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Effects of iron limitation on growth and carbon metabolism in oceanic and coastal heterotrophic bacteria

Authors

  • Marion Fourquez,

    Corresponding author
    1. Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
    2. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
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    • Present address: Institute for Marine and Antarctic Studies, University of Tasmania, Hobart, Australia
  • Aurélie Devez,

    1. Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
    2. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
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  • Annick Schaumann,

    1. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 6270, Polymères, Biopolymères, Surfaces Laboratory, Mont-Saint-Aignan, France
    2. Université de Normandie, Unité Mixte de Recherche 6270, Polymères, Biopolymères, Surfaces Laboratory, Mont-Saint-Aignan, France
    3. Plateforme Instrumentale en Sciences Séparatives et Analytiques de Rouen, Institut de Recherche de l'Innovation Biomédicale, Mont-Saint-Aignan, France
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  • Audrey Guéneuguès,

    1. Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
    2. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
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  • Thierry Jouenne,

    1. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 6270, Polymères, Biopolymères, Surfaces Laboratory, Mont-Saint-Aignan, France
    2. Université de Normandie, Unité Mixte de Recherche 6270, Polymères, Biopolymères, Surfaces Laboratory, Mont-Saint-Aignan, France
    3. Plateforme Instrumentale en Sciences Séparatives et Analytiques de Rouen, Institut de Recherche de l'Innovation Biomédicale, Mont-Saint-Aignan, France
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  • Ingrid Obernosterer,

    1. Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
    2. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
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  • Stéphane Blain

    1. Université Pierre et Marie Curie, Paris 06, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
    2. Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 7621, Laboratoire d'Océanographie Microbienne, Observatoire Océanologique, Banyuls-sur-Mer, France
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Abstract

We investigated the metabolic response to iron (Fe) limitation of two bacterial strains of Alteromonas macleodii, isolated from a coastal and an oceanic marine environment. Bacteria were grown under Fe-limited and Fe-replete conditions, and comparative analyses of cellular properties and total proteomes were conducted. Respiration was reduced by a factor of two in both strains, but the growth rate of the oceanic strain was less affected by Fe limitation (reduced by 1.2-fold) than the coastal strain (reduced by 2-fold). Fe limitation led to significant changes in the expression of several key enzymes associated with carbon catabolism, specifically those involved in the citric acid cycle, glycolysis, and oxidative phosphorylation. The strain-specific overall responses to Fe limitation were in part reflected in different metabolic strategies of the carbon metabolism and energy acquisition. Our study provides novel insights on how Fe limitation can affect bacterial heterotrophic metabolism, and how this could influence the coupling of the Fe and carbon cycles in the ocean.

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