大脑的进化可能使我们更容易焦虑「研究速递 」

5-羟色胺和多巴胺等神经化学物质在人类认知和情感功能中起着至关重要的作用。囊泡单胺转运体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Tohoku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。

人体是由数百万个细胞组成的。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所有的遗传物质，被称为基因组。VMAT1是负责转运神经递质和调节神经元信号的基因之一，其变体(136Thr)与多种精神病理症状相关，它与136Ile相比，对单胺的摄取减少。

日本Tohoku大学生命科学研究生院的博士候选人Daiki Sato和Masakado Kawata教授，以及参与本次研究的两位作者，先前发现VMAT1是在整个人类谱系中进化的基因之一。VMAT1的两种人类特异性氨基酸替代品(Glu130Gly和Asn136Thr/Ile)经历了积极的自然选择。这种变化表现为从130Glu到130Gly，从136Asn到136Thr。之前的研究已经表明，新的130Gly/136Thr变体会降低神经递质的摄取，并与更高的抑郁和/或焦虑相关。

然而，这些变化(Glu130Gly和Asn136Thr)引起的潜在功能改变仍不清楚。为了从进化的角度评估VMAT1的功能变化，研究者重建了祖先的残基，并使用荧光假神经递质(FFN)检测了这些取代物在体外单胺摄取中的作用。

免疫印迹分析证实，所有转染的YFP-VMAT1突变体均在HEK293T细胞中正常表达，表达水平相当，且在囊泡密度和大小上无明显差异。荧光分析显示了VMAT1变体之间FFN206摄取的显著差异：130Glu/136Asn, 130Glu/136Thr和130Gly/136Ile的FFN206摄取水平明显高于130Gly/136Asn和130Gly/136Thr，这表明130Glu和136Ile导致神经递质摄取增加。

综上所述，在这项研究中，Sato、Kawata及其同事通过重建祖先VMAT1蛋白，揭示了VMAT1在神经递质摄取中的进化变化。首先，他们应用了荧光底物以可视化和量化每种基因型对神经递质的摄取。

与衍生型(130Gly/136Thr)相比，祖先型(130Glu/136Asn) VMAT1蛋白显示出对神经递质摄取增加。鉴于衍生(130Gly/136Thr)基因型被证明与现代人群的抑郁和/或焦虑有关，研究者称，“我们的研究结果表明，在人类进化过程中，VMAT1对单胺的吸收最初是下降的(从130Glu/136Asn下降到130Gly/136Thr)，这可能导致我们祖先对外部环境的敏感性更高”。

研究人员的下一步工作是确定突变对小鼠的神经和行为的影响，以阐明这些突变对我们大脑进化的影响。这将是我们的基因组与大脑进化相联系的显著证据。研究人员希望这一发现能让我们了解包括精神疾病在内的多种疾病的更多特征。

参考文献

Daiki X. Sato, Yuu Ishii, TomoakiNagai, Kazumasa Ohashi, Masakado Kawata. Human-specificmutations in VMAT1 confer functional changes and multi-directional evolution inthe regulation of monoamine circuits. BMC Evolutionary Biology, 2019; 19(1) DOI: 10.1186/s12862-019-1543-8

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