5-羥色胺和多巴胺等神經化學物質在人類認知和情感功能中起著至關重要的作用。囊泡單胺轉運體1 (VMAT1)是負責轉運神經遞質和調節神經元信號的基因之一。日本Tohoku大學領導的一個研究小組重建了祖先的VMAT1蛋白，揭示了人類進化過程中VMAT1神經遞質攝取的功能變化。
人體是由數百萬個細胞組成的。每個個體都包含一組特定的編碼指令，這些指令構成了生物所有的遺傳物質，被稱為基因組。VMAT1是負責轉運神經遞質和調節神經元信號的基因之一，其變體(136Thr)與多種精神病理症狀相關，它與136Ile相比，對單胺的攝取減少。
日本Tohoku大學生命科學研究生院的博士候選人Daiki Sato和Masakado Kawata教授，以及參與本次研究的兩位作者，先前發現VMAT1是在整個人類譜系中進化的基因之一。VMAT1的兩種人類特異性胺基酸替代品(Glu130Gly和Asn136Thr/Ile)經歷了積極的自然選擇。這種變化表現為從130Glu到130Gly，從136Asn到136Thr。之前的研究已經表明，新的130Gly/136Thr變體會降低神經遞質的攝取，並與更高的抑鬱和/或焦慮相關。
然而，這些變化(Glu130Gly和Asn136Thr)引起的潛在功能改變仍不清楚。為了從進化的角度評估VMAT1的功能變化，研究者重建了祖先的殘基，並使用螢光假神經遞質(FFN)檢測了這些取代物在體外單胺攝取中的作用。
免疫印跡分析證實，所有轉染的YFP-VMAT1突變體均在HEK293T細胞中正常表達，表達水平相當，且在囊泡密度和大小上無明顯差異。螢光分析顯示了VMAT1變體之間FFN206攝取的顯著差異：130Glu/136Asn, 130Glu/136Thr和130Gly/136Ile的FFN206攝取水平明顯高於130Gly/136Asn和130Gly/136Thr，這表明130Glu和136Ile導致神經遞質攝取增加。
綜上所述，在這項研究中，Sato、Kawata及其同事通過重建祖先VMAT1蛋白，揭示了VMAT1在神經遞質攝取中的進化變化。首先，他們應用了螢光底物以可視化和量化每種基因型對神經遞質的攝取。
與衍生型(130Gly/136Thr)相比，祖先型(130Glu/136Asn) VMAT1蛋白顯示出對神經遞質攝取增加。鑒於衍生(130Gly/136Thr)基因型被證明與現代人群的抑鬱和/或焦慮有關，研究者稱，「我們的研究結果表明，在人類進化過程中，VMAT1對單胺的吸收最初是下降的(從130Glu/136Asn下降到130Gly/136Thr)，這可能導致我們祖先對外部環境的敏感性更高」。
研究人員的下一步工作是確定突變對小鼠的神經和行為的影響，以闡明這些突變對我們大腦進化的影響。這將是我們的基因組與大腦進化相聯繫的顯著證據。研究人員希望這一發現能讓我們了解包括精神疾病在內的多種疾病的更多特徵。