LiceVault - implementing a model organism for studying vault function and application as smart adjuvant for fish vaccination

Helt siden forskere tok i bruk mikroskopet tidlig i det 17. århundre, har man i livsvitenskapene forsøkt å forstå de grunnleggende byggeklossene i cellene. Vår kunnskap om hvordan celler virker og hvordan de er satt sammen er over tid blitt mer og mer omfattende. Vaults er et særskilt unntak som en av de siste gåtefulle komponentene i cellen. De fikk navnet fordi de lignet på gotiske hvelv. Vaults er store, omtrent tre ganger større enn ribosomer, og er til stede i de fleste dyreceller. Vi kjenner nå den tredimensjonale strukturen, men har svært begrenset kunnskap om deres funksjon. En tidlig hypotesene var at de er med å gi kreftceller resistens mot kjemoterapi. Senere ble det funnet at mengde Vaults øker med stressfaktorer, som for eksempel lave oksygen nivåer eller toksiner. Det er også foreslått at Vaults er intracellulære transportere. Gjennom sammenligning av forskjellige genomsekvenser, fant vi at Atlantisk lakselus inneholder enda flere gener (tre paraloge gener) for Vaults enn for eksempel mennesker. Lakselus er en ektoparasitt som forårsaker alvorlige problemer og tap i oppdrettsnæringen og kan true villaks fordi den beiter på blod og skinn til fisken. Strenge kontrolltiltak blir iverksatt dersom lusetallene blir for høye. Disse tiltakene spenner fra kjemiske vernemidler, mekanisk avlusning og rensefisk. Lakselus er veldig tilpasningsdyktige og har utviklet resistens mot de fleste kjemikalier. I prosjektet skal vi studere funksjonen til Vault i lakselus og undersøke om Vaults bidrar inn mot stresstoleranse eller resistens. Et viktig mål er derfor å bidra til forståelse av funksjonen til Vault. Studiene våre så langt tyder på at både funksjonen og lokalisering kan være forskjellig fra det man har trodd tidligere. Det pågående arbeidet er derfor fokusert på å verifisere dette med en rekke uavhengige metoder slik. I tillegg er vi i ferd med å avslutte en fylogenetisk undersøkelse hvor all publiserte genomer er undersøkt for vault (MVP) sekvenser og sammenlignet.

Vaults are about the last enigmatic organelles in Eukaryotes. With approximately three times the size of a ribosome, vaults are also the largest ribonucleoprotein complexes known to date, largely conserved in sequence and structure, and present in most eukaryote lineages. Engineered vaults also have a practical application as smart adjuvants in vaccination. Because of their ancient evolutionary origin, most of the existing hypotheses are unlikely to point to the primordial function of vaults, and therefore, despite cellular slime molds, but absent in some the most important model organisms such as yeast, the fruit fly, nematodes and plants. Since 30 years, the vault and its function have been the subject of many studies. One of the first studies implicated vaults in multi-drug resistance in human cancer; other proposed functions are stress response, intracellular signaling and transport, and innate immunity. Despite all efforts, the basal cellular function of vaults remains elusive. One of the reasons for the failure to assign a clear function to vaults could be the lack of a suitable model organism. Therefore, we propose to establish the Atlantic salmon louse as new model organism, utilizing some of its unique features of life-style, genome organization and evolution. The salmon louse is a major blood-feeding ectoparasite of fish; its genome has been recently sequenced and vault proteins have undergone recent gene duplication. Its reduced genome has the lowest number of detoxification genes ever recorded, lacks peroxisomes and heme degradation, though as a blood-feeding parasite it is exposed to many stressors, e.g. free heme, pesticides, including hydrogen peroxide. Salmon lice have a large environmental and economical impact. Resistances have been reported against all pesticides used so far, and a vaccine against the salmon louse is therefore highly desirable, and we will explore the application of vaults as smart adjuvants for vaccination of fish.