Ученые из Сколтеха в соавторстве с исследователями из Германии и США проанализировали особенности метаболизма у человека, шимпанзе и макак в мышцах, почках и трех регионах головного мозга. В ходе исследования они обнаружили мутацию в геноме современного человека, которая уменьшает стабильность фермента аденилосукцинат лиазы и приводит к снижению синтеза пурина. У неандертальцев такая мутация отсутствовала, поэтому ученые считают, что эта мутация внесла вклад в становление современного человека как отдельного вида, значительно повлияв на обмен веществ в тканях мозга. Результаты исследования опубликованы в журнале eLife.
Автор: Павел Одинев/Сколтех
Предшественники современных людей отделились от своих ближайших эволюционных родственников неандертальцев и денисовских людей примерно 600 тысяч лет назад. А 65 миллионов лет назад произошло эволюционное расхождение наших предков с предками современных шимпанзе. Эволюционным биологам интересны генетические особенности человека, отсутствующие у его предков, потому что по ним можно пытаться понять, что сделало человека человеком.
Ученые из Центра нейробиологии и нейрореабилитации Сколтеха под руководством профессора Филиппа Хайтовича, Институтов Макса Планка в Лейпциге, Дрездене и Кельне и Университета Денвера изучили метаболические различия в мозге, почках и мышцах для человека и двух других приматов, шимпанзе и макак. Руководителем исследования выступил известный эволюционный биолог, профессор Сванте Паабо, ранее открывший денисовского человека и выступавший руководителем проекта по расшифровке генома неандертальца.
Ученые изучали интересную мутацию человека, которая приводит к аминокислотной замене в ферменте аденилосукцинат лиазе, участвующем в синтезе пуриновых нуклеотидов, которые входят в состав ДНК. Эта замена снижает активность и стабильность фермента, что в свою очередь снижает концентрацию пуринов в мозгах человека. Ученые показали, что новая мутация характерна только для человека, у других приматов и древних людей неандертальцев ее нет. То, что причина метаболических особенностей заключается именно в этой мутации, ученые смогли доказать, внеся ее в геном мыши. Мутантные мыши в эксперименте тоже начинали производить меньше пуринов, и, наоборот, внесение предкового варианта гена в человеческие клетки приводило к соответствующим метаболическим изменениям.
«Расшифрованный геном человека - мощный инструмент в руках ученых, но, к сожалению, не объясняющий все фенотипические различия между людьми. Изучение метаболитного состава тканей может дать подсказки к причинам функциональных изменений. Я очень рада, что, несмотря на недоступность (живых) неандертальцев, нам удалось предсказать метаболические особенности современных людей и подтвердить свои гипотезы на мышиных и клеточных моделях», – рассказывает первый автор исследования, PhD Сколтеха Вита Степанова.
Источник информации и фото: Сколтех
