Cyanobacteria are the only prokaryotes capable of oxygenic photosynthesis. They exhibit versatile trophic modes as adaptations to environmental changes. This dissertation elucidates so far poorly understood regulatory mechanisms governing transitions between heterotrophic and photoautotrophic modes of lifestyle in the unicellular cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. This research investigates the pivotal role of the Entner-Doudoroff pathway, particularly the enzyme Eda, in glycolytic routes during glycogen breakdown in response to changing CO2 levels. Additionally, the role of Cp12 is investigated, a small protein regulating the Calvin-Benson-Bassham cycle, demonstrating its influence on acclimation to external glucose and CO2 shifts. Furthermore, the interplay between carbon and nitrogen metabolism is discussed, highlighting the role of the small regulatory protein PirC in carbon allocation through interaction with signal transduction protein PII and modulation of phosphoglycerate mutase. New findings described in this dissertation contribute insights into cyanobacterial central carbon metabolism regulation, offering potential for biotechnological applications with concurrent utilisation of CO2.
Cyanobakterien sind die einzigen Prokaryoten mit der Fähigkeit zur Durchführung oxygener Photosynthese. In Anpassung an Umweltfluktuationen können sie zwischen einer Vielzahl trophischer Lebensweisen wechseln. Diese Dissertation beschäftigt sich mit bisher unzureichend verstandenen regulatorischen Mechanismen, die einen flexiblen Wechsel zwischen Heterotrophie und Photoautotrophie in dem einzelligen Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803 steuern. Hierbei konnte die zentrale Rolle des Entner-Doudoroff-Wegs, insbesondere des Enzyms Eda, in glykolytischen Routen während des Glykogenabbaus als Reaktion auf veränderte CO2-Level hervorgehoben werden. Zusätzlich wurde die Rolle von Cp12 untersucht, einem kleinen Protein, das den Calvin-Benson-Bassham-Zyklus reguliert, wobei sein Einfluss auf die Anpassung an externe Glukose und CO2-Schwankungen verdeutlicht wurde. Des Weiteren wurde die Vernetzung zwischen Kohlenstoff- und Stickstoffmetabolismus untersucht, wobei die Rolle des kleinen regulatorischen Proteins PirC für die Kohlenstoffverteilung durch Interaktion mit dem Signaltransduktionsprotein PII und Modulation der Phosphoglyceratmutase deutlich gemacht werden konnte. Neue Erkenntnisse aus dieser Dissertation tragen zu einem besseren Verständnis der Regulation des zentralen Kohlenstoffmetabolismus von Cyanobakterien bei und bieten Potential für biotechnologische Anwendungen unter Nutzung von CO2.