Моноаминовые нейротрансмиттеры, такие как серотонин и дофамин, играют важную роль в наших когнитивных и эмоциональных функциях. Их эволюционное происхождение восходит к многоклеточным, и, хотя функция родственных генов сильно эволюционно сохранена, сообщается, что генетические вариации внутри и между видами оказывают значительное влияние на психические характеристики животных, такие как социальность, агрессия, беспокойство и депрессия.
Исследовательская группа, возглавляемая доктором Дайки Сато и профессором Масакадо Каватой, ранее сообщала, что ген везикулярного переносчика моноаминов 1 (VMAT1), который транспортирует нейротрансмиттеры к секреторным пузырькам в нейронах и секреторных клетках, развился в результате естественного отбора в ходе эволюции человека. В частности, 136-й аминокислотный локус этого гена эволюционировал в человеческой линии от аспарагина (Asn) до треонина (Thr), и, более того, появился новый аллель (изолейцин, Ile), частота которого увеличилась по всему миру. В предыдущих отчетах предполагалось, что люди с генотипом Ile менее склонны к депрессии и тревоге, чем люди с генотипом Thr, но было неясно, как эти специфические для человека мутации функционируют в мозге и приводят к изменениям в психоневрологическом поведении.
В этом исследовании Сато, Кавата (Университет Тохоку), Юкико У. Иноуэ (Национальный центр неврологии и психиатрии) и их коллеги подготовили мышей с отредактированным геном Vmat1, у которых локус 136-й аминокислоты был заменен генотипом человека (Thr или Ile) с помощью технологии редактирования генома, и сравнили экспрессию генов, нейронную активность и поведение среди генотипов. Мыши типа Ile показали снижение уровня тревожного поведения, что согласуется с исследованиями на людях. Кроме того, генотип влиял на постсинаптическую экспрессию генов инейронная активность в миндалине, области мозга, участвующей в эмоциональной регуляции. Функциональная роль гена VMAT1 в центральной нервной системе остается неясной, и это исследование может стать отправной точкой для выяснения его молекулярных механизмов. Более того, существует мало исследований, в которых эффекты отдельных аминокислотных замен при естественном отборе в ходе эволюции человека были проверены с использованием технологии редактирования генома.
«Это исследование демонстрирует функциональную важность специфичных для человека вариантов в регуляторных цепях нейротрансмиттеров, участвующих в когнитивных и эмоциональных функциях, и, как ожидается, прольет свет на патогенетические механизмы нейропсихиатрических расстройств, таких как тревога и депрессия», — сообщается в исследовании.