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Enabling deep-space experimentations on cyanobacteria by monitoring cell division resumption in dried Chroococcidiopsis sp. 029 with accumulated DNA damage

Fagliarone, Claudia und Mosca, Claudia und Di Stefano, Giorgia und Leuko, Stefan und Moeller, Ralf und Rabbow, Elke und Rettberg, Petra und Billi, Daniela (2024) Enabling deep-space experimentations on cyanobacteria by monitoring cell division resumption in dried Chroococcidiopsis sp. 029 with accumulated DNA damage. In: The Impact of the Space Environment on Microbial Growth and Behavior, Frontiers in Microbiology (E-Book, Frontiers 'Research Topic') Frontiers Media S.A.. doi: 10.3389/978-2-8325-4714-4. ISBN 978-2-8325-4714-4. ISSN 1664-8714.

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Offizielle URL: https://dx.doi.org/10.3389/978-2-8325-4714-4

Kurzfassung

Cyanobacteria are gaining considerable interest as a method of supporting the long-term presence of humans on the Moon and settlements on Mars due to their ability to produce oxygen and their potential as bio-factories for space biotechnology/synthetic biology and other applications. Since many unknowns remain in our knowledge to bridge the gap and move cyanobacterial bioprocesses from Earth to space, we investigated cell division resumption on the rehydration of dried Chroococcidiopsis sp. CCMEE 029 accumulated DNA damage while exposed to space vacuum, Mars-like conditions, and Fe-ion radiation. Upon rehydration, the monitoring of the ftsZ gene showed that cell division was arrested until DNA damage was repaired, which took 48 h under laboratory conditions. During the recovery, a progressive DNA repair lasting 48 h of rehydration was revealed by PCR-stop assay. This was followed by overexpression of the ftsZ gene, ranging from 7.5- to 9-fold compared to the non-hydrated samples. Knowing the time required for DNA repair and cell division resumption is mandatory for deep-space experiments that are designed to unravel the effects of reduced/microgravity on this process. It is also necessary to meet mission requirements for dried-sample implementation and real-time monitoring upon recovery. Future experiments as part of the lunar exploration mission Artemis and the lunar gateway station will undoubtedly help to move cyanobacterial bioprocesses beyond low Earth orbit. From an astrobiological perspective, these experiments will further our understanding of microbial responses to deep-space conditions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/203973/
Dokumentart:Beitrag in einem Lehr- oder Fachbuch
Zusätzliche Informationen:ORIGINAL RESEARCH article: Front. Microbiol., 17 May 2023 Sec. Extreme Microbiology, Volume 14 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1150224
Titel:Enabling deep-space experimentations on cyanobacteria by monitoring cell division resumption in dried Chroococcidiopsis sp. 029 with accumulated DNA damage
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fagliarone, ClaudiaDepartment of Biology, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Mosca, ClaudiaDepartment of Biology, University of Rome Tor Vergata, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Di Stefano, GiorgiaDepartment of Biology, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy and PhD Program in Cellular and Molecular Biology, Department of Biology, University of Rome Tor Vergata, Rome, ItalyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leuko, StefanStefan.Leuko (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0423-0896NICHT SPEZIFIZIERT
Moeller, RalfRalf.Moeller (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-2371-0676NICHT SPEZIFIZIERT
Rabbow, ElkeElke.Rabbow (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-9301-2021NICHT SPEZIFIZIERT
Rettberg, PetraPetra.Rettberg (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4439-2395NICHT SPEZIFIZIERT
Billi, DanielaDepartment of Biology, University of Rome Tor Vergata, Rome, Italy; billi (at) uniroma2.itNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:22 März 2024
Erschienen in:The Impact of the Space Environment on Microbial Growth and Behavior, Frontiers in Microbiology (E-Book, Frontiers 'Research Topic')
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
DOI:10.3389/978-2-8325-4714-4
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Urbaniak, C.Planetary Protection Center of Excellence, NASA Jet Propulsion Laboratory Pasadena, United StatesNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Tesei, D.University of Natural Resources and Life Sciences Vienna, Vienna, AustriaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Van Houdt, R.Belgian Nuclear Research Centre (SCK CEN) Mol, BelgiumNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:Frontiers Media S.A.
ISSN:1664-8714
ISBN:978-2-8325-4714-4
Status:veröffentlicht
Stichwörter:outer space, DNA damage, cell division, Fe-ion radiation, desert cyanobacteria
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Projekt ISS LIFE 2.0
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:30 Apr 2024 13:45
Letzte Änderung:30 Apr 2024 13:45

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