Проверено Эмили Хендерсон, бакалавр наук 11 ноября 2020 г.

Это факт жизни, что вещи ломаются. И когда они это сделают, будь то ваша машина, крыша или закупоренная артерия, есть люди, которым мы можем позвонить, чтобы помочь с ремонтом. Менее известный факт из жизни заключается в том, что ДНК также регулярно разрушается, и ее необходимо восстанавливать.

Исследователи под руководством Нориюки Суго из Университета Осаки в Японии изучали естественные восстановители ДНК в развивающемся мозге. В новом исследовании они показывают, что фермент, известный как Polβ, предотвращает разрывы в ДНК определенных нейронов в гиппокампе мозга вскоре после рождения.

Хотя уже было известно, что Polβ предотвращает гибель незрелых клеток мозга, помогая восстанавливать ДНК в нервных стволовых клетках, то, что он делает в зрелых нейронах, было неясно. Исследователи из Университета Осаки ответили на этот вопрос, создав мышей, у которых неделящиеся зрелые нейроны лишены Polβ.

Они обнаружили, что у этих мышей было гораздо больше разрывов в ДНК, особенно в областях CA1 и CA3 гиппокампа – области мозга, критически важной для обучения и памяти. Разница в количестве перерывов достигла пика примерно через две недели после рождения, а затем уменьшилась, указывая на то, что это явление связано с развитием мозга.

В течение жизни экспрессия генов может изменяться, когда определенные молекулы, называемые метильными группами, присоединяются или отделяются от ДНК. Во время развития мозга паттерны метилирования и деметилирования ДНК могут влиять на нейроны и то, как они взаимодействуют друг с другом. Это, в свою очередь, может повлиять на поведение и умственные способности в будущем. Однако этот процесс, по-видимому, повреждает ДНК.

Мы обнаружили, что двухцепочечные разрывы в ДНК нейронов гиппокампа CA1 связаны с деметилированием ДНК. Когда мы предотвратили активное деметилирование, мы больше не наблюдали увеличения числа двухцепочечных разрывов, даже несмотря на то, что Polβ оставался отсутствующим »

Нориюки Суго, Университет Осаки

С другой стороны, целенаправленное инициирование деметилирования ДНК приводило к большему количеству разрывов в ДНК, тем самым подтверждая взаимосвязь.

Затем группа сосредоточила внимание на том, что происходит с мышами из-за всех двухцепочечных разрывов ДНК. Анализ пораженных нейронов показал, что в дополнение к измененной экспрессии генов дендриты – ветвистые части нейронов, которые получают данные от других нейронов – были тоньше, короче и менее сложными, чем у контрольных мышей.

Наряду с этими изменениями в развивающемся гиппокампе, мыши сами испытывали трудности с формированием определенных видов воспоминаний.

«Хотя наши результаты указывают на роль Polβ в поддержании генома во время эпигенетической регуляции экспрессии генов во время развития гиппокампа, – говорит Суго, – остается неясным, почему поддержание генома нейронов необходимо в настоящее время. Мы надеемся исследовать, насколько это возможно. процесс связан с изменениями генома, наблюдаемыми при психических заболеваниях »