Characterization and expression analysis of crustin gene under Vibrio parahaemolyticus AHPND infection and non-lethal heat stress in pacific white shrimp
Abstract:
โรคตับวายเฉียบพลัน (Acute hepatopancreatic necrosis disease, AHPND) เป็นโรคระบาด รุนแรงที่ก่อให้เกิดการตายในกุ้ง โดยมีสาเหตุจากการติดเชื้อ Vibiro parahaemolyticus สายพันธุ์ AHPND ซึ่งโดยปกติกุ้งมีโปรตีนต้านเชื้อจุลชีพ (Antimicrobial peptides, AMP) ทำหน้าที่ในระบบ ภูมิคุ้มกันต่อต้านกับเชื้อโรค โดยโปรตีนในกลุ่มครัสติน type I ถึง type V จัดอยู่ในกลุ่มโปรตีนต้าน เชื้อจุลชีพที่ประกอบด้วย whey acidic protein (WAP) domain ที่พบในสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลัง ซึ่ง ในกุ้งขาวแปซิฟิก (Litopenaeus vannamei) พบครัสตินเพียงสามชนิดได้แก่ type II ถึง type IV การศึกษาในงานวิจัยนี้ได้ทำการศึกษาการแสดงออกของยีนครัสตินทั้งสี่ Types หลังการติดเชื้อ V. parahaemolyticus (AHPND) และศึกษาการแสดงออกของยีนครัสติน LvDWD (type IV) หลัง ได้รับความร้อน ด้วยวิธีการ RT-qPCR จากการศึกษาพบว่า ยีนครัสตินทั้งสี่ types ประกอบด้วย CrusLv4 (type II-a), Crus-likeLv (type II-b), LvSWD77 (type III) and LvDWD (type IV) มีการ แสดงออกเพิ่มขึ้นหลังจากการติดเชื้อ V. parahaemolyticus (AHPND) และ LvDWD (type IV) มีการ แสดงออกของยีนที่เพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อนแบบ Chronic Non-Lethal Heat Shock จากนั้นได้ทำ การผลิตโปรตีนรีคอมบิแนนท์ rLvDWD ในระบบ Escherichia coli และทำให้บริสุทธิ์ด้วยวิธี โครมาโทกราฟีแบบนิเกิล และนำโปรตีนบริสุทธิ์มาศึกษาสมบัติการยับยั้งการเจริญเติบโตของ แบคทีเรีย และยับยั้งการทำงานของโปรติเนส พบว่า โปรตีน rLvDWD สามารถยับยั้งการเจริญเติบโต ของเชื้อ Bacillus megaterium และ V. parahaemolyticus (AHPND) อีกทั้งมีความสามารถในการ ยับยั้งการทำงานของโปรติเนสที่สร้างจากเชื้อ B. subtilis และV. parahaemolyticus (AHPND) นอกจากนี้ได้ทำการศึกษาความสามารถในการจับของโปรตีน rLvDWD กับเชื้อ Vibrio spp. ด้วยวิธี เวสเทิร์นบลอท พบว่าโปรตีน rLvDWD มีความสามารถในการจับกับเชื้อแบคทีเรียV.- parahaemolyticus (AHPND)และV. parahaemolyticus (non-AHPND)
Acute hepatopancreatic necrosis disease (AHPND) that is the virulent epidemic causes the mortality in shrimp. AHPND is caused by Vibrio parahaemolyticus strain AHPND. Shrimp has many antimicrobial peptides which play the role in immune response against pathogens. Crustin family (type I to type V) is an antimicrobial peptide containing whey acidic protein (WAP) domain and is found in the invertebrate. Type II to type IV crustins was found in Pacific white shrimp, Litopenaeus vannamei. This work studied the expression of crustins upon the V. parahaemolyticus (AHPND) infection and the Chronic Non-Lethal Heat Shock (NLHS) condition byreal-time reverse transcription PCR (RT-qPCR). The results showed that the transcripts of CrusLv4 (type II-a), CruslikeLv (type II-b), LvSWD77 (type III) and LvDWD (type IV) increased after V. parahaemolyticus (AHPND) infection. Moreover, the LvDWD (type IV) was up-regulated after chronic NLHS induction. The recombinant LvDWD (rLvDWD) protein was produced in the Escherichia coli system and purified by Nickel chromatography. The purified rLvDWD protein was characterized the antimicrobial and anti-proteinase activities. The rLvDWD protein inhibited on the growth of Bacillus megaterium and V. parahaemolyticus (AHPND). The rLvDWD protein inhibited the secreted proteinase from Bacillus subtilis and V. parahaemolyticus (AHPND). The binding activity of rLvDWD was assayed to two Vibriospp.by Western blot analysis. The rLvDWD protein can able to bind to V. parahaemolyticus AHPND and non-AHPND strains.