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大脑的进化可能使我们更容易焦虑

2020-02-08 点击:1421

神经化学物质,如血清素和多巴胺,在人类认知和情感功能中发挥着重要作用。囊泡单胺转运蛋白1 (VMAT1)是负责转运神经递质和调节神经元信号的基因之一。日本东北大学领导的一个研究小组重建了祖先的VMAT1蛋白,揭示了人类进化过程中VMAT1神经递质摄取的功能变化。

人体由数百万个细胞组成。每个个体都包含一组特定的编码指令,这些指令构成了生物体的遗传物质,被称为基因组。VMAT1是负责运输神经递质和调节神经元信号的基因之一。其变体(136Thr)与各种精神病理学症状相关。与136Ile相比,Vmat 1降低了单胺摄取。

日本东北大学生命科学研究生院的博士候选人佐藤大树(Daiki Sato)和川田正彦(Masakado Kawata)教授以及参与这项研究的两位作者此前发现,VMAT1是在整个人类谱系中进化的基因之一。两种人类特有的氨基酸替代物VMAT1 (Glu130Gly和Asn 136 Tr/Ile)已经经历了活跃的自然选择。这种变化显示为从130Glu到130Gly和从136Asn到136Thr。先前的研究表明,新的130Gly/136Thr变体可以减少神经递质的摄取,并与更高的抑郁和/或焦虑相关。

然而,这些变化(Glu130Gly和Asn136Thr)引起的潜在功能变化仍不清楚。为了从进化的角度评价VMAT1的功能变化,研究人员重建了祖先的残基,并用荧光假神经递质(FFN)检测了这些替代物对体外单胺摄取的影响。

western blot分析证实,所有转染的YFP-VMAT1突变体在HEK293T细胞中正常表达,表达水平相同,囊泡密度和大小无显着差异。荧光分析显示VMAT1变异体对FFN206的吸收存在显着差异:130Glu/136ason、130glu/136thr和130Gly/136Ile的FFN206吸收水平显着高于130Gly/136Asn和130Gly/136Thr,这表明130Glu和136Ile导致神经递质吸收增加。

综上所述,在这项研究中,佐藤、川田和他们的同事通过重构祖先的VMAT1蛋白揭示了VMAT1在神经递质摄取方面的进化变化。首先,他们应用荧光底物来可视化和量化每种基因型对神经递质的摄取。

与衍生物(130Gly/136Thr)相比,祖代(130Glu/136Asn) VMAT1蛋白表现出神经递质摄取增加。由于衍生的(130Gly/136Thr)基因型已被证明与现代人群中的抑郁和/或焦虑有关,研究人员表示,“我们的研究结果表明,在人类进化过程中,VMAT1对单胺的吸收最初减少(从130Glu/136Asn减少到130Gly/136Thr),这可能导致我们的祖先对外部环境的更高敏感性”。

研究者的下一步是确定突变对小鼠神经和行为的影响,以阐明这些突变对我们大脑进化的影响。这将是我们基因组与大脑进化相关联的重要证据。研究人员希望这一发现能帮助我们了解包括精神疾病在内的各种疾病的更多特征。

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