FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Innledende studier fokusert på å identifisere de genomiske repertoar av akvaporiner i et bredt spekter av prokaryote og eukaryote organismer for å legge grunnlaget for å forstå den evolusjonære historien til superfamilen, og for å identifisere alle akvaporin gener i lakselusa og sin vert, den atlantiske laksen. Disse studiene inkluderte montering av> 8000 akvaporin fragmenter fra> 300 prokaryote og eukaryote genomer, som ble deretter fylogenetisk klassifisert ved hjelp av Bayesiansk inferens. Disse data viste en uventet mangfold av vannkanal gener i Prokaryota med fire separate graderinger av akvaporiner kodet i genomene til Archaea og bakterier (AqpZ, AqpN, AqpM og GlpF). Disse funnene har ført til en ny forståelse av hvordan glyserol transportører (NIPs) utviklet ved horisontal genoverføring i planter. I tillegg, de kombinerte datasett avdekket at selv om mange forskjellige former for akvaporiner er funnet i eukaryote organismer, kan kanalene hos multicellulære organismer klassifiseres i fire hoved karakterer som består av (1) Aqp4-lignende klassisk vanntransporter akvaporiner, (2) Aqp8-lignende akvaammoniaporiner, (3) vann og glyserol transportere akvaglyceroporiner (Glps) og (4) Aqp12-lignende uortodokse akvaporiner. Således, selv om den virveldyr repertoar av gener akvaporin ble antatt å bestå av 13 underfamilier (AQP0 til -12), har de foreliggende studier viste at genomene til ikke-eutherian virveldyr kode ytterligere akvaporin underfamilier betegnet AQP13, -14, -15 og -16 , mens leddyr mangler Aqp8-lignende akvaporiner. Parallelle studier undersøkte regulering, funksjon og evolusjon av leddyr og virveldyr akvaporiner. Dette inkluderte identifisering og delvis karakterisering av 7 og 42 akvaporiner i genomene til lakselus og atlantisk laks, henholdsvis. Men selv om akvaporin repertoaret av atlantisk laks representerer en 6-gangers redundans i forhold til lus, funksjonelle analyser viste at gjennomtrengningsegenskapene for de forskjellige grader av krepsdyr aquaporin er i stor grad bevart til virveldyrs motstykker. Dataene er dermed den første til å avsløre permeabilitetsegenskaper av akvaporins i et krepsdyr organisme og avdekke den bredere genomisk mangfoldet i superfamilien i de fire bevarte linjer av Arthropoda. Ekspresjon data viste at hver av lakselus akvaporin uttrykkes gjennom hele livssyklusen, med ett unntak hvor en N-terminal spleise variant av Glp1_v1 er spesifikk for pre-voksne og voksne hanner. Et viktig funn var den oppdagelse at en av spleisevarianter (Glp3_v1) uttrykkes gjennom tarmen i enterocyte børste grensen av han og hunn lus, som kan dermed representere en fremragende kandidat for vaksinasjon. Studiene av arthropod akvaporiner videre avdekket tapet av akvaglyceroporiner i holometabolan insekter, det mest vellykkede gruppen av terrestriske organismer i historien om livet. Disse undersøkelsene førte til oppdagelsen av en ny klasse av akvaporiner, betegnes entomoglyseroporiner (Eglps) i insekter. Både mutagenese og fylogenetiske studier viste at Eglps utviklet seg fra muterte vannkanaler i de eldste Hexapod linjene og erstattet forfedrenes akvaglyseroporiner i holometabolan insekter. Forbløffende nok opprinnelsen til Eglps i basale insekter og påfølgende utskifting av forfedrenes akvaglyseroporiner i holometabolan insekter falt sammen med episoder av varierende temperaturer som førte til istid perioder. Dette antydet at fremveksten av insekt Eglps kan ha favorisert den enestående stråling av insekter i alle typer økosystemer. Dette er fordi en unik innovasjon av holometabolan insekter er den stillesittende pupal stadium av livssyklusen, hvor larvene er fullt forvandlet til den voksne kroppen mønster, for eksempel en larve til en sommerfugl. Pupal fasen, som er særlig utsatt for lave temperaturer akkumuleres spesielt høye nivåer av glyserol og kan derfor ikke ha oppstått uten at det oppstår den Eglps. Disse nye funnene er nå publisert i Nature Communications og perspektivene uthevet i internasjonale vitenskapelige aviser.

The epizootic caused by the Atlantic salmon louse, a caligid ectoparasitic crustacean, is a severe threat to wild and domestic salmonids. Novel therapeutic approaches to dealing with this pest are needed. Exposure of the louse to freshwater rapidly breaks down its semi-adaptive homeostasis highlighting the osmoregulatory systems for potential therapeutic action. During ecdysis, the louse swells almost exclusively with water, suggesting that disruption of water transport mechanisms can expose an untapped v ulnerabilty. The cellular mechanisms that underlie the growth and water homeostasis of the louse are, however, virtually unknown. Aquaporins are major targets for drug discovery in biomedical research, and have recently gained ground in the fight against malaria where channel disruption increases the host´s resistance to infection. By targeting the adaptive channel transport systems of the louse in relation to its vertebrate host, we aim to generate an avenue for differentially regulating aquaporins as a potential means of prophilaxis. Using a heterologous Xenopus oocyte system, structural and functional data will be obtained to determine channel solute selectivity of host and parasite aquaporins. Knock-down experiments in the louse using RNAi technology will be applied to decipher the phenotypic effects on its osmotic physiology, growth and differentiation. Potential chemotherapeutants will be tested to screen for differential disruptors of the louse rather than the host aquaporins. Crystallographic data will be generated to determine critical residues associated with the channel architecture and site-directed mutagenesis used to validate the structure-function relationships. We further aim to validate our hypothesis that aquaporin evolution was fundamen tally associated with animal radiation during the Devonian Period. The project thus provides an exciting combination of molecular genetics, evolution, and potential drug targeting of invertebrate aquaporins.