급격한 환경변화에 대한 angelfish (Pterophyllum scalare) 젖산탈수소효소 동위효소의 변화

Abstract

열대 저산소 환경에 적응되어 있는 angelfish (Pterophyllum scalare)를 급격한 온도변화(<TEX>$27{\pm}0.5{\rightarrow}18{\pm}0.5^{\circ}C$</TEX>) 및 DO 변화(<TEX>$6{\pm}1{\rightarrow}18\;ppm$</TEX>)에 2시간 동안 적응시킨 후 젖산탈수소효소(EC 1.1.1.27, lactate dehydrogenase, LDH) 동위효소의 특성 및 유전자발현을 연구하였다. LDH 동위효소의 특성은 native-polyacrylamide gel 전기영동, Western blot 분석 및 효소활성 측정으로 확인하였다. 전기영동 결과 liver- 및 eye-specific Ldh-C 유전자는 간, 눈 및 뇌 조직에서 발현되었다. Western blot 분석 결과 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 동위효소는 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소보다 음극 쪽에 나타났다. 간 조직에서 온도 저하 시 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 동위효소가 증가하고 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소는 감소하였으며, DO 증가 시 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 및 <TEX>$C_4$</TEX> 동위효소가 증가하고 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소는 감소하였다. 눈 조직에서는 온도 저하 시 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 및 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소가 증가하고 <TEX>$C_4$</TEX> 동위효소는 감소하였으며, DO 증가 시 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 및 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소는 증가하지만 <TEX>$C_4$</TEX> 동위효소 및 하부단위체 C를 포함하는 동위효소는 감소하였다. 심장 조직에서는 DO 증가 시 LDH 활성이 증가하였고, LDH <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소가 증가하였다. 뇌 조직에서는 온도 저하 시 LDH <TEX>$A_4$</TEX> 및 <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소가 증가하였고, DO 증가 시 LDH <TEX>$B_4$</TEX> 동위효소는 증가하였다. 따라서 liver- 및 eye-specific Ldh-C는 DO 변화에 의해 영향을 받으며 간 및 눈 조직에서 LDH <TEX>$B_4$</TEX> 및 <TEX>$C_4$</TEX> 동위효소는 서로 상대적으로 조절되므로 <TEX>$C_4$</TEX> 동위효소는 lactate oxidase로서 기능을 나타내는 것으로 사료된다. In this study, the properties and gene expression of the lactate dehydrogenase (EC 1.1.1.27, LDH) isozyme were studied in angelfish (Pterophyllum scalare) - known for their adaptation to the low oxygen environment of the tropics - which were acclimated to acute temperature change (<TEX>$27{\pm}0.5{\rightarrow}18{\pm}0.5^{\circ}C$</TEX>) and dissolved oxygen (DO) change (<TEX>$6{\pm}1{\rightarrow}18\;ppm$</TEX>) for 2 hours. The properties of the LDH isozymes were confirmed in the native-polyacrylamide gel electrophoresis, Western blot analysis and enzyme activity measurement. Liver- and eye-specific Ldh-C gene were expressed in liver, eye and brain tissues. Through Western blot analysis, the LDH <TEX>$A_4$</TEX> isozyme was shown to have a more cathodal mobility relative to the <TEX>$B_4$</TEX> isozyme. In the liver tissue, the LDH <TEX>$A_4$</TEX> isozyme increased with temperature drop while the <TEX>$B_4$</TEX> isozyme decreased. The LDH <TEX>$A_4$</TEX> and <TEX>$C_4$</TEX> isozymes increased with DO increment, while the <TEX>$B_4$</TEX> isozyme decreased. In the eye tissue, the LDH <TEX>$A_4$</TEX> and B4 isozymse increased with temperature drop while the <TEX>$B_4$</TEX> isozyme decreased. The LDH <TEX>$A_4$</TEX> and <TEX>$B_4$</TEX> isozymes increased with DO increment, but the <TEX>$C_4$</TEX> isozyme and isozymes including the subunit C decreased. In the heart tissue, LDH activity increased with DO increment, as well as the LDH <TEX>$B_4$</TEX> isozyme. In the brain tissue, the LDH <TEX>$A_4$</TEX> and <TEX>$B_4$</TEX> isozymes increased with temperature drop. The LDH <TEX>$B_4$</TEX> isozyme increased with DO increment. Accordingly, since the liver- and eye-specific Ldh-C are influenced by changes in DO and the LDH <TEX>$B_4$</TEX> and <TEX>$C_4$</TEX> isozymes are relatively controlled in the liver and eye tissues, the <TEX>$C_4$</TEX> isozyme can be considered to have a lactate oxidase function.