Как морские рыбы выводят борную кислоту: открыт новый механизм

Морские рыбы живут в среде с высокой солёностью, где концентрации ионов сильно отличаются от их плазмы крови. Морская вода содержит различные токсичные ионы, которые могут накапливаться в организме.

Борная кислота (H₃BO₃) в малых количествах является важным микроэлементом, но в избытке токсична. Поэтому морские рыбы должны выводить её, однако механизм этого процесса был неизвестен. Международная команда под руководством исследователей из Токийского технологического института (Tokyo Tech) раскрыла молекулярные механизмы секреции борной кислоты у морских рыб-иглобрюхов.

Исследование, опубликованное в Journal of Biological Chemistry, возглавил доцент Акира Като.

Ключевые наблюдения

• У морского иглобрюха (Takifugu) концентрация борной кислоты в моче оказалась в 300 раз выше, чем в крови, и в 60 раз выше, чем в морской воде.
• Моча пресноводных рыб содержала почти в 1000 раз меньше борной кислоты, чем у морского иглобрюха.
• Это подтвердило, что Takifugu активно выделяет борную кислоту с мочой через почки.

Молекулярный механизм

В почечных канальцах иглобрюха учёные обнаружили экспрессию ранее не охарактеризованного гена Slc4a11A. Этот ген кодирует белок, гомологичный BOR1 — транспортеру борной кислоты у растений.

«Детальный электрофизиологический анализ показал, что Slc4a11A функционирует как активный, или электрогенный, транспортер борной кислоты», — отмечает доктор Като.

Это означает, что Slc4a11A способен переносить борную кислоту против градиента концентрации, и его работа не зависит от других ионов (например, натрия). Это первое сообщение об активном транспорте борной кислоты у животных.

Эволюционный контекст и значение

• У млекопитающих также есть ген Slc4a11, но он не транспортирует борную кислоту. Мутации в этом гене у человека вызывают нарушения зрения (например, врождённую наследственную эндотелиальную дистрофию роговицы и дистрофию Фукса).
• Дальнейшие исследования покажут, утратили ли млекопитающие способность Slc4a11 транспортировать борную кислоту в ходе эволюции или же морские рыбы приобрели её у своего варианта гена (Slc4a11A).

Это открытие открывает новые пути для понимания транспорта борной кислоты у животных и эволюции генетических механизмов осморегуляции.