The interplay between Fe-limitation, carbon and light in a (photo)heterotrophic bacterium - Laboratoire d'Océanographie Microbienne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2019

The interplay between Fe-limitation, carbon and light in a (photo)heterotrophic bacterium

L'interaction entre la limitation en fer, le carbone et la lumière dans une bactérie photohétérotrophe

Coco Koedooder
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1229718
  • IdRef : 25111287X

Résumé

Iron (Fe) is an essential element for marine microbial growth but is present in trace amounts in the surface waters of the ocean. In heterotrophic bacteria, Fe-limitation particularly impacts ATP production and have been shown to implement various strategies to cope in the presence of Fe-limitation. Genetic tools enabled us to test two potential strategies within the model organism Photobacterium angustum S14. The glyoxylate shunt, a metabolic pathway found in aerobic bacteria bypassing several steps within the classic tricarboxylic acid (TCA) was shown to be upregulated under Fe-limitation and we propose that the glyoxylate shunt was able to redirect a cell’s metabolism away from Fe-limiting steps within the electron transport, thereby increasing the metabolic efficiency of the cell under Fe-limitation. Proteorhodopsin, a light activated proton pump found in several heterotrophic bacteria, could alleviate Fe-stress if the produced proton gradient is coupled to ATP synthase. Our results showed that proteorhodopsin is upregulated as cells approached the stationary phase under both Fe-replete and Fe-limiting conditions but was absent during the exponential phase. Future work in elucidating the role of proteorhodopsin, and particularly under Fe-limitation, should therefore focus on the stationary phase of a bacterial cell. The results from this thesis manuscript contributed to a culminating body of work surrounding the versatility of marine heterotrophic bacteria in coping with Fe-limitation and is an appropriate addition to the literature surrounding the role of proteorhodopsin and the glyoxylate shunt within the marine environment.
Le fer (Fe) est un élément essentiel de la croissance microbienne marine, mais est présent sous forme de trace dans les eaux de surface des océans. Chez les bactéries hétérotrophes, la limitation en Fe affecte particulièrement la production d'ATP et il a été démontré que les bactéries appliquent diverses stratégies pour faire face à la présence de limitation en Fe. Les outils génétiques nous ont permis de tester deux stratégies potentielles au sein de l'organisme modèle Photobacterium angustum S14. Le shunt glyoxylique, une voie métabolique trouvée dans les bactéries aérobies contournant plusieurs étapes de TCA, s’est révélée être régulée à la hausse sous une limitation en Fe et nous proposons que la dérivation du shunt glyoxylique réoriente le métabolisme cellulaire de la chaîne de transport d’électrons, augmentant de ce fait l'efficacité métabolique de la cellule soumise à la limitation en Fe. La protéorhodopsine, une pompe à protons activée par la lumière trouvée dans plusieurs bactéries hétérotrophes, peut atténuer le stress lié au Fe si le gradient de proton produit est couplé à l'ATP synthase. Nos résultats ont montré que la protéorhodopsine augmentait à mesure que les cellules approchaient de la phase stationnaire dans des conditions à la fois remplies de Fe et limitant en Fe, mais étaient absentes pendant la phase exponentielle. Les travaux futurs visant à élucider le rôle de la protéorhodopsine, et en particulier en ce qui concerne la limitation du Fe, devraient donc être axés sur la phase stationnaire d'une cellule bactérienne. Les résultats de ce manuscrit de thèse ont contribué à la littérature actuelle sur la polyvalence des bactéries marines hétérotrophes pour faire face à la limitation en Fe et le rôle de la protéorhodopsine et du shunt glyoxylique dans l'environnement marin.
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  • HAL Id : tel-03999430 , version 1

Citer

Coco Koedooder. The interplay between Fe-limitation, carbon and light in a (photo)heterotrophic bacterium. Biodiversity and Ecology. Sorbonne Université, 2019. English. ⟨NNT : 2019SORUS170⟩. ⟨tel-03999430⟩
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