L’antico DNA denisovano potrebbe aumentare il rischio degli esseri umani moderni di sviluppare disturbi di salute mentale come la depressione

La ricerca suggerisce che la variante genetica osservata, che influenza la regolazione dello zinco, potrebbe indicare un vantaggio evolutivo nell’adattamento dei nostri antenati al freddo.

Circa 60.000 anni fa, gli esseri umani moderni intrapresero una migrazione fuori dall’Africa, una migrazione spesso definita l’evento “Fuori dall’Africa”. All’arrivo in Asia, questi umani incontrarono i Denisoviani. Questo incontro probabilmente ha portato a un misto di conflitto e cooperazione, ma anche a diverse ibridazioni. Infatti, ancora oggi gli esseri umani moderni conservano nel nostro genoma varianti genetiche di origine denisovana, che attestano quelle interazioni iniziali.

Ora, un team guidato dall’Istituto di Biologia Evoluzionistica (IBE), un centro congiunto del Consiglio Nazionale delle Ricerche spagnolo (CSIC), dell’Università Pompeu Fabra (UPF) e del Dipartimento di Medicina e Scienze della Vita (MELIS) ​​dell’UPF , è giunto ad una conclusione. Identificata una delle tracce più diffuse del patrimonio genetico della specie estinta dei Denisoviani nell’uomo moderno. L’équipe composta da Elena Bosch, ricercatrice principale dell’IBE, e Rubén Vicente, ricercatore principale del MELIS-UPF, ha scoperto che questo adattamento genetico ha aiutato i gruppi ancestrali di Il saggio Per adattarsi al freddo.

La variante osservata, che è coinvolta nella regolazione dello zinco e ha un ruolo nel metabolismo cellulare, potrebbe anche essere una ragione che predispone gli esseri umani moderni a disturbi psichiatrici come la depressione o la schizofrenia.

La variazione genetica nella regolazione dello zinco potrebbe aver significato un vantaggio evolutivo

Il modo in cui l’adattamento modella l’attuale variazione genetica nelle popolazioni umane è di grande interesse per la genetica evolutiva.

Partendo da questa domanda, il team di Elena Bosch ha identificato tra i gruppi umani attuali una variante adattativa in una regione del nostro genoma che presenta strette somiglianze con il genoma di un gruppo ancestrale estinto: i Denisovani.

Distribuzione geografica della sostituzione identificata nel gene SLC30A9 nelle attuali popolazioni umane e possibili scenari per l’introduzione del Denisoviano. L’ascendenza di SLC30A9 corrisponde alla versione del gene pre-crossover tra Denisovan e Sapiens. La variante SLC30A9 si riferisce alla versione condivisa con il Denisovan. Crediti: Jorge Garcia e Elena Bosch. Concesso in licenza sotto Creative Commons 4.0. Creato nel layout della mappa.

“Attraverso l’analisi genomica, abbiamo notato che la variante genetica osservata proveniva dal nostro incrocio con gli antichi esseri umani del passato, forse con i Denisoviani”, afferma Anna Rocca-Humbert, co-autrice dello studio. Il team ha escluso l’eredità dei Neanderthal perché queste popolazioni non presentano questa mutazione.

“Apparentemente, il cambiamento è stato benefico e si è rivelato un vantaggio selettivo per gli esseri umani. Di conseguenza, questa variazione in SLC30A9 “Il gene è stato selezionato e ha raggiunto la popolazione attuale”, aggiunge Jorge Garcia Calleja, co-primo autore dello studio.

Il Laboratorio di Genetica Evolutiva della Popolazione, diretto da Bush, voleva sapere quali cambiamenti questa diversità genetica di origine denisovana stesse causando a livello cellulare. “Abbiamo scoperto che questa mutazione aveva sicuramente implicazioni per il trasporto dello zinco all’interno della cellula, quindi abbiamo contattato il team di Vicente”, ricorda Elena Bosch, ricercatrice principale dell’IBE e co-leader dello studio.

Regolazione dello zinco: chiave per l’adattamento al freddo

“Elena mi ha contattato perché il suo team ha notato un cambiamento negli aminoacidi acido Nel trasportatore dello zinco, che era molto diverso tra le popolazioni dell’Africa e dell’Asia di oggi. Da qui abbiamo iniziato a porci domande e a cercare risposte”, ha commentato Rubén Vicente, il cui team, del gruppo di Biofisica del Sistema Immunitario del Laboratorio di Fisiologia Molecolare, ha accettato la sfida tecnica di studiare il movimento dello zinco all’interno delle cellule.

Illustrazione che parte del trasportatore si trova nei mitocondri mediante imaging microscopico STED a super risoluzione con cellule HEZ293 trasfettate con il trasportatore di zinco ZnT9 (verde). In colore viola è la proteina mitocondriale TOM 20 e in colore bianco è localizzata nei mitocondri. Credito: Rubén Vicente.

Lo zinco, elemento essenziale per la salute umana, è un importante messaggero che trasmette informazioni dall’esterno all’interno delle cellule e tra diversi compartimenti cellulari. La carenza di zinco provoca disturbi della crescita, neurologici e immunitari, anche se “la sua regolazione è ancora poco studiata a causa della mancanza di strumenti molecolari per monitorare il flusso di zinco”.

Il laboratorio di Vicente ha stabilito che la variante osservata provoca un nuovo equilibrio di zinco all’interno della cellula, promuovendo un cambiamento nel metabolismo. Alterando il reticolo endoplasmatico e i mitocondri nelle cellule, questa differenza porta a un potenziale vantaggio metabolico per affrontare un clima ostile. “Il fenotipo osservato ci porta a pensare a un possibile adattamento al freddo”, sottolinea Vicente.

Il patrimonio genetico denisovano può influenzare la salute mentale delle popolazioni in Europa e Asia

Anche il trasporto dello zinco è coinvolto nel sistema nervoso Eccitazione e svolge un ruolo nell’equilibrio mentale e nella salute delle persone.

Il team suggerisce che una variante di questo trasportatore dello zinco, che è espresso in tutti i tessuti del corpo, è associata ad una maggiore suscettibilità a soffrire di alcune malattie psicologiche. Questi includono l’anoressia nervosa, il disturbo da iperattività, Disturbo dello spettro autisticoDisturbo bipolare, depressione, disturbo ossessivo-compulsivo e schizofrenia.

“In futuro, espandere questo studio per includere modelli animali potrebbe far luce su questa predisposizione a soffrire di malattie mentali”, sottolinea Vicente.

La variante genetica ha lasciato un segno in tutto il mondo, tranne che in Africa

Sebbene questa variante sia stata stabilita in Asia come risultato dell’ibridazione tra Denisoviani e Il saggioSi è diffuso anche alle popolazioni europee e native americane. È infatti presente nelle popolazioni di tutto il pianeta, anche se è meno comune nel caso delle popolazioni africane.

Il team suggerisce che l’adattamento genetico denisoviano probabilmente aveva la più vasta estensione geografica mai scoperta. “Ad esempio, l’alternativa in Ibas1 Il gene Denisovano ereditato consente l’adattamento alla vita ad alta quota, ma si trova solo nei tibetani. Tuttavia, nel nostro caso, l’impatto si estende a tutte le popolazioni al di fuori dell’Africa”.

Riferimento: “Adattamento genetico umano correlato all’omeostasi dello zinco cellulare” di Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernandez, Anja Bošnjak, Gerard Montagne ed Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente e Elena Bosch, 25 settembre 2023, Genetica PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950