O antigo DNA denisovano pode aumentar o risco dos humanos modernos de desenvolver distúrbios de saúde mental, como a depressão

Os humanos modernos cruzaram com os denisovanos na Ásia, dando-lhes uma adaptação genética para regular o zinco que ajudou os humanos a se adaptarem a climas frios, uma característica hoje difundida entre as populações não africanas. Esta adaptação, embora benéfica para a adaptação ao frio, também pode predispor os indivíduos a vários distúrbios psicológicos.

A investigação sugere que a variante genética observada, que afecta a regulação do zinco, pode indicar uma vantagem evolutiva na adaptação dos nossos antepassados ​​ao frio.

Há aproximadamente 60.000 anos, os humanos modernos embarcaram numa migração para fora de África, uma migração muitas vezes referida como o evento “Fora de África”. Ao chegar na Ásia, esses humanos encontraram os denisovanos. Esta reunião provavelmente levou a uma mistura de conflito e cooperação, mas também a diferentes hibridizações. Na verdade, ainda hoje os humanos modernos retêm variantes genéticas de origem denisovana no nosso genoma, atestando essas interações iniciais.

Agora, uma equipe liderada pelo Instituto de Biologia Evolutiva (IBE), um centro conjunto do Conselho Nacional de Pesquisa Espanhol (CSIC), da Universidade Pompeu Fabra (UPF) e do Departamento de Medicina e Ciências da Vida (MELIS) ​​​​da UPF , chegou a uma conclusão. Identificou um dos vestígios mais difundidos da herança genética das espécies extintas de Denisovan em humanos modernos. A equipe de Elena Bosch, pesquisadora principal do IBE, e Rubén Vicente, pesquisador principal do MELIS-UPF, descobriu que esta adaptação genética ajudou grupos ancestrais de O sábio Para se adaptar ao frio.

A variante observada, que está envolvida na regulação do zinco e tem um papel no metabolismo celular, também pode ser uma razão que predispõe os humanos modernos a distúrbios psiquiátricos, como depressão ou esquizofrenia.

A variação genética na regulação do zinco pode ter significado uma vantagem evolutiva

O modo como a adaptação molda a variação genética atual nas populações humanas é de grande interesse na genética evolutiva.

Partindo desta questão, a equipa de Elena Bosch identificou uma variante adaptativa entre os grupos humanos actuais numa região do nosso genoma que tem grande semelhança com o genoma de um grupo ancestral extinto: os denisovanos.

Distribuição geográfica da substituição identificada no gene SLC30A9 nas populações humanas atuais e possíveis cenários para introdução de Denisovan. A ancestralidade do SLC30A9 corresponde à versão do gene pré-crossover entre Denisovan e Sapiens. A variante SLC30A9 refere-se à versão compartilhada com o Denisovan. Crédito: Jorge Garcia e Elena Bosch. Licenciado sob Creative Commons 4.0. Criado no layout do mapa.

“Através da análise genómica, notámos que a variante genética observada veio do nosso cruzamento com humanos antigos no passado, talvez com denisovanos”, diz Anna Rocca-Humbert, co-primeira autora do estudo. A equipe descartou a herança neandertal porque essas populações não apresentam essa mutação.

“Aparentemente, a mudança foi benéfica e provou ser uma vantagem seletiva para os humanos. Como resultado, esta variação na SLC30A9 “O gene foi selecionado e chegou à população atual”, acrescenta Jorge Garcia Calleja, coautor do estudo.

O Laboratório de Genética Evolutiva de Populações, dirigido por Bush, queria saber quais mudanças essa diversidade genética de origem denisovana estava causando no nível celular. “Descobrimos que esta mutação tinha definitivamente implicações no transporte de zinco dentro da célula, por isso contactámos a equipa do Vicente”, recorda Elena Bosch, investigadora principal do IBE e colíder do estudo.

Regulação do zinco: chave para a adaptação ao frio

“Elena me contatou porque sua equipe notou uma mudança no amino azedo No transportador de zinco, que era muito diferente entre as populações da África e da Ásia hoje. A partir daqui começamos a nos questionar e a buscar respostas”, comentou Rubén Vicente. Sua equipe, do grupo de Biofísica do Sistema Imunológico do Laboratório de Fisiologia Molecular, assumiu o desafio técnico de estudar o movimento do zinco nas células.

Ilustração de que parte do transportador está localizada nas mitocôndrias por imagem microscópica STED de super-resolução com células HEZ293 transfectadas com o transportador de zinco ZnT9 (verde). Na cor roxa está a proteína mitocondrial TOM 20 e na cor branca está localizada nas mitocôndrias. Crédito: Ruben Vicente.

O zinco, elemento essencial para a saúde humana, é um importante mensageiro que transmite informações de fora para dentro das células e entre os diferentes compartimentos celulares. A deficiência de zinco causa distúrbios de crescimento, neurológicos e imunológicos, embora “sua regulação ainda seja pouco estudada devido à falta de ferramentas moleculares para monitorar o fluxo de zinco”.

O laboratório de Vicente determinou que a variante observada provoca um novo equilíbrio de zinco dentro da célula, promovendo uma alteração no metabolismo. Ao alterar o retículo endoplasmático e as mitocôndrias nas células, esta diferença leva a uma potencial vantagem metabólica para lidar com um clima hostil. “O fenótipo observado leva-nos a pensar numa possível adaptação ao frio”, sublinha Vicente.

A herança genética denisovana pode afetar a saúde mental das populações na Europa e na Ásia

O transporte de zinco também está envolvido no sistema nervoso Excitação e desempenha um papel no equilíbrio mental e na saúde das pessoas.

A equipa sugere que uma variante deste transportador de zinco, que se expressa em todos os tecidos do corpo, está associada a uma maior suscetibilidade a sofrer de algumas doenças mentais. Estes incluem anorexia nervosa, transtorno de hiperatividade, Transtorno do espectro do autismoTranstorno bipolar, depressão, transtorno obsessivo-compulsivo e esquizofrenia.

“No futuro, ampliar este estudo para incluir modelos animais pode esclarecer essa predisposição para sofrer de doenças mentais”, destaca Vicente.

A variante genética deixou uma marca global, exceto na África

Embora esta variante tenha sido estabelecida na Ásia como resultado da hibridização entre Denisovanos e O sábioTambém se espalhou para as populações europeias e nativas americanas. Na verdade, está presente em populações de todo o planeta, embora seja menos comum no caso das populações africanas.

A equipe sugere que a adaptação genética denisovana provavelmente teve a maior distribuição geográfica já descoberta. “Por exemplo, a alternativa em Ibas1 O gene Denisovan herdado permite a adaptação à vida em grandes altitudes, mas só é encontrado em tibetanos. No entanto, no nosso caso, o impacto estende-se a todas as populações fora de África.”

Referência: “Adaptação genética humana relacionada à homeostase celular do zinco” por Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernandez, Anja Bošnjak, Gerard Montagne e Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente e Elena Bosch, 25 de setembro de 2023, Genética PLOS.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950