommt es zur Ausscheidung von Eisen- (Fe) und Mangan-Ionen (Mn) in umliegende Gewässer oder Boden. Durch Oxidierung mit Sauerstoff kommt es zur Bildung von Eisen- oder Mangan Hydroxiden bzw. Oxiden. Diese Oxidation kann sowohl anorganischen als auch biotisch durch Mikroorganismen erfolgen. Die hieran beteiligten Bakterien werden als Eisen- oxidierende (FeOB) oder Mangan- oxidierende Bakterien (MnOB) bezeichnet. Die Organismen mit der Fähigkeit, Eisen(II)- und Mangan(II)-Ionen zu unlöslichen Biomineralen zu oxidieren (Spiro et al., 2010, Geszvain et al., 2012, Kappler et al., 2005) weisen eine große Biodiversität auf. So sind sie phylogenetisch sowohl Gram positiven als auch Gram negativen Gattungen zu zuordnen und sind ubiquitär in verschiedenen Habitaten (See-, Ozean-, Flusswasser, Boden etc.) verbreitet. Trotz vieler umfassender Studien ist die physiologische Funktion der Eisen- und Manganoxidation durch diese Mikroorganismen ist bis heute noch nicht umfassend geklärt.

Um die Rolle und Mechanismen der Eisen- und Manganoxidation besser zu verstehen, sollen sequenzierte und annotierte Genome verschiedenen FeOB und MnOB verglichen werden, um gemeinsame Gene und ggf. Genmarker für Eisen- und Mangan- präzipitierenden Organismen zu detektieren.  Es sollen mögliche Gene vorgeschlagen werden, die an der Ausbildung von biogenen Hydroxiden/ Oxiden beteiligt sind und die Effekte von FeOB und MnOB auf den Eisen- und Mangankreislauf diskutiert werden.

 

In dieser Arbeit sollten u.a. die Genome folgender Eisen- und Mangan- präzipitierender Bakterien analysiert werden:

·         Rheinheimera sp. strain SA_1

·         Kineosporia sp. R_H_3

·         Novosphingobium strain B_225

·         Ideonella sp. Strain A 288

·         Rhodomicrobium strain R_RK_3

·         Kineosporia sp. Strain A_224

·         "Candidatus Viadribacter manganicus".

 

Referenzen:

Braun, B., Künzel, S., Schröder, J. and Szewzyk, U. (2018). Draft genome sequence of the actinobacterial strain Kineosporia sp. R_H_3, a neutrophilic iron-depositing bacterium. Genome Announcement, April 12; 6(15): e00335-18. doi: 10.1128/genomeA.00335-18.

Braun, B., Künzel, S., Schröder, J. and Szewzyk, U. (2018). Draft genome sequence of strain B_225, an iron-depositing isolate of the genus Novosphingobium. Genome Announcement, April 12; 6(15): e00325-18. doi: 10.1128/genomeA.00325-18.

Braun, B., Künzel, S. and Szewzyk, U. (2017). Draft Genome Sequence of Ideonella sp. Strain A 288, Isolated from an Iron-Precipitating Biofilm. Genome Announcements; Aug 17;5(33): e00803-17. doi: 10.1128/genomeA.00803-17.

Braun, B., Künzel, S., Schröder, J. and Szewzyk, U. (2017). Draft Genome Sequence of Strain R_RK_3, an Iron-Depositing Isolate of the Genus Rhodomicrobium, Isolated from a Dewatering Well of an Opencast Mine. Genome Announcements, Aug 24;5(34): e00864-17. doi: 10.1128/genomeA.00864-17.

Braun, B., Künzel, S. and Szewzyk, U. (2017). Draft Genome Sequence of the Gram-Positive Neutrophilic Iron-Precipitating Kineosporia sp. Strain A_224. Genome Announcements, Aug 10;5(32): e00763-17. doi: 10.1128/genomeA.00763-17.

Braun, B. and Szewzyk, U. (2016). Complete Genome Sequence of "Candidatus Viadribacter manganicus" isolated from a German floodplain area. Genome Announcements. Sep 1;4(5): e00897-16. doi: 10.1128/genomeA.00897-16.

Schroeder, J., Braun, B., Liere, K. and Szewzyk, U. (2016). Draft Genome Sequence of Rheinheimera sp. strain SA_1 isolated from iron backwash sludge in Germany. Genome Announcements. Aug 18;4(4): e00853-16. doi: 10.1128/genomeA.00853-16.

Geszvain, K., Smesrud, L., Tebo, B.M., 2016. Identification of a third Mn(II) oxidase enzyme in Pseudomonas putida GB-1. Appl. Environ. Microbiol. 82, 3774–3782. doi:10.1128/AEM.00046-16

Kappler, A., Schink, B., Newman, D.K., 2005. Fe(III) mineral formation and cell encrustation by the nitrate-dependent Fe(II)-oxidizer strain BoFeN1. Geobiology 3, 235–245. doi:10.1111/j.1472-4669.2006.00056.x

Monsen, E.R., 1988. Iron nutrition and absorption: dietary factors which impact iron bioavailability. J. Am. Diet. Assoc. 88, 786–790.

Strecker, W., 1929. Mangan., in: Verständliche Wissenschaft. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, pp. 184–186. doi:10.1007/978-3-642-92304-3_26

Spiro, T.G., Bargar, J.R., Sposito, G., Tebo, B.M., 2010. Bacteriogenic manganese oxides. Acc. Chem. Res. 43, 2–9. doi:10.1021/ar800232a

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