Ny kunnskap om proteomet til atlanterhavstorsken

Karianne Skogland Enerstvedt

Alder: 34 år

Tittel på oppgave: Indicators for environmental impact of petroleum activities – Plasma proteome of Atlantic cod (Gadus morhua) in response to PAH exposure

Sted: IRIS (International Research Institute of Stavanger) og UiS (Universitetet i Stavanger)

Veiledere: Daniela M. Pampanin (Ph.D) og Magne O. Sydnes (Ph.D)

Dato for disputas: 22. mai 2018

Utdanning: Utdannet bioingeniør ved Høgskulen på Vestlandet. Startet i PhD-stipendiatet oktober 2013

Nåværende arbeidssted: Laboratorium for medisinsk mikrobiologi, seksjon for virologi og molekylærdiagnostikk, Stavanger universitetssjukehus

Utslipp av polysykliske aromatiske hydrokarboner (PAH-er) fra marin oljevirksomhet er et alvorlig miljøproblem som kan gi store konsekvenser for livet i havet. PAH-er kan blant annet forårsake kreft, defekt fosterutvikling, hormonforstyrrelser og økt risiko for en rekke sykdommer. Atlanterhavstorsken er en nøkkelart i Atlanterhavet, samt en viktig global matkilde, som lever og gyter i PAH-utsatte områder. Overvåkning av atlanterhavstorsken og PAH-nivåene i norske farvann er derfor viktig for å sikre en bærekraftig fiskebestand og trygg mat til den voksende befolkningen.

Nye og mer sensitive indikatorer som kan benyttes til tidlig varsling av PAH-forurensing er viktige for å kunne vurdere forurensingsnivåene fortløpende, og samtidig ha mulighet til å sette i verk tiltak for å unngå store og uopprettelige miljøkonsekvenser. Indikatorer som kan knyttes direkte til forurensningskilden kan være svært nyttige for miljøovervåkning, samt til etterforskning av oljeutslipp og miljøkriminalitet.

PAH-er har høy affinitet til å danne kovalente bindinger til proteiner, noe som kan påvirke proteinets struktur og/eller funksjon, og de ansees derfor som en celletrussel. Deteksjon av PAH-protein addukter brukes i dag som biomarkører relatert til vurdering av kreftrisiko og luftforurensing hos mennesker. Tilsvarende bruk av PAH-proteiner i fisk kan tenkes å gi verdifull informasjon om havområders forurensningsgrad, samt spesifikk informasjon om forurensningskilden ettersom ulike PAH-profiler er karakteristiske for kilden.

Hvorfor ble studien gjennomført?

I doktorgradsarbeidet var målet å finne sensitive proteinbaserte biomarkører i blodplasmaet til atlanterhavstorsken. Dette innebar å karakterisere plasmaproteomet og å undersøke endringer i proteinsammensetning som følge av PAH- og oljeeksponering. Videre var målet å identifisere intakte PAH-protein addukter fra plasmaprøvene. På sikt er målet å implementere disse proteinbaserte biomarkørene i nasjonale havovervåkningsprogram.

Hvilke metoder ble brukt og hvorfor?

To eksperimenter hvor vill atlanterhavstorsk ble fanget i ruser og transportert til laboratoriet, ble gjennomført. Her ble de huset i 1000-liters-tanker med kontinuerlig tilførsel av rent sjøvann. Det første eksperimentet innebar eksponering av ulike PAH-er via intramuskulær injeksjon, mens fisken i det andre eksperimentet ble eksponert for oppløst råolje ved ulike konsentrasjoner. Eksponeringen var designet for å simulere realistiske eksponeringsnivå fra områder med oljeutvinningsaktivitet i norske farvann.

Til analysen av blodplasma ble det benyttet væskekromatografi tandem massespektometri (LC-MS/MS) som muliggjør analyse av tusenvis av proteiner, selv fra de mest komplekse prøvematrikser. Videre ble ulike bioinformatikkverktøy benyttet til å tolke resultatene. Proteome Discoverer 2.0 (Thermo Scientific) er en kommersiell anerkjent softvare som ble benyttet til å tolke massespektra til proteinsekvenser, hvorpå BLASTp (Basic Local Alignment Search Tool protein, National Center for Biotechnology Information) ble brukt til å finne sannsynlig proteinidentitet. Softvaren ByonicTM (Protein Metrics Inc.) ble benyttet til å identifisere PAH-protein addukter og var den eneste tilgjengelige softvaren på dette tidspunktet som hadde algoritmisk kapasitet til å søke etter alle de PAH-protein variantene som var ønskelig.

Hvilken betydning kan denne forskningen ha?

Doktorgradsarbeidet resulterte i ny kunnskap om proteomet til atlanterhavstorsken. Mange av de identifiserte proteinene og PAH-protein-adduktene viser lovende potensial til å kunne benyttes som biomarkører i havovervåkningsprogram, både med tanke på å kunne vurdere forurensningsgrad og -kilde. Disse er derfor under videre utreding basert på pågående feltundersøkelser i Nordsjøen.