Минералокороидный рецептор (МР) регулирует транспорт воды и натрия в клетках и тканях, что имеет решающее значение для контроля артериального давления, поэтому неудивительно, что МР является общим для всех позвоночных животных. Альдостерон, который является физиологическим стероидом для MR наземных позвоночных, выработался у двоякодышащих рыб (предшественников наземных позвоночных), что позволяет предположить, что эволюция альдостерона была важна для завоевания суши путем предотвращения обезвоживания у животных, живущих вне воды.
И все же альдостерон отсутствует у акул и лучеперых рыб, что вызывает вопрос о том, какие стероиды активируют МР у них, и какую роль эти стероиды играют у людей.
В необычном исследовании международная группа ученых из Японии, Сингапура и США под руководством Майкла Э. Бейкера, доктора философии, профессора-исследователя Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего, сообщает, что по сравнению с людьми, другой набор стероидных гормонов активирует MR у слоновых акул, вида хрящевых рыб, который представляет старейшую из сохранившихся групп челюстных позвоночных.
Открытие, опубликованное в выпуске журнала Science Signaling от 4 июня 2019 года, не только подчеркивает еще одно эволюционное изменение, связанное с переходом позвоночных от воды к суше, но и предполагает, что МР может играть и другие, критически важные роли в поддержании здоровья человека.
«Хотя MR традиционно считается фактором транскрипции, который важен для регуляции транспорта электролитов в почках, становится ясно, что MR оказывает физиологическое действие на нетрадиционные органы, включая мозг и сердце», - сказал Бейкер.
Наши результаты показывают, что активность MR в нетрадиционных органах имеет древнее происхождение и действительно развилась у позвоночных с базальной челюстью. Исследования слоновых акул подтверждают результаты других исследований, которые показывают, что физиология стероидных гормонов, таких как альдостерон, кортизол и прогестерон, в других нетрадиционных тканях, таких как яичники и яички, также может быть важна для здоровья человека».
Слоновая акула (Callorhinchus milii) - необычная модель животного. Этот вид, известный под несколькими названиями, такими как акула-призрак, рыба-слон и серебряный трубач, обитает в водах у берегов южной Австралии. Гладкокожие рыбы вырастают до максимального размера в четыре фута и не представляют угрозы для человека. Их отличительная мотыгообразная морда, похожая на хоботок, используется для обнаружения добычи, в первую очередь моллюсков и донных беспозвоночных, посредством движения и слабых электрических полей.
Слоновые акулы обладают еще одной необычной особенностью: у них самый медленный геном из всех известных позвоночных, «что делает их идеальными для понимания того, как развивалась МР у костных позвоночных, включая человека», - сказал первый автор исследования Йошинао Катсу., доктор философии, доцент кафедры биологических наук Университета Хоккайдо в Японии.
Бейкер, Катсу и коллеги из Сингапура, Японии и Миннесоты обнаружили, что МР слоновой акулы реагирует на те же физиологические кортикостероиды (альдостерон, кортизол, кортикостерон и 11-дезоксикортикостерон), которые активируют МР у людей и других млекопитающих. Но другой основной стероидный гормон - прогестерон - вызывает MR акулы, но не действует на людей, крыс, лягушек или аллигаторов.
"Поскольку синтез прогестерона проще, чем синтез альдостерона, кортизола, кортикостерона или 11-дезоксикортикостерона, мы предполагаем, что прогестерон был предком, возможно, предком стероида для МР", - сказал Катсу.
Таким образом, по словам авторов, странная слоновая акула и ее компактный, медленно развивающийся геном обеспечивают другой, сравнительный способ взглянуть и понять эволюцию людей и других позвоночных в тот момент, когда они стали наземные существа.
«Белки слоновой акулы - это окно в прошлое», - сказал Бейкер.
Среди соавторов: Сатоми Коно, Государственный университет Сент-Клауд, Миннесота; Каори Ока, Сяочжи Лин и Сумика Отаке, Университет Хоккайдо, Япония; Nisha E. Pillai и Byrappa Venkatesh, Институт молекулярной и клеточной биологии, Сингапур; и Ватару Такай и Сусуму Хёдо, Токийский университет.