水通道蛋白减少硼酸和尿素运输的进化时间表

　　人体中的水通道蛋白(Aqp) 10水通道允许水、甘油、尿素和硼酸自由通过细胞。然而，河豚体内的aqp102 - 2b只允许水和甘油通过，不允许尿素和硼酸通过。来自东京工业大学的研究人员试图了解导致aqp10中可变底物选择机制的进化时间表。结果表明，鳍鱼体内的Aqp10.2可能通过进化降低或丧失了对尿素和硼酸的渗透性。

　　

人体中的水通道蛋白(Aqp) 10水通道允许水、甘油、尿素和硼酸自由通过细胞。然而，河豚体内的aqp102 - 2b只允许水和甘油通过，不允许尿素和硼酸通过。来自东京工业大学的研究人员试图了解导致aqp10中可变底物选择机制的进化时间表。结果表明，鳍鱼体内的Aqp10.2可能通过进化降低或丧失了对尿素和硼酸的渗透性。

水通道蛋白(Aqps)是在活细胞(包括细菌、真菌、动物和植物)的膜上形成水通道的蛋白质。这些通道比膜磷脂双分子层的扩散更快地促进了水在细胞间的运输。

Aqp10属于水通道的aquaglyceroporin亚家族。这些蛋白质促进了我们身体的许多生理过程，包括肠道功能、肝脏和脂肪细胞代谢以及皮肤弹性。水和溶质，如甘油、尿素和硼酸，根据膜上的浓度梯度通过人体Aqp10进行运输。

众所周知，包括腔棘鱼、肺鱼和四足动物(如两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物)在内的节肢动物都有一个编码Aqp10的基因。相比之下，放光鳍动物，如鳍鱼，有类似的aqp10基因，或几乎相同的拷贝，如aqp10.1和aqp10.2。有趣的是，鳍状日本河豚有一种叫做aqp102 b的类似物，它对水和甘油具有渗透性，但对尿素和硼酸却没有渗透性。

为了了解人类和河豚体内Aqp10溶质渗透性之间的功能差异是如何进化的，一组来自东京工业大学生命科学与技术学院、高级生物科学系、近代大学农业学院、密歇根州立大学综合生物系、海蓝宝石福岛AMF、梅奥医学与科学学院生理与生物医学工程系分析了不同物种的aqp10。该研究发表在2023年12月1日的《基因组生物学与进化》杂志上。

当被问及他们的研究时，东京工业大学生命科学与技术系助理教授、该研究的首席科学家Ayumi Nagashima博士解释说:“溶质选择性的进化适应可以为分析水甘油oporins的溶质渗透演化提供一个有前途的模型。在本研究中，为了阐明Aqp10溶质选择性的进化史，我们分析和比较了8种骨脊椎动物Aqp10的渗透性及其进化关系。

研究小组发现，与四足动物和叶鳍鱼类的Aqp10s相似，鳍类鱼类的Aqp10.1也能运输水、甘油、尿素和硼酸。另一方面，尽管鳍鱼体内的Aqp10.2转运水和甘油，但它们比Aqp10和Aqp10.1更能限制尿素和硼酸的转运。

这些有趣的结果表明，水、甘油、尿素和硼酸的渗透性是所有四足动物和叶鳍鱼Aqp10水通道的准形特征。然而，在鳍鱼中发现的Aqp10.2可能在进化过程中降低或丧失了尿素和硼酸的渗透性。

在这方面，Nagashima博士评论说:“我们的研究表明，鳍状鱼类的Aqp10.2只允许有限或不允许尿素或硼酸通过它。这些活动可能在这些鱼类共同祖先的进化过程中系统地减少并随后消失。这项研究有望阐明水甘油孔蛋白的底物选择机制，这有助于未来的营养运输和其他过程。”

综上所述，本研究强调了水、甘油、尿素和硼酸运输活性是研究物种共同的祖先型Aqp10特征的多形活性。因此，结果表明放线菌中的Aqp10.2进化为降低尿素和硼酸的运输活性。