Κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης, δισεκατομμύρια νευρώνες πρέπει να ταξιδέψουν από το σημείο γέννησής τους στις τελικές τους θέσεις στον εγκέφαλο. Μια νέα, εντυπωσιακή μελέτη από το Πανεπιστήμιο του Κιότο αποκαλύπτει ότι αυτό το ταξίδι είναι πολύ πιο βίαιο από όσο νομίζαμε: οι νέοι νευρώνες αναγκάζονται να «σπάσουν» το ίδιο τους το DNA για να χωρέσουν μέσα από τα στενά περάσματα του αναπτυσσόμενου εγκεφάλου.
Η μηχανική πίεση και το ένζυμο-κλειδί
Το ταξίδι των νευρώνων μέσα στον πυκνοκατοικημένο εγκέφαλο προκαλεί τεράστια μηχανική πίεση. Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής την καθηγήτρια Mineko Kengaku, ανακάλυψε ότι αυτή η πίεση προκαλεί διπλές ρήξεις στο DNA των κυττάρων – τη σοβαρότερη μορφή γενετικής βλάβης.
Υπό κανονικές συνθήκες, το ένζυμο Topoisomerase IIβ βοηθά στη μείωση της συστροφής και της έντασης του DNA κατά τις κυτταρικές διεργασίες. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της έντονης μετανάστευσης των νευρώνων, το ένζυμο αυτό κυριολεκτικά «κολλάει» στη μέση της διαδικασίας, αφήνοντας τις αλυσίδες του DNA κομμένες.
Μηχανισμός ταχείας επιδιόρθωσης
Αν και οι διπλές ρήξεις του DNA συνήθως οδηγούν σε κυτταρικό θάνατο ή σοβαρές μεταλλάξεις, ο αναπτυσσόμενος εγκέφαλος έχει αναπτύξει μια αξιοσημείωτη ικανότητα αυτοπροστασίας. Η μελέτη, η οποία δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, δείχνει ότι τα κύτταρα επιδιορθώνουν αυτές τις βλάβες σχεδόν αμέσως, συνήθως εντός 24 ωρών, χρησιμοποιώντας τη μέθοδο της μη ομόλογης ένωσης άκρων (NHEJ).
Όταν οι ερευνητές απενεργοποίησαν αυτή τη δυνατότητα επιδιόρθωσης σε πειραματόζωα, διαπίστωσαν ότι οι νευρώνες υπέστησαν μόνιμες βλάβες, οδηγώντας σε προοδευτικά προβλήματα κίνησης και συντονισμού. Αυτό δείχνει ότι η ικανότητα ανοχής και άμεσης αποκατάστασης αυτού του τύπου της βλάβης είναι απολύτως κρίσιμη για τη σωστή διαμόρφωση του εγκεφάλου.