Развитие мозга оказалось стрессом для нейронов

Японские биологи выяснили, что для миграции в развивающемся мозге молодые нейроны вынуждены ломать собственную ДНК, чтобы протиснуться сквозь плотные ткани. Это открытие показывает, насколько экстремальным является процесс формирования нашей нервной системы.

Формирование человеческого мозга — это не просто изящное выстраивание связей, а суровое физическое испытание для клеток на микроскопическом уровне

Источник: Popsci

Формирование человеческого мозга — это не просто изящное выстраивание связей, а суровое физическое испытание для клеток на микроскопическом уровне. Ученые обнаружили, что в процессе роста молодые нейроны подвергаются тяжелейшему генетическому стрессу, который в любых других условиях считался бы смертельным.

Исследование, проведенное учеными из Института интегрированных наук о клетках и материалах Киотского университета, опубликовано в журнале Nature. Биологи смоделировали узкие пространства развивающегося мозга с помощью микроканалов и проследили за тем, как новорожденные нервные клетки прокладывают себе путь в кору головного мозга.

Контролируемое разрушение

Чтобы протиснуться сквозь плотно упакованные волокна и соседние клетки, нейронам приходится сильно деформироваться. Это механическое давление приводит к появлению двухцепочечных разрывов ДНК — самому тяжелому виду генетических повреждений. В обычных условиях такие травмы ведут к мутациям или немедленной гибели клетки.

Виновником повреждений оказался фермент топоизомераза IIβ. В норме он снимает напряжение в ДНК, делая временные надрезы. Но из-за сильного внешнего давления фермент застревает на полпути, оставляя ДНК разорванной. Однако исследователи с удивлением обнаружили, что для молодых нейронов это — рутина. Выбравшись на свободное пространство, клетки запускают систему репарации и в течение 24 часов полностью склеивают поврежденные участки.

В отличие от раковых клеток, которые получают случайные разрывы при миграции, нейроны переносят повреждения только в тех участках генома, которые не отвечают за жизненно важные функции

Источник: университет Квинсленда

Избирательная безопасность

В отличие от раковых клеток, которые получают случайные разрывы при миграции, нейроны переносят повреждения только в тех участках генома, которые не отвечают за жизненно важные функции. Поэтому после восстановления клетки продолжают работать как ни в чем не бывало.

Если же механизм починки отключить, последствия становятся необратимыми. Ученые вывели мышей без фермента репарации (лигазы 4). Внешне здоровые животные со временем начали страдать от потери координации, что напоминает симптомы нейродегенеративных заболеваний у людей. Это открытие предполагает, что мелкие генетические различия между нашими нейронами формируются не при рождении, а в результате этого экстремального путешествия сквозь мозг.

Ранее Наука Mail рассказывала, что ученые обнаружили древние нейроны, контролирующие внимание.