Новое исследование опубликовано в журнале Nature. Исследования были выполнены группой экспертов из Института клеточных материалов Киотского университета (Япония) в сотрудничестве с сингапурскими учеными и сотрудниками научных организаций Токио и Осаки.

Выяснилось, что воздействие механической нагрузки вызывает у мигрирующих нейронов регулярные двойные перерывы ДНК – наиболее серьезный вид генетических повреждений, при котором происходит разделение обеих цепей молекулы. В стандартных условиях подобные дефекты провоцируют мутации и гибель клеток; однако развивающийся мозг обладает способностью компенсировать эти нарушения и оперативно восстанавливать их в течение суток.

Для изучения сути данного процесса исследователи под руководством профессора Минеко Кенгаку сконструировали искусственные барьеры, воспроизводящие трудности, с которыми сталкиваются клетки в процессе роста. Молодые нейроны были вынуждены проникать через созданные учеными микроканалы, имитирующие структуру плотной ткани организма.

Используя флуоресцентные метки при микроскопическом наблюдении, специалисты зафиксировали распад молекул ДНК в клетках во время их перемещения. Причиной этого деструктивного процесса оказался специфический клеточный белок, выполняющий функцию релаксации внутреннего стресса в структуре двойной спирали нуклеиновых кислот.

Обычно этот белковый комплекс способствует снятию клеточного внутреннего напряжения, кратковременно разрезая и вновь соединяя нити ДНК. Но из-за сильного сжатия нейрона в тесном пространстве фермент блокируется на середине пути, оставляя структуру ДНК поврежденной.

Важно отметить, что подобное управляемое разрушение существенно отличается от повреждений, получаемых опухолевыми клетками при прохождении через аналогичные узкие пространства. В таких ситуациях ДНК раковых клеток фрагментируется непредсказуемым образом, приводя к их гибели или серьезным сбоям в функционировании.

В случае с нейронами эти разрывы локализуются только в неактивных областях генома, которые не участвуют в ключевых процессах жизнедеятельности клетки. Это позволяет нейрону продолжать свое развитие без существенных отклонений. В то же время, опыт такого механического перемещения приводит к формированию незначительных генетических вариаций между отдельными клетками, изначально происходящими из одной и той же молекулы ДНК.

С целью выяснения последствий отказа механизма восстановления повреждений ученые создали линию мышей, у которых отсутствовал фермент лигаза-4 – ключевой компонент для соединения фрагментов ДНК в новых клетках мозжечка. В раннем возрасте эти животные развивались без аномалий, но с возрастом у них постепенно проявлялись нарушения координации и равновесия. Данные симптомы полностью соответствуют тяжелым генетическим заболеваниям человека, затрагивающим мозжечок.

В дальнейшем ученые планируют установить механизм воздействия негативных последствий ранних миграций клеток на формирование нейродегенеративных расстройств у людей в пожилом возрасте.

Марк Чернов

42 статей

Информационный портал для тех, кто увлечен технологиями и космическими исследованиями. Мы следим за актуальными событиями.

Показать больше

<!—

.shesht-social-sharing-block {
margin-top: -40px;
}

—>

Закладка

Скопировать ссылку

Email

Печать

Twitter

VK

Telegram