繼承了編碼NaV1.7蛋白的突變基因,使現代人對疼痛易感

2020-12-26 中國生物技術網

尼安德特人是一個已滅絕的人類群體，他們是與現代人關係最親近的演化親戚。已知最古老的尼安德特人距今已有超過40萬年的歷史，在大約4萬年前就滅絕了。他們曾住在歐洲、中東、中亞和西伯利亞西部。

散落在世界各地的人類基因組中，我們可以發現尼安德特人血統的遺蹟。在某些情況下，它賦予了個體對疾病的恢復力，或者是一個獨特的腦型，但還有少數人似乎繼承了尼安德特人敏感的一面——容易感覺到疼。

疼痛是通過特殊的神經細胞介導的，當潛在的有害物質影響到我們身體的某個部位時，這些神經細胞就會被激活，它們有一個特殊的離子通道，在把疼痛信號發送給大腦的過程中起著關鍵作用。該離子通道與尼安德特的一個基因變體有關。

北京時間7月24日，發表在《Current Biology（當代生物學）》上的一項新研究中，一個國際科學家團隊表明，遺傳這種特殊變體的人會更容易感覺到疼。

由於已經有幾種高質量的尼安德特人基因組，研究人員可以識別出許多他們身上存在的遺傳變化以研究其生理影響，並觀察它們在今天人類身上發生的後果。

通過對包含50萬個現代英國基因組資料庫的搜索，研究人員發現大約0.4%的人仍然攜帶該變體的副本，並證實：攜帶這種基因的人比普通人更容易出現疼痛症狀。

研究人員表示，隨著測序技術的進步，他們揭示了尼安德特人DNA中前所未有的細節，這是在最近幾年才得以完成的工作。

在該團隊破譯的序列中，有一個基因負責製造一種名為Nav1.7的蛋白質，位於神經細胞膜內的Nav1.7起著鈉離子通道的作用。

研究人員發現，在尼安德特人基因組中編碼NaV1.7蛋白的SCN9A基因發生了突變，會改變蛋白質中的三個胺基酸。而且，幾乎所有的尼安德特人都有這三種突變，這暗示著該基因在他們的群體中普遍存在。為了確定這些變化是否會對Nav1.7的功能造成很大影響，研究人員將序列插入青蛙卵和人類腎臟組織中。

結果顯示，將任何一種胺基酸換掉都沒有產生什麼影響，但這三個變化加在一起，使Nav1.7變成了一個觸發性通道，能比未突變形式更快地觸發疼痛衝動。

進化遺傳學家發現，一些具有極其罕見的基因突變使蛋白質失活的人不會感到疼痛，而其他變化會使人容易患慢性疼痛。

SCN9A變體的地理分布和親緣關係。圖片來源：Current Biology

最終，研究人員確定鈉通道Nav1.7對於周圍疼痛途徑的產生和傳導至關重要。

該研究共同通訊作者、德國馬克斯普朗克進化人類學研究所的進化遺傳學家Hugo Zeberg說：「人們把它描述成一個音量旋鈕，在神經纖維中設置疼痛感的程度。」

儘管有跡象表明，尼安德特人的Nav1.7基因與現代人疼痛感的增加有關，但研究結果並不能告訴我們尼安德特人的感受，更不用說這個基因序列最初是如何進化的了。

疼痛是一種複雜的現象，它涉及一系列負責各種過程的基因，細微的差異增強了一些人的感覺，而另一些人卻幾乎消除了任何形式的不適。

鑑於在尼安德特人的牙菌斑中發現了止痛藥的證據，研究人員非常確定尼安德特人能感到不適。受傷的跡象在尼安德特人身上也很常見，同時也有明顯的跡象表明，他們非常小心地照顧體弱的同伴，使他們恢復健康。

因此，如果我們可以自由地進行一些推測，那麼不難想像，對於我們這些矮胖的遠古人類表親，在一些相當殘酷的環境中面對創傷時，加大疼痛的旋鈕可能會派上用場。

尼安德特人可能會讓自己更早地休息，也許依靠一個堅固的家庭網絡來幫助他們迅速痊癒，而不是通過行走來對抗受傷的肢體或是使受感染的牙齒進一步發炎。

在尼安德特人基因組的其他部分尋找線索可以告訴我們更多關於他們是如何生活的。深入了解其基因也能讓我們更清楚地了解我們自己的歷史。

可惜尼安德特人消失了。他們本可以教會現代人如何與敏感相處。

論文連結：

https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)30861-7#%20

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