Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, перевернуло представление о развитии мозга. Ученые из Киотского университета выяснили, что миграция нейронов в кору головного мозга — это не просто путешествие, а процесс, сопряженный с регулярным и значительным повреждением их ДНК. Однако мозг научился не только справляться с этим, но и использовать это себе во благо.
Чтобы понять, как это происходит, исследователи воссоздали условия плотной ткани мозга. Они направляли нейроны через крошечные микроканалы, имитирующие узкие пространства между клетками. Наблюдая за клетками с помощью флуоресцентных маркеров, ученые увидели, как по мере движения в них появляются двуцепочечные разрывы ДНК — самая опасная форма повреждения.
Причиной оказался фермент топоизомераза IIβ. В нормальных условиях он работает как хирург: временно разрезает нити ДНК, чтобы снять напряжение и «распутать» их, а затем сшивает обратно. Но когда нейрон протискивается через узкий проход, фермент может «застрять» на полпути, оставляя ДНК разорванной. К счастью, клетки тут же запускают механизм восстановления.
Удивительно, но эти разрывы не приводят к хаосу. В отличие от раковых клеток, где повреждения ДНК происходят хаотично, в мигрирующих нейронах они сосредоточены в «нерабочих» зонах генома, не затрагивая критически важные гены. Это позволяет клеткам сохранять нормальную функцию, пока ремонтная бригада (фермент лигаза 4) заделывает бреши. Большинство разрывов восстанавливается в течение 24 часов.
«По-видимому, развивающийся мозг эволюционировал таким образом, чтобы эффективно переносить и восстанавливать повреждения нейронов», — говорит руководитель исследования профессор Минеко Кенгаку.
Чтобы проверить важность этого процесса, ученые создали генетически модифицированных мышей, у которых в нейронах отсутствовал ключевой фермент для ремонта ДНК. Мыши рождались здоровыми, но по мере взросления у них начинались проблемы с координацией и равновесием.
Открытие проливает свет на природу некоторых неврологических заболеваний у людей, связанных с нестабильностью генома. Более того, оно заставляет по-новому взглянуть на индивидуальность мозга: возможно, именно эти микроповреждения и их ремонт вносят небольшие генетические различия между нейронами, делая наш мозг уникальным. Как отмечает профессор Кенгаку, «часть этой истории может быть записана в самом геноме».
Ранее нейробиологи обнаружили когнитивные преимущества чтения бумажных книг. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru