title: Alkaline phosphatase activity in response to changing environmental factors
Creators: name: Klöffer, Klara
Publisher: name: :none
Year: 2025

description: Alkalische Phosphatasen (APasen) sind mit die wichtigsten Enzyme im marinen Phosphorkreislauf. APasen hydrolysieren gelöste organische Substanzen (DOM) und liefern wertvolles Phosphor für das marine Ökosystem. Durch den Klimawandel kommt es zur Versauerung der Ozeane, was durch anthropogenen Einfluss weiter angetrieben wird. In dieser Studie wird der Einfluss verschiedener Umweltfaktoren auf die Aktivität der APasen getestet. Zuerst wurde untersucht welche Rolle die Substitution von Metall-Cofaktoren für APasen spielt, welchen Einfluss verschiedene Temperaturen in Kombination mit variierender Phosphatverfügbarkeit auf die enzymatische Lebensdauer haben, sowie welche Auswirkungen unterschiedliche pH-Werte auf die enzymatische Funktion der APasen haben. Dafür wurden fünf verschiedene APasen PafA, PhoD, PhoX und PhoX_OM unter verschiedenen kontrollierten Laborbedingungen getestet. Die Ergebnisse zeigen, dass Metall-Cofaktoren von APasen nur beschränkt substituiert werden und die Aktivität jeder APase eine komplexe Beziehung zwischen Temperatur und Phosphatverfügbarkeit aufzeigt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass mit sinkendem pH die Aktivität der Enzyme abnimmt. Im Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel liefert dies Hinweise darauf, dass die fortschreitende Versauerung der Ozeane die APase-Aktivität zunehmend beeinträchtigt und dies somit Auswirkungen auf den marinen Phosphorkreislauf hat. Diese Untersuchung unterstreicht die Wichtigkeit, die komplexe Dynamik von Metall-Cofaktoren, Temperatur, Phosphorverfügbarkeit und verschiedene pH-Werte auf die Aktivität von APasen näher zu verstehen. Sie zeigt, die Empfindlichkeit von APasen auf Umweltveränderungen auf und den weiteren Forschungsbedarf für ein tieferes Verständnis für die Auswirkungen auf APasen und somit auch auf den Phosphorkreislauf im Ozean.
description: Alkaline phosphatases (APases) are arguably the most important enzymes in the marine phosphorus cycle. The major contribution of APases to the phosphorus cycle is the hydrolysis of dissolved organic matter (DOM). Ocean acidification is driven by anthropogenic influences, that have been shown to affect the dynamics of the marine ecosystems. In this study, we investigated different factors and their influence on APase activity. We analyzed the role of metal cofactor substitution, the influence of different temperatures and varying phosphate availability on enzymatic lifetime, as well as the impact of pH shifts on enzymatic function. PhoA, PafA, PhoD, PhoX and PhoX_OM were tested under controlled laboratory conditions. Our results show only a limited substitution of different metal cofactors. We show that there is a complex relationship between temperature and phosphate availability for each tested APase. Furthermore, we were able to show a clear pattern of decreasing activity with decreasing pH, indicating that the progressing ocean acidification affects APase activity and thus also have an impact on the marine phosphorus cycle. With this investigation we further emphasize the importance of understanding the complex dynamics of metal availability, temperature, as well as the influence of different phosphate concentrations and acidification on APases. These findings show the sensitivity of APases to environmental changes and emphasize the further need for further research, as a deeper understanding will be crucial for predicting the impact of ocean acidification on the phosphorus cycle.