Древняя денисовская ДНК может увеличить риск развития психических расстройств у современных людей, таких как депрессия.

Исследование предполагает, что наблюдаемый генетический вариант, влияющий на регуляцию цинка, может указывать на эволюционное преимущество в адаптации наших предков к холоду.

Примерно 60 000 лет назад современные люди начали миграцию из Африки, миграцию, которую часто называют событием «Из Африки». Прибыв в Азию, эти люди столкнулись с денисовцами. Эта встреча, вероятно, привела к сочетанию конфликта и сотрудничества, а также к различным гибридизациям. Фактически, даже сегодня современные люди сохраняют в своем геноме генетические варианты денисовского происхождения, что свидетельствует об этих первоначальных взаимодействиях.

Теперь команда под руководством Института эволюционной биологии (IBE), совместного центра Испанского национального исследовательского совета (CSIC), Университета Помпеу Фабра (UPF) и Департамента медицины и наук о жизни (MELIS) ​​UPF , пришел к выводу. Выявлен один из наиболее распространенных следов генетического наследия вымершего денисовского вида у современного человека. Команда Елены Бош, главного исследователя IBE, и Рубена Висенте, главного исследователя MELIS-UPF, обнаружила, что эта генетическая адаптация помогла предковым группам Мудрый Чтобы адаптироваться к холоду.

Наблюдаемый вариант, который участвует в регуляции цинка и играет роль в клеточном метаболизме, также может быть причиной предрасположенности современных людей к психическим расстройствам, таким как депрессия или шизофрения.

Генетические изменения в регуляции цинка могли означать эволюционное преимущество

То, как адаптация формирует нынешние генетические вариации в человеческих популяциях, представляет большой интерес для эволюционной генетики.

Отталкиваясь от этого вопроса, команда Елены Бош выявила адаптивный вариант среди современных человеческих групп в области нашего генома, которая очень похожа на геном вымершей предковой группы: денисовцев.

Географическое распространение выявленной замены в гене SLC30A9 в современных популяциях человека и возможные сценарии интродукции денисовцев. Происхождение SLC30A9 соответствует версии гена до кроссовера между денисовцами и сапиенсами. Вариант SLC30A9 относится к версии, используемой совместно с денисовцем. Фото: Хорхе Гарсия и Елена Бош. Лицензия Creative Commons 4.0. Создано в макете карты.

«Благодаря геномному анализу мы заметили, что наблюдаемый генетический вариант возник в результате нашего скрещивания с древними людьми в прошлом, возможно, с денисовцами», — говорит Анна Рокка-Умберт, соавтор исследования. Команда исключила наследие неандертальцев, поскольку у этих популяций нет этой мутации.

«Очевидно, это изменение было полезным и оказалось избирательным преимуществом для людей. SLC30A9 «Этот ген был выбран для нынешней популяции и достиг ее», — добавляет Хорхе Гарсиа Каллеха, соавтор исследования.

Лаборатория эволюционной популяционной генетики, возглавляемая Бушем, хотела знать, какие изменения вызывает это генетическое разнообразие денисовского происхождения на клеточном уровне. «Мы обнаружили, что эта мутация определенно влияет на транспорт цинка внутри клетки, поэтому связались с командой Висенте», — вспоминает Елена Бош, главный исследователь IBE и соруководитель исследования.

Регуляция цинка: ключ к адаптации к холоду

«Елена обратилась ко мне, потому что ее команда заметила изменение в амино кислый В переносчике цинка, который сегодня сильно различался у населения Африки и Азии. С этого момента мы начали задавать себе вопросы и искать ответы», — прокомментировал Рубен Висенте. Его команда в группе биофизики иммунной системы Лаборатории молекулярной физиологии взялась за техническую задачу изучения движения цинка внутри клеток.

Иллюстрация того, что часть транспортера расположена в митохондриях с помощью STED-микроскопии сверхвысокого разрешения с клетками HEZ293, трансфицированными транспортером цинка ZnT9 (зеленый). Фиолетовым цветом обозначен митохондриальный белок ТОМ 20, белым цветом он локализован в митохондриях. Фото: Рубен Висенте.

Цинк, важный элемент для здоровья человека, является важным посланником, который передает информацию снаружи внутрь клеток и между различными клеточными компартментами. Дефицит цинка вызывает ростовые, неврологические и иммунные нарушения, хотя «его регуляция все еще плохо изучена из-за отсутствия молекулярных инструментов для контроля потока цинка».

Лаборатория Висенте установила, что наблюдаемый вариант вызывает новый баланс цинка внутри клетки, способствуя изменению метаболизма. Изменяя эндоплазматический ретикулум и митохондрии в клетках, это различие приводит к потенциальному метаболическому преимуществу в борьбе с враждебным климатом. «Наблюдаемый фенотип заставляет нас задуматься о возможной адаптации к холоду», — подчеркивает Висенте.

Генетическое наследие денисовцев может повлиять на психическое здоровье населения Европы и Азии

Транспорт цинка также участвует в нервной системе. Возбуждение играет важную роль в психическом равновесии и здоровье людей.

Команда предполагает, что вариант этого переносчика цинка, который экспрессируется во всех тканях организма, связан с большей восприимчивостью к некоторым психологическим заболеваниям. К ним относятся нервная анорексия, синдром гиперактивности, Расстройство аутистического спектраБиполярное расстройство, депрессия, обсессивно-компульсивное расстройство и шизофрения.

«В будущем расширение этого исследования за счет включения моделей на животных может пролить свет на предрасположенность к психическим заболеваниям», — отмечает Висенте.

Генетический вариант оставил глобальный след, за исключением Африки.

Хотя этот вариант утвердился в Азии в результате гибридизации денисовцев и МудрыйОн также распространился на европейское и индейское население. Фактически, он присутствует в популяциях по всей планете, хотя в случае африканского населения он встречается реже.

Команда предполагает, что денисовская генетическая адаптация, вероятно, имела самый большой географический ареал, когда-либо обнаруженный. «Например, альтернатива в Ибас1 Ген, унаследованный от денисовцев, позволяет адаптироваться к жизни на больших высотах, но встречается только у тибетцев. Однако в нашем случае воздействие распространяется на все группы населения за пределами Африки».

Ссылка: «Генетическая адаптация человека, связанная с клеточным гомеостазом цинка», Ана Рока Умберт, Хорхе Гарсиа Каллеха, Марина Фогель Гонсалес, Алехандро Фиерро Вильегас, Жерар Эль Раджа, Виктор Эррера Фернандес, Аня Бошняк, Жерар Монтань и Эстебан. Гутьеррес, Феликс Кампильо, Рубен Висенте и Елена Бош, 25 сентября 2023 г., ПЛОС Генетика.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950