Tôm là một trong những nguồn thuỷ hải sản có giá trị thương mại quan trọng nhất. Tuy nhiên, dịch bệnh vẫn là nguyên nhân chính gây tôm chết làm giảm sản lượng của ngành nuôi tôm. Trong đó, virus gây bệnh đốm trắng (white spot syndrome virus - WSSV) là một trong các tác nhân chính đã gây nhiều thiệt hại về kinh tế cho nghề nuôi trồng thủy sản trên toàn thế giới. Tôm không có khả năng miễn dịch; thay vào đó, chúng có một hệ miễn dịch bẩm sinh, trong đó, hệ thống hoạt hoá prophenoloxidase (proPO) tạo phenoloxidase hoạt động (PO) có vai trò quan trọng. Do đó, hiểu được hệ thống miễn dịch bẩm sinh của tôm là một cách hiệu quả để cải thiện sức đề kháng của tôm đối với mầm bệnh và thiết kế các chiến lược nuôi hiệu quả.

Ở tôm, protease rất đa dạng giữa các loài và đóng vai trò quan trọng trong các quá trình sinh học và sinh lý học khác nhau nhau như đông máu, phát triển phôi và đáp ứng miễn dịch. Một số enzyme proteolytic đã được biết đến là một phần của các hệ thống phân giải protein - một trong thành phần chính trong hệ miễn dịch của tôm và có vai trò quan trọng trong một số con đường liên quan như chết theo chương trình và melanin hoá. Protease thường được xác định và phân tích tính chất trong dịch chiết thô của tôm bằng cách sử dụng các chất ức chế đặc hiệu của protease và/hoặc zymography (SDS-PAGE trên gel có cơ chất). Trong đó, serine protese 2 thường chiếm ưu thế trong tuyến tiêu hóa hoặc gan tụy của tôm, và một số serine protease được biến đến là liên quan đến đáp ứng miễn dịch của tôm.

Một số protease, bao gồm các protease từ tôm sú (Penaeus monodon) và tôm thẻ chân trắng (Penaeus vannamei) đã được tinh sạch và xác định tính chất. Trypsin hay trypsinlike protease là một enzyme điển hình thuộc nhóm serine protease, enzyme này có ba gốc axit amin là histidine, aspartic và serine trong trung tâm hoạt động, phân giải cơ chất đặc hiệu BapNA và bị ức chế mạnh bởi TLCK). Nhiều loại trypsin-like protease của tôm đã được phát hiện và có mặt chủ yếu trong gan tuỵ với khối lượng phân tử (KLPT) trong khoảng 11 kDa đến 50 kDa. Các trypsinlike protease được tổng hợp ban đầu ở dạng zymogen trước khi được tiết và hoạt hoá trong tuyến tiêu hoá như đã được thấy ở tôm thẻ chân trắng Litopenaeus vannamei [24]. Ở tôm, vai trò chính của loại trypsin-like protease được biết đến là phân giải protein trong thức ăn, giúp cho quá trình tiêu hóa của tôm dễ dàng hơn, tham gia vào hệ thống hoạt hoá proPO và quá trình đáp ứng miễn dịch.

Các gen mã hóa serine protease được nghiên cứu nhiều là thuộc họ Clip-serine protease (ClipSP), có vai trò hoạt hoá proPO thành PO, còn được gọi là PPAE (proPO - activating enzyme). ClipSP có 2 miền chính: trypsin protease chứa trung tâm hoạt động với bộ ba axit amin tương tự như các trypsin và miền Clip với trình tự 6 gốc cysteine tạo thành 3 cầu disulfide. Mặc dù trypsin và chymotrypsin là những protease phổ biến trong gan tụy tôm, protease của tôm sú và vai trò của chúng vẫn chưa được nghiên cứu nhiều.

Xuất phát từ thực tiễn trên, Chủ nhiệm đề tài TS. Nguyễn Thị Hồng Loan cùng nhóm nghiên cứu tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên thực hiện đề tài “Nghiên cứu thành phần và vai trò của enzyme proteolytic trong đáp ứng miễn dịch của tôm sú (Penaeus monodon)” với mục tiêu xác định được thành phần của enzyme proteolytic và sự tham gia của chúng trong đáp ứng miễn dịch ở tôm sú (Penaeus monodon).

