VMAT1における人間特異的変異は、モノアミン回路の調節における機能的変化と多方向進化を付与します

背景：セロトニンやドーパミンなどの神経化学物質は、人間の認知機能および感情的機能において重要な役割を果たします。小胞体モノアミン輸送体1（VMAT1）はモノアミン神経伝達物質を輸送し、そのバリアント（136THR）はさまざまな精神病理学的症状に関連しており、136ileに比べてモノアミンの取り込みの減少があります。我々は、VMAT1の2つのヒト特異的アミノ酸置換（Glu130GlyおよびASN136THR/ILE）が陽性の自然選択の対象となることを以前に示しました。ただし、これらの置換によって引き起こされる潜在的な機能変化（Glu130GlyおよびASN136THR）は不明のままです。VMAT1の機能的変化を進化の観点から評価するために、先祖の残基を再構築し、VMATSを定量的にアッセイするために使用される新たに開発された物質である蛍光偽伝達物質（FFN）を使用して、in vitroでのモノアミン取り込みにおけるこれらの置換の役割を調べました。 結果：Immunoblottingは、すべてのトランスフェクトされたYFP-VMAT1バリアントが同等のレベルでHEK293T細胞で適切に発現していることを確認し、それらの間の密度と小胞のサイズに有意差は見られなかった。私たちの蛍光アッセイにより、VMAT1バリアントのFFN206取り込みに有意差が明らかになりました：130GLU/136ASN、130GLU/136THR、および130GLY/136ILEは、130GLY/136ASNおよび130GLY/136よりも有意に高いレベルのFFN206取り込みを示し、130GLUおよび136ileと136ileの両方のLEADを示しています。神経伝達物質の摂取量の増加。これは、対照的に136THRと136ASNが同等であった。 結論：これらの発見は、VMAT1によるモノアミンの摂取が最初に（130GLU/136ASNから130GLY/136THR）、人間の進化において低下し、先祖の外部環境に対する感受性が高いことを示唆しています。

BACKGROUND: Neurochemicals like serotonin and dopamine play crucial roles in human cognitive and emotional functions. Vesicular monoamine transporter 1 (VMAT1) transports monoamine neurotransmitters, and its variant (136Thr) is associated with various psychopathological symptoms and reduced monoamine uptake relative to 136Ile. We previously showed that two human-specific amino acid substitutions (Glu130Gly and Asn136Thr/Ile) of VMAT1 were subject to positive natural selection. However, the potential functional alterations caused by these substitutions (Glu130Gly and Asn136Thr) remain unclear. To assess functional changes in VMAT1 from an evolutionary perspective, we reconstructed ancestral residues and examined the role of these substitutions in monoamine uptake in vitro using fluorescent false neurotransmitters (FFN), which are newly developed substances used to quantitatively assay VMATs. RESULTS: Immunoblotting confirmed that all the transfected YFP-VMAT1 variants are properly expressed in HEK293T cells at comparable levels, and no significant difference was seen in the density and the size of vesicles among them. Our fluorescent assays revealed a significant difference in FFN206 uptake among VMAT1 variants: 130Glu/136Asn, 130Glu/136Thr, and 130Gly/136Ile showed significantly higher levels of FFN206 uptake than 130Gly/136Asn and 130Gly/136Thr, indicating that both 130Glu and 136Ile led to increased neurotransmitter uptake, for which 136Thr and 136Asn were comparable by contrast. CONCLUSIONS: These findings suggest that monoamine uptake by VMAT1 initially declined (from 130Glu/136Asn to 130Gly/136Thr) in human evolution, possibly resulting in higher susceptibility to the external environment of our ancestors.