侵略的淡水魚種であるプロイセンコイ（Carassius gibelio Bloch, 1782）の肝臓とエラにおける細胞内微量元素分布の比較

Comparison of intracellular trace element distributions in the liver and gills of the invasive freshwater fish species, Prussian carp (Carassius gibelio Bloch, 1782).

• Zrinka Dragun
• Nesrete Krasnići
• Dušica Ivanković
• Vlatka Filipović Marijić
• Tatjana Mijošek
• Zuzana Redžović
• Marijana Erk

抄録

プルシアンコイ（Carassius gibelio）は淡水魚であり、その高い耐水性で知られている。私たちの目的は、魚類の保護機構の一部を構成する分子量の異なるペプチド/タンパク質の細胞質分布を決定することにより、金属/非金属への曝露に対する耐性を明らかにすることである。適用した手法は、サイズ排除高速液体クロマトグラフィーを用いてクロアチアのイロバ川から採取したプルシアンコイのエラと肝臓の細胞質を分画し、Cd, Cu, Zn, Fe, Mo, Seを高分解能誘導結合プラズマ質量分析法を用いて分析した。その結果、両魚類の臓器において、カドミウムはメタロチオネイン(MT)と結合して高い無害化効果を示した。また、両臓器ではCu、肝臓ではZnがMTに結合していたが、エラでは明らかなZnのMTへの結合は記録されていなかった。エラの亜鉛は、より高いMM（50-250kDa）のタンパク質と2kDa以下のMMの生体分子との結合が優勢であった。肝臓では ~400kDa の MM のタンパク質（おそらく貯蔵タンパク質フェリチン）への Fe の結合が観察されたが、エラでは Fe は主に ~15-65kDa の MM のタンパク質（おそらくヘモグロビンオリゴマー）に結合していた。肝臓では235kDaと141kDaにMoとSeの最大溶出量が認められ、エラでは10kDa以下であった。肝臓では高濃度のMMタンパク質（酵素、貯蔵タンパク質など）に金属/非金属が結合し、エラでは非常に低濃度のMM生体分子（10kDa未満）に金属/非金属が結合していた（抗酸化物質、メタルロシャペロン、非タンパク質補因子など）。このようなエラ内の金属/非金属の分布は、防御の最初の部位であること、また、いくつかの金属がMTと関連していることから、プルシアンコイのいくつかの器官では、防御機構が高度に発達していることが示唆されます。

Prussian carp (Carassius gibelio) is an invasive freshwater fish known for its high tolerance to aquatic pollution. Our aim was to try to clarify its tolerance to increased exposure to metals/nonmetals, by determining their cytosolic distributions among peptides/proteins of different molecular masses (MM), which form a part of the fish protective mechanisms. The applied approach consisted of fractionation of gill and hepatic cytosols of Prussian carp from the Croatian river Ilova by size-exclusion high performance liquid chromatography, whereas Cd, Cu, Zn, Fe, Mo, and Se analyses were done by high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry. The results indicated high detoxification of Cd by its binding to metallothioneins (MTs) in both fish organs. In addition, binding to MTs was observed for Cu in both organs and for Zn in the liver, whereas clear Zn binding to MTs in the gills was not recorded. Zinc in the gills was predominantly bound to proteins of higher MM (50-250 kDa) and to biomolecules of MM below 2 kDa. Predominant Fe binding to proteins of MM of ~400 kDa (presumably storage protein ferritin) was observed in the liver, whereas in the gills Fe was mainly associated to proteins of MM of ~15-65 kDa (presumably hemoglobin oligomers). Maximum Mo and Se elutions in the liver were noted at 235 kDa and 141 kDa, respectively, and in the gills below 10 kDa. The striking difference was observed between two organs of Prussian carp, with predominant metal/nonmetal binding to high MM proteins (e.g., enzymes, storage proteins) in the liver, and to very low MM biomolecules (<10 kDa) in the gills (e.g., antioxidants, metallochaperones, nonprotein cofactors). Such metal/nonmetal distributions within the gills, as the first site of defense, as well as association of several metals to MTs, indicated highly developed defense mechanisms in some organs of Prussian carp.

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