Особый генный механизм, отвечающий за изменение секреции ионов магния, был обнаружен учеными Токийского технологического института (Tokyo Institute of Technology).

Ученые Токийского технологического института вместе с коллегами из Академии океанологии (г.Сиомоносеки, Япония) и Медицинского колледжа клиники Майо (Миннесота, США) обнаружили молекулярный механизм, отвечающий за продукцию Mg²⁺ у пресноводных и морских рыб рода Takifugu.

Жизнедеятельность существ, обитающих в морской среде, подвергается воздействию ионов различных элементов, находящихся в воде. Их тела естественным образом поглощают и хранят ионы необходимых веществ, однако избыток любого из них в организме может нанести серьезный вред.

Ион магния Mg²⁺ является вторым по распространенности катионом в морской воде. Как пресноводные, так и морские виды рыб поддерживают определенный уровень Mg²⁺ в плазме крови и организме. Довольно продолжительное время было известно, что морские рыбы выделяют Mg²⁺ вместе с мочой, чтобы избежать переизбытка иона, поглощенного из окружающей среды. Тем не менее, некоторые виды рыб способны существовать как в условиях пресной, так и соленой воды, а то, каким образом они регулируют секрецию Mg²⁺ в своих организмах соответственно окружающей среде, ученым до сих пор было не известно.

Некоторое время назад Акира Като (Akira Kato) со своими коллегами из Токийского технологического института и исследователями Академии океанологии и Медицинского колледжа клиники Майо обнаружили молекулярные механизмы, отвечающие за секрецию Mg²⁺ в пресноводных и морских рыбах рода Takifugu.

«Для пресноводных рыб Mg²⁺ является важным питательным веществом, которое необходимо хранить в организме, если Mg²⁺ дополнительно не поступает с пищей», объясняет Като. «Морская вода содержит в 30 раз больше Mg²⁺, чем кровь морских рыб. Если эти рыбы не смогут выделять избыток Mg²⁺, они будут страдать от гипермагниемии, которая ведет к отказу нормальных функций тканей в нервах, мышцах и сердце».

Открытая база данных геномов позволила Като и его команде составить список генов рыб фугу, гомологичных любым известным генам бактерий, растений и млекопитающих, отвечающим за перенос Mg²⁺. Колоссальные объемы выполненной работы позволили обнаружить ген под названием Slc41a1, который кодирует белки, переносящие ионы, у других видов животных и бактерий. Анализ экспрессии генов показал, что Slc41a1 экспрессируется в почках рыб фугу. Затем команда экспертов сравнила экспрессию Slc41a1 в почках и кишечнике Takifugu rubripes и Takifugu obscurus в морской и пресной воде.

«Мы обнаружили, что экспрессия Slc41a1 повышалась, когда рыбу перемещали из пресной воды в морскую», разъяснил Като. Использование иммуногистохимических методов позволило доказать, что Slc41a1 находится в вакуолях (органеллах) почек и контролирует перемещение Mg²⁺ от внутренних к внешним клеткам. Этот механизм секреции позволяет выделять избыток ионов с мочой.

«Молекулярные исследования вакуолярной секреции Mg²⁺ в почках морских видов рыб только началось», подчеркнул Като. «Нам необходимо определить другие компоненты, отвечающие за функционирование транспортного гена Slc41a1. Нам также нужно определить, используются ли подобные системы другими организмами, или такой метод секреции эволюционировал исключительно у рыб».