白蝦多巴脫羧酶的鑑定及其在神經內分泌-免疫網絡的角色

Abstract

兒茶酚胺在緊迫刺激下對動物體內恆定的調節起關鍵作用。多巴脫羧酶 (DDC)是負責多巴胺合成過程之脫羧步驟的酵素，被認為參與神經傳導物質代謝和先天免疫。然而，迄今為止對於甲殼類DDC所知甚少。因此，本研究以南美白對蝦 (簡稱白蝦，即台灣最具商業規模的甲殼類養殖物種之一) 作為題材，旨在鑑定白蝦DDC (命名為LvDDC)，並探討其在緊迫壓力下的反應以及在神經內分泌-免疫系統中的角色。本研究包括三個實驗。首先，自白蝦胸神經選殖出LvDDC的全長cDNA，經序列分析後發現: LvDDC編碼一個具有吡哆醛依賴性脫羧酶保守結構域的蛋白質 (452個胺基酸)，而此蛋白質與其它節肢動物DDC之序列相似度高、親緣關係相近。此外，分析LvDDC在白蝦各組織中的分佈情形，發現肝胰臟和神經系統具有相對大量的LvDDC基因表現。第二，對於接受溶藻弧菌注射或低溫處理所引起的緊迫反應，白蝦血球和肝胰臟中的LvDDC mRNA表現量在15~60 分鐘內發生顯著變化。最後，在白蝦體內注射專一性雙股RNA，靜默LvDDC基因以探討LvDDC的角色。結果顯示，在溶藻弧菌感染期間，LvDDC靜默的白蝦具有顯著較高的存活率。此外，LvDDC靜默的白蝦具有顯著較高的免疫反應表現 (包括循環血球數量、血球之酚氧化酶活性和呼吸爆發、以及血球和/或血淋巴對弧菌的吞噬活性和清除效率上升) 並具有顯著較低的血淋巴多巴胺以及葡萄糖和乳酸水平。根據上述結果，本研究表明LvDDC在甲殼類DDC中的高度保守性及其在白蝦體內所扮演的角色– (1)負責多巴胺合成、(2)參與在細菌感染和低溫引起的緊迫反應、以及 (3)參與白蝦免疫能力調節和醣類代謝。總結，LvDDC參與兒茶酚胺生物合成路徑，並在白蝦神經內分泌-免疫調控網絡中發揮重要作用。