Please use this identifier to cite or link to this item: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56460
Title: STRUCTURES AND FUNCTIONS OF PENLECTINS AND THEIR INVOLVEMENT IN GASTROINTESTINAL IMMUNE SYSTEM OF BLACK TIGER SHRIMP Penaeus monodon
Other Titles: โครงสร้างและหน้าที่ของเพนเลกทินและความเกี่ยวข้องกับระบบภูมิคุ้มกันในทางเดินอาหารของกุ้งกุลาดำ Penaeus monodon
Authors: Pacharaporn Angthong
Advisors: Padermsak Jarayabhand
Pikul Jiravanichpaisal
Kenneth Söderhäll
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: DirARRI@Chula.ac.th,Padermsak.J@chula.ac.th
pikul.j@fishvetgroup.com
kenneth.soderhall@ebc.uu.se
Issue Date: 2016
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Tachylectin5A and Tachylectin5B, both contain a fibrinogen-related domain (FReD) and have been studied in japanese horseshoe crabs, Tachypleus tridentatus and shown to be involved in host defense. Here, we demonstrate the presence of tachylectin5- like genes in the shrimp, P. monodon, which we have named as Penlectin5-1 (PL5-1), Penlectin5-2 (PL5-2) and Penlectin5-3 (PL5-3). All three lectins contain a signal peptide and a single FReD with an acetyl group and a calcium binding sites. They are structurally similar to japanese horseshoe crab tachylectin5. The PL5-1, PL5-2 and PL5-3 transcripts were expressed in various shrimp tissues in normal shrimp, and its expression was up-regulated in tissues such as hemocytes, posterior intestine or stomach following challenge with pathogenic V. harveyi or V. parahaemolyticus (3HP). The PL5-1, PL5-2 and PL5-3 proteins were expressed in a bacterial expression system and they were expressed as non-soluble proteins. Only the PL5-2 protein was possible to isolate and purify from shrimp plasma using affinity chromatography, and therefore, the PL5-2 protein was used for functional studies of this protein. The PL5-2 protein was detected in various tissues as well as in cell-free hemolymph. The biological function of the PL5-2 protein is to recognize some Gram-positive and Gram-negative bacteria regardless whether they are non-pathogenic or pathogenic. This lectin had hemagglutination activity towards all types of human erythrocytes including A, B and O type, and it had also a bacterial agglutination activity to both Gram-negative and Gram-positive bacteria. Possible binding sites of PL5-2 to bacteria could be at the N-acetyl moiety of the GlcNAc-MurNAc cell wall of the peptidoglycan, since the binding could be inhibited by GlcNAc or GalNAC. To further understand the functions and the involvements of PL5-1, PL5-2 and PL5-3 in response to AHPND in shrimp, knockdown of the PL5 genes using RNAi was performed prior to an oral administration of Vibrio parahaemolyticus (VP3HP) causing AHPND. The results suggest that PL5-1, PL5-2 or PL5-3 silencing in shrimp challenged with VP3HP showed higher increases in mortality as well as more severity of histopathological changes. The presence of PL5-2 protein in both circulating hemolymph and gastrointestinal tract, where host and microbes are usually interacting, may suggest that the physiological function of shrimp tachylectin-like proteins is to recognize and bind to invading bacteria to immobilize and entrap these microbes and subsequently clear them from circulation and the host body. It is also probably possible that the Penlectins are involved in controlling and maintaining the normal flora in the intestine.
Other Abstract: Tachylectin5A และ Tachylectin5B ของแมงดาทะเลญี่ปุ่นประกอบด้วยโดเมนไฟบริโนเจน (FReD) ซึ่งมีบทบาทในระบบภูมิคุ้มกัน ในการศึกษานี้ได้ทำการศึกษายีนของกุ้งกุลาดำที่มีความคล้ายกับยีน Tachylectin5 โดยให้ชื่อว่า เพนเลกทิน5-1 (PL5-1) เพนเลกทิน5-2 (PL5-2) และ เพนเลกทิน5-3 (PL5-3) ทั้งสามยีนประกอบด้วย signal peptide และโดเมนไฟบริโนเจน โดยมีตำแหน่งที่สามารถจับกับหมู่อะซิทิล (acetyl group binding site) และแคลเซียม (calcium binding site) ทั้งสามยีนมีลักษณะโครงสร้างคล้ายกับโครงสร้างของ Tachylectin5 ของแมงดาทะเลญี่ปุ่น จากการศึกษาการแสดงออกของยีน PL5-1 PL5-2 และ PL5-3 พบว่ามีการแสดงออกของยีนในเนื้อเยื่อหลายชนิด และระดับการแสดงออกของยีนในเม็ดเลือด ลำไส้ส่วนท้าย และกระเพาะอาหารสูงขึ้นเมื่อกุ้งได้รับเชื้อ V. harveyi หรือ V. parahaemolyticus 3HP (VP3HP) ได้มีการผลิตโปรตีนลูกผสม PL5-1 PL5-2 และ PL5-3 ในระบบแบคทีเรีย ซึ่งโปรตีนที่ผลิตได้เป็นโปรตีนที่ไม่ละลายออกมานอกเซลล์จึงไม่สามารถนำมาใช้ศึกษาหน้าที่ของโปรตีนในระบบภูมิคุ้มกันได้ มีเพียงโปรตีน PL5-2 เท่านั้นที่สามารถแยกออกจากน้ำเลือดของกุ้งกุลาดำ และทำให้บริสุทธิ์ได้โดยใช้ affinity chromatography ดั้งนั้นจึงทำการศึกษาหน้าที่ของโปรตีน PL5-2 ในระบบภูมิคุ้มกันเท่านั้น โดยสามารถพบการแสดงออกของโปรตีน PL5-2 ในเนื้อเยื่อต่างๆ รวมทั้งน้ำเลือดของกุ้งกุลาดำ จากการศึกษาหน้าที่ของโปรตีน PL5-2 พบว่าโปรตีน PL5-2 สามารถจดจำองค์ประกอบของเซลล์แบคทีเรียกรัมบวก และแบคทีเรียกรัมลบ (ทั้งแบคทีเรียไม่ก่อให้เกิดโรค และแบคทีเรียที่ก่อให้เกิดโรค) โปรตีน PL5-2 สามารถทำให้เม็ดเลือดของมนุษย์ทั้งชนิด เอ บี และ โอ เกาะกลุ่มกันได้ และยังสามารถทำให้ทั้งแบคทีเรียกรัมลบ และแบคทีเรียกรัมบวกเกาะกลุ่มกันได้อีกด้วย ทั้งนี้อาจเป็นผลมาจากโปรตีน PL5-2 มีตำแหน่งที่สามารถจับกับหมู่อะซิทิลบนผนังเซลล์ของแบคทีเรีย ซึ่งยืนยันผลได้จากโปรตีน PL5-2 ไม่สามารถจับกับองค์ประกอบของผนังเซลล์ของแบคทีเรียได้เมื่อถูกยับยั้งด้วย GlcNAC หรือ GalNAC เพื่อให้เข้าใจหน้าที่ของยีน PL5-1 PL5-2 และ PL5-3 มากขึ้น จึงทำการยับยั้งการแสดงออกของยีนทั้งสามชนิดด้วยเทคนิค RNAi และให้กุ้งรับเชื้อ VP3HP ซึ่งเป็นสาเหตุของโรคตายด่วน (AHPND) จากผลการศึกษาพบว่ากุ้งที่ถูกยับยั้งการแสดงออกยีนเพนเลกทินทั้ง 3 ยีนมีอัตราการตายสูงขึ้นหลังจากได้รับเชื้อ และกุ้งกุลาดำยังมีการเปลี่ยนแปลงพยาธิสภาพในตับรุนแรงมากขึ้น จากการที่พบโปรตีน PL5-2 ทั้งในน้ำเลือด และระบบทางเดินอาหารของกุ้งกุลาดำ อาจสามารถกล่าวได้ว่าเพนเลกทินมีหน้าที่ในการจดจำองค์ประกอบของแบคทีเรีย และสามารถยึดจับเซลล์แบคทีเรียจากนั้นจึงกำจัดออกจากร่างกาย และอาจเป็นไปได้ว่าเพนเลกทินสามารถควบคุมแบคทีเรียในลำไส้ของกุ้งได้
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2016
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Biotechnology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/56460
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
5373941223.pdf5.13 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.