ADN-ul antic din Denisovan ar putea crește riscul oamenilor moderni de a dezvolta tulburări de sănătate mintală, cum ar fi depresia

Cercetarea sugerează că varianta genetică observată, care afectează reglarea zincului, ar putea indica un avantaj evolutiv în adaptarea strămoșilor noștri la frig.

Cu aproximativ 60.000 de ani în urmă, oamenii moderni s-au angajat într-o migrație din Africa, o migrație denumită adesea evenimentul „În afara Africii”. La sosirea în Asia, acești oameni i-au întâlnit pe denisoveni. Această întâlnire a dus probabil la un amestec de conflict și cooperare, dar și hibridizări diferite. De fapt, chiar și astăzi oamenii moderni păstrează în genomul nostru variante genetice de origine denisovenă, care atestă acele interacțiuni inițiale.

Acum, o echipă condusă de Institutul de Biologie Evoluționistă (IBE), un centru comun al Consiliului Național de Cercetare Spaniol (CSIC), Universitatea Pompeu Fabra (UPF) și Departamentul de Medicină și Științe ale Vieții (MELIS) ​​de la UPF , a ajuns la o concluzie. S-a identificat una dintre cele mai răspândite urme ale moștenirii genetice a speciilor dispărute denizovene la oamenii moderni. Echipa Elenei Bosch, investigator principal la IBE, și Rubén Vicente, investigator principal la MELIS-UPF, a descoperit că această adaptare genetică a ajutat grupuri ancestrale de Cel înțelept Pentru a se adapta la frig.

Varianta observată, care este implicată în reglarea zincului și are rol în metabolismul celular, ar putea fi, de asemenea, un motiv care predispune oamenii moderni la tulburări psihice precum depresia sau schizofrenia.

Variația genetică în reglarea zincului poate fi însemnat un avantaj evolutiv

Modul în care adaptarea modelează variația genetică actuală în populațiile umane este de mare interes în genetica evolutivă.

Pornind de la această întrebare, echipa Elenei Bosch a identificat o variantă adaptativă printre grupurile umane actuale într-o regiune a genomului nostru care seamănă strâns cu genomul unui grup ancestral dispărut: Denisovenii.

Distribuția geografică a substituției identificate în gena SLC30A9 în populațiile umane actuale și scenarii posibile pentru introducerea Denisovanului. Strămoșul lui SLC30A9 corespunde versiunii genei pre-încrucișare dintre Denisovan și Sapiens. Varianta SLC30A9 se referă la versiunea partajată cu Denisovan. Credit: Jorge Garcia și Elena Bosch. Licențiat sub Creative Commons 4.0. Creat în aspectul hărții.

„Prin analiză genomică, am observat că varianta genetică observată provine din încrucișarea noastră cu oameni străvechi în trecut, poate cu denisovenii”, spune Anna Rocca-Humbert, co-autorul primului studiu. Echipa a exclus moștenirea Neanderthal, deoarece aceste populații nu au această mutație.

„Aparent, schimbarea a fost benefică și s-a dovedit a fi un avantaj selectiv pentru oameni. Ca urmare, această variație în SLC30A9 „Gena a fost selectată și a ajuns la populația actuală”, adaugă Jorge Garcia Calleja, co-primul autor al studiului.

Laboratorul de Genetică Evolutivă a Populației, condus de Bush, dorea să știe ce schimbări provoacă această diversitate genetică de origine denizovenă la nivel celular. „Am descoperit că această mutație a avut cu siguranță implicații pentru transportul zincului în interiorul celulei, așa că am contactat echipa lui Vicente”, își amintește Elena Bosch, cercetător principal la IBE și co-lider al studiului.

Reglarea zincului: cheia adaptării la frig

„Elena m-a contactat pentru că echipa ei a observat o schimbare în amino acru În transportorul de zinc, care a fost foarte diferit între populațiile din Africa și Asia de astăzi. De aici, am început să ne punem întrebări și să căutăm răspunsuri”, a comentat Rubén Vicente. Echipa sa, din grupul Biofizica sistemului imunitar din Laboratorul de Fiziologie Moleculară, a preluat provocarea tehnică de a studia mișcarea zincului în interiorul celulelor.

Ilustrație că o parte a transportorului este localizată în mitocondrii prin imagistica microscopică STED de super-rezoluție cu celule HEZ293 transfectate cu transportorul de zinc ZnT9 (verde). În culoarea violet este proteina mitocondrială TOM 20, iar în culoarea albă este localizată în mitocondrii. Credit: Ruben Vicente.

Zincul, un element esențial pentru sănătatea umană, este un mesager important care transmite informații din exterior către interiorul celulelor și între diferitele compartimente celulare. Deficiența de zinc cauzează tulburări de creștere, neurologice și imunitare, deși „reglarea sa este încă puțin studiată din cauza lipsei de instrumente moleculare pentru a monitoriza fluxul de zinc”.

Laboratorul lui Vicente a stabilit că varianta observată provoacă un nou echilibru de zinc în interiorul celulei, promovând o schimbare a metabolismului. Prin modificarea reticulului endoplasmatic și a mitocondriilor din celule, această diferență duce la un potențial avantaj metabolic pentru a face față unui climat ostil. „Fenotipul observat ne determină să ne gândim la o posibilă adaptare la frig”, subliniază Vicente.

Moștenirea genetică denisovenă poate afecta sănătatea mintală a populațiilor din Europa și Asia

Transportul zincului este implicat și în sistemul nervos Arousal, și joacă un rol în echilibrul mental și sănătatea oamenilor.

Echipa sugerează că o variantă a acestui transportor de zinc, care este exprimată în toate țesuturile corpului, este asociată cu o susceptibilitate mai mare de a suferi de unele boli psihologice. Acestea includ anorexia nervoasă, tulburarea de hiperactivitate, Tulburarea spectrului autistTulburare bipolară, depresie, tulburare obsesiv-compulsivă și schizofrenie.

„În viitor, extinderea acestui studiu pentru a include modele animale poate face lumină asupra acestei predispoziții de a suferi de boli mintale”, subliniază Vicente.

Varianta genetică a lăsat o amprentă globală, cu excepția Africii

Deşi această variantă s-a stabilit în Asia ca urmare a hibridizării dintre denisoveni şi Cel înțeleptDe asemenea, s-a răspândit la populațiile europene și native americane. De fapt, este prezentă în populațiile de pe întreaga planetă, deși este mai puțin frecventă în cazul populațiilor africane.

Echipa sugerează că adaptarea genetică a Denisova a avut probabil cea mai mare gamă geografică descoperită până acum. „De exemplu, alternativa în Ibas1 Gena Denisovan moștenită permite adaptarea la viața la altitudini mari, dar se găsește doar la tibetani. Cu toate acestea, în cazul nostru, impactul se extinde la toate populațiile din afara Africii.”

Referință: „Adaptarea genetică umană legată de homeostazia zincului celular” de Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernández, Anja Bošnjak, Gerard Montagne și Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente și Elena Bosch, 25 septembrie 2023, PLOS Genetica.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950