Нейроны сломали собственную ДНК, чтобы построить мозг
Японские биологи определили, что в процессе формирования мозга молодые нейроны систематически ломают собственный геном, протискиваясь сквозь узкие пространства между тканями. Эти опасные двунитевые разрывы ДНК — не патология или случайный сбой, а обязательный и естественный этап нормального развития мозга. Новое открытие объяснило, как клетки успевают оперативно «чинить» такие повреждения и почему малейшие ошибки в этой системе восстановления делают мозг уязвимым к тяжелым неврологическим заболеваниям.
Новое исследование опубликовано в журнале Nature. Работу провели специалисты из Института интегрированных наук о клеточных материалах Киотского университета (Япония) совместно с коллегами из Сингапура и других научных центров Токио и Осаки.
Ученые обнаружили, что под механическим давлением путешествующие нейроны регулярно сталкиваются с двунитевыми разрывами ДНК — самой опасной формой генетических травм, при которой рассекаются обе нити спирали. В обычных условиях такие повреждения приводят к мутациям и гибели клеток, однако развивающийся мозг эволюционно приспособился эффективно переносить и моментально лечить эти надломы в течение первых 24 часов.
Чтобы понять природу этого явления, авторы научной работы под руководством профессора Минеко Кенгаку (Mineko Kengaku) воссоздали физические препятствия, с которыми сталкиваются клетки в растущем организме. Они заставили молодые нейроны протискиваться сквозь искусственные микроканалы, имитирующие плотную живую ткань.
С помощью светящихся маркеров под микроскопом ученые увидели, как ДНК клеток разрушается прямо во время движения. Виновником этих повреждений оказался особый клеточный фермент, отвечающий за снятие внутреннего напряжения в спирали ДНК.
В норме этот фермент помогает клетке снимать внутреннее механическое напряжение, временно надрезая и снова сшивая нити ДНК. Однако из-за экстремального физического сдавливания нейрона в узком проходе фермент попросту застревает на полпути, оставляя ДНК разорванной.
Примечательно, что это контролируемое саморазрушение радикально отличается от повреждений, которые получают раковые клетки при протискивании через те же узкие каналы. У таких клеток ДНК ломается хаотично, что убивает их или нарушает жизненно важные функции.
У нейронов же разрывы концентрируются исключительно в «молчащих» участках генома, которые не задействованы в критически важных задачах клетки, благодаря чему нейрон продолжает развиваться как ни в чем не бывало. При этом из истории такого механического путешествия складываются микроскопические генетические различия между отдельными нейронами, изначально зародившимися из одной ДНК.
Чтобы проверить, что происходит при сбое в системе «починки», генетики вывели мышей, у которых в новых клетках мозжечка отсутствовал фермент лигаза-4, отвечающий за сшивание разорванной ДНК. В детстве грызуны развивались абсолютно нормально, однако по мере взросления у них начали плавно прогрессировать проблемы с координацией и балансом. Эти симптомы один в один похожи на тяжелые заболевания у людей, связанные с генетической нестабильностью мозжечка.
Теперь исследователи намерены выяснить, как именно этот травматичный опыт путешествия клеток в раннем возрасте влияет на развитие нейродегенеративных болезней у человека в старости.
Telegram 
Дзен 
VK Исследователи из МИЭМ ВШЭ и ИПКОН РАН разработали новую математическую модель мониторинга, которая позволяет фиксировать источник опасных подземных вибраций в реальном времени. Технология поможет снизить риск повреждения зданий, дорог и другой инфраструктуры рядом с карьерами и шахтами.
На севере Австралии живет паук с весьма необычными охотничьими повадками. Он возводит «конструкцию», которая работает как древнее метательное оружие. Добыча взлетает над землей, а потом запутывается в паучьей сети. Такая тактика охоты, по-видимому, применяется лишь по отношению к конкретному виду муравьев.
До недавних пор обмеление Каспия после 1991 года списывали на глобальное потепление. Авторы новой научной работы опровергли эту гипотезу: 63 процента падения уровня приходится на некий неизвестный фактор. Причем попытки выяснить его природу вряд ли можно назвать успешными.
Паразитические организмы иногда не учитывают, что сами могут оказаться целью паразита более высокого уровня. Сосредотачивая все свои силы на инфицировании и размножении, они остаются беззащитными перед агрессивным специализированным нахлебником.
Интригующие испытания высотного ракетного двигателя Raptor Vacuum для корабля Starship, верхней ступени сверхракеты Илона Маска, парадоксальны. Его работа на уровне моря уже сама по себе загадка. Ведь, по классическим представлениям, высотные двигатели на уровне моря корректно не работают. А сопло RaptorVAC на наземном стенде извергает реактивную струю без всяких признаков нарушения работы. Как такое может быть?
В нижних и верхних слоях Урана астрономы впервые зарегистрировали угарный газ и циановодород. Новые данные указали на то, что недра планеты могут быть значительно обогащены кислородом. Это открытие поможет разрешить давнюю загадку о том, сформировался ли Уран иначе, чем его ближайший сосед Нептун, или их образование шло по схожему сценарию.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
В доколумбовых Андах принадлежность к правящему роду определяла доступ к земле, торговле и статусу, поэтому удержать все внутри семьи было вопросом выживания. Ученые выяснили, что элиты долины Чинча решали эту задачу самым прямым способом — заключая браки между родственниками на протяжении как минимум двух поколений.
Вначале Reuters опубликовал статью о взаимоотношениях SpaceX и Пентагона, которую миллиардер --- традиционно для его отношений с этим изданием — назвал фейком. Опровергая ее тезисы, он обнародовал информацию, не представленную ранее публично.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии