Ген, отвечающий за уникальную функцию выводковой сумки морского конька

Морские коньки (семейство Syngnathidae) обладают уникальной морфологией, включающей характерные шипы и выводковую сумку у самцов. В эпителии этой сумки присутствуют особые клетки — "клетки пламенеющего конуса", покрытые слизистой шапочкой. Эти клетки отсутствуют у близких родственников морского конька — колючей рыбы-иглы Urocampus nanus и морской иглы Syngnathus schlegeli.

Группа учёных под руководством доцента Мари Кавагути и профессора Шигеки Ясумасу из Университета Софии идентифицировала у морского конька Hippocampus abdominalis "сиротский" ген (не имеющий идентифицируемых гомологичных последовательностей у других видов). Этот ген, названный pgrich (proline-glycine rich), по мнению исследователей, связан с развитием клеток пламенеющего конуса в выводковой сумке. Результаты опубликованы в журнале Cell and Tissue Research 25 мая 2023 года.

Используя гистологическое окрашивание и электронную микроскопию, учёные подтвердили наличие клеток пламенеющего конуса в наружном эпителии выводковой сумки H. abdominalis и их отсутствие у двух видов рыб-игл. Методы in situ гибридизации и иммуногистохимии показали, что ген pgrich экспрессируется, а его белок PGrich локализуется именно в клетках пламенеющего конуса.

Аминокислотная последовательность белка PGrich показала частичное сходство с последовательностью, транслированной с антисмысловой (некодирующей) цепи гена эластина у большой рыбы-иглы. Анализ последовательностей выявил множество транспозонных элементов вокруг гена pgrich. Учёные предполагают, что ген pgrich мог эволюционировать из гена эластина рыб-игл и впоследствии приобрести новую функцию в формировании уникальных для морских коньков клеток пламенеющего конуса.

Исследование эволюционной истории гена pgrich может пролить свет на происхождение сиротских генов и развитие выводковой сумки в этой линии рыб.