Sau thời gian nghiên cứu, đề tài đã đạt được 2 mục tiêu đề ra là đã xác định được thành phần và tính chất của các enzyme proteolytic trong các bộ phận khác nhau của tôm sú; đã đánh giá được mức độ biểu hiện gen và hoạt độ của một số enzyme proteolytic có liên quan đến đáp ứng miễn dịch của tôm sú khi bị nhiễm virus đốm trắng. Các kết quả nghiên cứu đã làm rõ trong gan tụy của tôm sú là nơi tập trung chủ yếu các protease, trong đó trypsin-like protease chiếm ưu thế, enzym có thể đã được dự trữ trong gan tụy và được vận chuyển vào huyết tương để kích hoạt hệ thống PO chống lại tác nhân xâm nhiễm khi cần thiết. Cụ thể như sau:

- Hoạt độ của protease của tôm sú cao nhất ở gan tụy, sau đó đến cơ đầu, cơ thân và thấp nhất ở huyết tương.

- Trong dịch chiết gan tụy có tới 12 protease được ký hiệu lần lượt từ A đến L có khối lượng phân tử tương ứng là A (49,6 kDa), B (35,4 kDa), C (31,6 kDa), D (28,3 kDa), E (25,1 kDa), F (21,7 kDa), G (18,9 kDa), H (18,0 kDa), I (14,9 kDa), J (13,7 kDa), K (12,8 kDa) và L (11,4 kDa); dịch chiết cơ đầu có 3 băng protease J, K, L, dịch chiết cơ thân và huyết tương không có băng protease. Trong đó, 9 băng (B, C, D, E, F, I, J, K và L) là serine protease, 6 băng (D, E, I, J, K, L) là trypsin-like protease, 3 băng (A, G, H) là chymotrypsin-like protease. Trong 12 băng này không có băng nào thuộc nhóm metalloprotease, aspartic protease và cystein protease. Protease ở tôm sú hoạt động tối thích ở 50oC và pH 7, ngoại trừ 2 trypsin-like protease J và K có thể hoạt động tốt ở 70oC và pH 9.

- Đã bước đầu tách được phân đoạn có chủ yếu là protein I, một trypsin-like protease với KLPT 14 kDa từ dịch chiết gan tụy tôm sú bằng sắc ký trao đổi ion Q-sepharose và sắc ký ái lực Benzamidin-sepharose 4B.

- Phân đoạn tinh sạch hoạt động tối thích ở 60oC và pH = 8, bền ở 50oC và pH 8, bị ức chế tới hơn 70% hoạt độ bởi PMSF 10 mM và 90% hoạt độ khi bị xử lý với TLCK 1 mM; không bị ức chế bởi EDTA và pepstatin A.

- Trypsin-like proteases trong gan tụy đã hoạt hóa proPO thành dạng PO hoạt động trong huyết tương của tôm sú. Hai clip-serine protease (PmPPAE1, PmPPAE2) biểu hiện cao nhất trong huyết tương; trong khi đó, hai gen mã hoá trypsin-like protease (PmTLP1, PmTLP2) biểu hiện cao nhất trong gan tuỵ của tôm sú. Khi tôm sú bị nhiễm WSSV, mức độ biểu hiện của các gen PmPPAE1, PmPPAE2 và PmTLP2 trong huyết tương tăng lần lượt là 2,32; 2,57 và 4,56 lần; và mức độ biểu hiện của PmTLP1 giảm 1,47 lần so với nhóm tôm đối chứng. Trong gan tuỵ của tôm nhiễm WSSV, mức độ biểu hiện của các gen PmPPAE1, PmPPAE2 cũng tăng lần lượt là 2,24 và 3,99 lần và mức độ biểu hiện của PmTLP1 và PmTLP2 giảm lần lượt là 1,51 và 1,29 lần so với đối chứng. Hoạt độ trypsin-like protease tăng 3,25 lần và giảm 4,1 lần tương ứng trong huyết tương và gan tuỵ của tôm sú nhiễm WSSV so với nhóm đối chứng.

Có thể tìm đọc toàn văn báo cáo kết quả nghiên cứu (mã số 22068/2023) tại Cục Thông tin, Thống kê.

Đ.T.V (NASTIS)