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Identifikation von Genen und Mikroorganismen, die an der dissimilatorischen Fe(III)-Reduktion beteiligt sind

dc.contributor.advisorDaniel, Rolf PD Dr.de
dc.contributor.authorÖzyurt, Barisde
dc.date.accessioned2012-05-16T12:10:36Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:06Zde
dc.date.issued2009-05-06de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B66A-8de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1359
dc.description.abstractDie dissimilatorische Fe(III)-Atmung ist eines der frühesten Atmungssysteme und eventuell sogar die erste anaerobe Atmung überhaupt. Mikroorganismen, die dieses System beherbergen, verbinden die Elektronenübertragung unterschiedlicher Elektronenspender auf den Terminalelektronenakzeptor Fe(III) mit ihrem Wachstum. Diese spezielle Atmung hat sowohl eine Funktion in den Bioremediations- und Biokorrosionsprozessen als auch in der Erzeugung von Elektrizität von bioorganischem Material, was dessen großes Potential für zukünftige Innovationen zeigt. Die Fe(III)-Atmung kommt in phylogenetisch unterschiedlichen und in verschiedenen marinen und terrestrischen Lebensräumen lebender Prokaryonten vor. Bis jetzt konnten nur einige der Elektrontransportproteine der Fe(III)-Atmung von wenigen Mikroorganismen identifiziert werden. Die Atmungsmodelle stammen aus Stämmen der Shewanella und Geobacter. In dieser Studie wurden die Bestandteile der dissimilatorischen Fe(IIII)-Atmung über die kultivierungsabhängigen und phylogenetischen Grenzen hinweg metagenomisch analysiert. Dazu wurden die aus Boden- und Sedimentproben hergestellten Umweltgenbanken mit Hilfe eines funktionsbasierten Screeningverfahrens nach terminalen Fe(III)-Reduktasen durchmustert. Dabei konnten ungefähr von 4 Millionen Klonen sechs Positivklone mit einer dissimilatorischen Fe(III)-Reduktase-Aktivität identifiziert werden. Die Sequenzanalysen der geklonten metagenomischen DNA-Fragmente ergaben eine Ähnlichkeit sowohl zu den Actinobacteria, Firmicuten, als auch zu den α, β, und γ Untergruppen der Proteobacteria. Die identifizierten Genprodukte zeigten Ähnlichkeiten mit den Oxydoreduktasen, Cytochrome C oder zu Proteinen, die eine unbekannte Funktion beim Aufbau einer dissimilatorischen Fe(III)-Atmung im Wirt haben. Ferner wurden Fe(III)-Atmer aus Anreicherungskulturen mit FePP-Minimalmedium isoliert und anschliessend phylogenetisch und biochemisch charakterisiert.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleIdentifikation von Genen und Mikroorganismen, die an der dissimilatorischen Fe(III)-Reduktion beteiligt sindde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedIsolation of Genes and Microorganisms Involved in Dissimilatory Fe(III)-Reductionde
dc.contributor.refereeDaniel, Rolf PD Dr.de
dc.date.examination2009-01-21de
dc.subject.dnb500 Naturwissenschaften allgemeinde
dc.description.abstractengDissimilatory iron reduction is one of the earliest, perhaps the first form of an anoxic respiratory system on earth. Microorganisms harboring this system couple their growth to the transfer of electrons from various electron donors to the terminal electron acceptor Fe(III) via terminal ferric iron reductases. Its function in bioremediation and biocorrosion processes and in the generation of electricity from bioorganic material indicates a great potential for innovations in the future. This special form of metal respiration is distributed among phylogenetically distinct prokaryotes living in diverse marine and terrestrial habitats. Some proteins taking part in the electron transport to the terminal Fe(III) have already been identified and a few models for dissimilatory Fe(III) reduction of Shewanella and Geobacter species have been described. In this study, the dissimilatory Fe(IIII) respiration was analyzed, using a metagenomic approach that is independent of cultivation. In order to assess the diversity of genes encoding dissimilatory Fe(III) reductases, metagenomic gene libraries were prepared from environmental DNAs that have