Mariene cyanobacteriën (blauwgroene algen) leveren een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde koolstofcyclus en vormen de basis van het voedselweb in veel van de wereldzeeën. Ze hebben alleen zonlicht, koolstofdioxide en een aantal essentiële elementen, waaronder metalen, nodig om in leven te blijven. Er is echter weinig bekend over of en hoe cyanobacteriën zink gebruiken of reguleren, een element dat vaak als essentieel voor het leven wordt beschouwd.

Een interdisciplinair onderzoeksteam met vier leden van de Universiteit van Warwick heeft een opmerkelijk efficiënt regulerend netwerk geïdentificeerd dat de zinkaccumulatie in de open oceaan cyanobacterie Synechococcus regelt.

De ontdekking is uiteengezet in een artikel dat vandaag is gepubliceerd in Nature Chemical Biology .

Dit netwerk stelt Synechococcus in staat om hun interne zinkniveaus met meer dan twee ordes van grootte te variëren, en vertrouwt op een zinkopnameregulerend eiwit (Zur) dat zink kan detecteren en dienovereenkomstig kan reageren.

Uniek is dat dit sensoreiwit een bacterieel metallothioneïne (zinkbindend eiwit) activeert dat, samen met zeer efficiënte opnamesystemen, verantwoordelijk is voor het buitengewone vermogen van dit organisme om zink te accumuleren.

Professor Claudia Blindauer van Warwick's Department of Chemistry merkte op dat hun "bevindingen erop wijzen dat zink een essentieel element is voor mariene cyanobacteriën. Hun vermogen om zink op te slaan kan een verbeterde fosforopruiming vergemakkelijken, een macronutriënt dat uiterst schaars is in veel regio's van de oceanen van de wereld. Zink kan ook nodig zijn voor een efficiënte koolstoffixatie."

Dr. Alevtina Mikhaylina van Warwick's School of Life Sciences merkte op dat "deze kenmerken, die nog niet zijn gerapporteerd voor enige andere bacterie, waarschijnlijk bijdragen aan de brede ecologische verspreiding van Synechococcus over de oceanen wereldwijd. We hopen dat onze bevindingen van belang zullen zijn voor een breed scala van van onderzoekers, van biochemici (met name sporenmetaal- en bio-anorganische chemici), structurele biologen en moleculair biologen tot biogeochemici, microbiële ecologen en oceanografen."

Dr. Rachael Wilkinson, van de medische faculteit van de Swansea University, en professor Vilmos Fülöp, van de Warwick's School of Life Sciences, voegden eraan toe dat "als onderdeel van een interdisciplinair project, de structuur van het Zur-eiwit mechanische inzichten heeft geboden in hoe het zijn cruciale rol vervult bij het reguleren van zinkhomeostase in mariene cyanobacteriën."

Dr. James Coverdale, from the Institute of Clinical Sciences, University of Birmingham, observed that "working at the interfaces of microbiology, analytical, structural, and biological chemistry, our interdisciplinary team has considerably improved our understanding into how inorganic chemistry impacts life in our oceans."

Professor Dave Scanlan, from Warwick's School of Life Sciences, added that "the oceans are the somewhat overlooked 'lungs' of our planet—every other breath we take is oxygen evolved from marine systems whilst around a half of the carbon dioxide fixed into biomass on Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Verder verkennen

Zinc vital to evolution of complex life in polar oceans