Эволюционная история снижения транспорта борной кислоты и мочевины в аквапорине 10

Аквапорин (Aqp) 10 у человека формирует каналы в мембранах клеток, которые пропускают воду, глицерин, мочевину и борную кислоту. Однако у рыбы фугу паралог Aqp10.2b пропускает только воду и глицерин, но не мочевину и борную кислоту.

Исследователи из Токийского технологического института изучили эволюционную временную шкалу, которая привела к различным механизмам избирательности субстрата среди Aqp10. Результаты показывают, что Aqp10.2 у лучепёрых рыб, вероятно, уменьшил или утратил проницаемость для мочевины и борной кислоты в ходе эволюции.

Aqp10 принадлежит к подсемейству акваглицеропоринов. Эти белки участвуют во многих физиологических процессах, включая функцию кишечника, метаболизм в печени и жировых клетках, эластичность кожи.

У саркоптеригий (кистепёрые рыбы, двоякодышащие и четвероногие) есть один ген, кодирующий Aqp10. У актиноптеригий (лучепёрые рыбы) есть паралоги этого гена — aqp10.1 и aqp10.2. У японской рыбы фугу паралог aqp10.2b проницаем для воды и глицерина, но не для мочевины и борной кислоты.

Чтобы понять, как развились эти функциональные различия, международная команда исследователей проанализировала Aqp10 у восьми видов костных позвоночных. Исследование опубликовано в Genome Biology and Evolution 1 декабря 2023 года.

Ключевые выводы:

• Подобно Aqp10 четвероногих и кистепёрых рыб, Aqp10.1 лучепёрых рыб транспортирует воду, глицерин, мочевину и борную кислоту.
• Aqp10.2 лучепёрых рыб транспортирует воду и глицерин, но значительно сильнее ограничивает прохождение мочевины и борной кислоты по сравнению с Aqp10 и Aqp10.1.

Эти результаты указывают, что проницаемость для воды, глицерина, мочевины и борной кислоты является плезиоморфным (предковым) признаком Aqp10 у всех четвероногих и кистепёрых рыб. Однако Aqp10.2 лучепёрых рыб, вероятно, уменьшил или утратил проницаемость для мочевины и борной кислоты в ходе эволюции.

Как отмечает ведущий автор исследования доктор Аюми Нагасима, активность по транспорту мочевины и борной кислоты, вероятно, была систематически снижена, а затем утрачена у общего предка этих рыб. Это исследование может пролить свет на механизм избирательности субстрата у акваглицеропоринов.