been isolated from grassland, river sediment, thermal spring sediment or agricultural soil samples. Subsequently, the constructed metagenomic libraries were screened for the presence of genes encoding dissimilatory Fe(III) reductases by a function-based assay. The screening of approximately 4 million clones resulted in the identification of six positive clones. The recombinant plasmids recovered from these clones enabled the Escherichia coli host to perform dissimilatory Fe(III) reduction under anaerobic conditions. Sequence analyses of the inserts of the plasmids revealed a phylogenetic affiliation of the cloned metagenomic DNA-fragments with Actinobacteria, Firmicutes and the α, β, and γ subgroups of the Proteobacteria. The products deduced from the identified genes showed significant sequence similarities to oxidoreductases, cytochrome C, and to proteins whose involvement in electron transport processes is unclear. In addition, iron-reducing bacteria were isolated from the studied environments via Iron-Minimal Media and were pyhlogenetically and bio-chemically characterised.de
dc.contributor.coRefereeHoppert, Michael PD Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerMetagenomikde
dc.subject.gerdissimilatorische Fe(III)-Reduktionde
dc.subject.engDissimilatory iron reductionde
dc.subject.engDIRde
dc.subject.engdissimilatory oxido-reduction of ironde
dc.subject.engdissimilatory iron(III) reductionde
dc.subject.engmetal reductionde
dc.subject.engferricironreductionde
dc.subject.engmicrobial iron respirationde
dc.subject.engbacterial respirationde
dc.subject.engmicroorganisms for energy productionde
dc.subject.engelectron transfer;? electron transfer pathwayde
dc.subject.engdissimilatory iron reducing bacteriade
dc.subject.engdissimilatory metal reducing bacteriade
dc.subject.engDMRBde
dc.subject.engenergy productionde
dc.subject.engelectricityde
dc.subject.engenergy transductionde
dc.subject.engmicrobial electricityde
dc.subject.engelectron donorde
dc.subject.engelectron acceptorde
dc.subject.engelectron transferde
dc.subject.engcarbon sourcede
dc.subject.engcarbohydratede
dc.subject.engmannitde
dc.subject.engmannitolde
dc.subject.engbiofilmde
dc.subject.engmineralde
dc.subject.engmineral formationde
dc.subject.engmicrobial degradationde
dc.subject.engribosomal proteinsde
dc.subject.engcytochromesde
dc.subject.enghypothetical proteinsde
dc.subject.engenzymesde
dc.subject.engoxidationde
dc.subject.engreductionde
dc.subject.engferric ironde
dc.subject.engiron oxidede
dc.subject.engFe(II)de
dc.subject.engFe(III)de
dc.subject.engsoluble ironde
dc.subject.enginsoluble ironde
dc.subject.engferric reductase activityde
dc.subject.engiron mineral formationde
dc.subject.engmineralisationde
dc.subject.eng<i>E. coli</i>de
dc.subject.engEscherichia colide
dc.subject.engenvironmental microorganismsde
dc.subject.englife in extreme environmentsde
dc.subject.enguncultivable bacteriade
dc.subject.engmicrobial community;environmental samplesde
dc.subject.engsoil microbial ecologyde
dc.subject.enganaerobic growthde
dc.subject.enganaerobic incubationde
dc.subject.engenvironmental sequencesde
dc.subject.engenvironmental DNAde
dc.subject.engDNA extractionde
dc.subject.engfunctional screeningde
dc.subject.engmetagenomicde
dc.subject.engmetagenomede
dc.subject.engmeta-genomede
dc.subject.engmicrobial ecologyde
dc.subject.engenvironmental genomicsde
dc.subject.engsoil metagenomede
dc.subject.engBACsde
dc.subject.engbacterial artificial chromosome librariesde
dc.subject.engsequencingde
dc.subject.engbioinformaticsde
dc.subject.engmicrobial communitiesde
dc.subject.eng16S rRNAde
dc.subject.engphylogeneticsde
dc.subject.bk30de
dc.subject.bk42.30de
dc.subject.bk42.30de
dc.subject.bk58.30de
dc.subject.bk42.49de
dc.subject.bk58.30de
dc.subject.bk42.13de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2102-0de
dc.identifier.purlwebdoc-2102de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullRAde
dc.subject.gokfullWde
dc.identifier.ppn606110437de


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