|
Нейроны постоянно переписывают свою ДНК
|
|
|
|
"Мы привыкли думать, что, когда клетка достигла полного созревания, её ДНК становится стабильной и постоянной. Молекулярные ярлыки, которые крепятся к ней, регулируют работу генов и определяют специализацию клетки, также не меняются, — рассказывает профессор неврологии и нейронаук Хунцзюнь Сун (Hongjun Song) из Университета Джона Хопкинса. – Наше исследование показало, что некоторые клетки меняют свою ДНК постоянно просто для выполнения ежедневных функций".
|
|
|
|
Изменение ДНК происходит в процессе деметилирования, то есть удаления метильных групп. "Вести.Наука" уже не раз рассказывали о процессе метилирования ДНК, который не меняет последовательность нуклеотидов (генетических "букв"), но существенно изменяет активность тех или иных генов.
|
 |
|
Метильные группы связываются с одним из четырёх азотистых оснований ДНК цитозином (Ц). Удаление их – это многоступенчатый процесс, который включает в себя вырезание из ряда пар "букв" цитозина с прикреплённой к нему метильной группой. Затем цитозин в идеале без метильной группы возвращается на своё законное место в цепи.
|
|
|
|
То есть данное вмешательство приводит к разрезанию ДНК соответствующими соединениями, а значит, открываются возможности для генетических мутаций. По этой причине клетки используют данный процесс "с чувством, с толком, с расстановкой" — как правило, для правки ошибок.
|
|
|
|
Недавние исследования показали, что этот чувствительный процесс, однако, активно идёт в мозге многих млекопитающих, гораздо более активно, чем в остальных органах и тканях. ДНК переживает многочисленные модификации. Группа Суна хотела выяснить, почему столь рискованные преобразования происходят в столь важной для организма нервной ткани.
|
|
|
|
Тут стоит вспомнить, как клетки нервной ткани нейроны "общаются" между собой. Соединения клеток называются синапсами. В них один нейрон передают сигнал другому, испуская химические "сообщения", которые принимаются белковыми рецепторами второй клетки.
|
|
|
|
Объём "передаваемых данных" регулируется активностью генов, отвечающих за производство тех или иных белков. То есть активность генов (мы помним, что на них влияет процесс метилирования) определяет количество отправляемых химических "сообщений" и получающих их рецепторов на поверхности нейронов.
|
|
|
|
Когда команда Суна стала добавлять различные препараты к нейронам, извлечённым из мозга мышей, активность синапсов стала меняться. Объём передаваемой информации уменьшался либо увеличивался.
|
|
|
|
Учёные выяснили, что это связано с активностью гена Tet3, который инициирует то самое деметилирование ДНК. Когда его практически не происходило, активность гена была слабой.
|
|
|
|
В дальнейшем американские исследователи искусственно изменили содержание Tet3 в клетках. Оказалось, что в отсутствие гена активность синапсов увеличивается, и наоборот. Тогда учёные решили выяснить, зависит ли работа гена от активности синапсов. Оказалось, что низкое содержание Tet3 приводит к увеличению производства в синапсах приёмника химических сообщений белка GluR1.
|
|
|
|
Таким образом, команда Суна обнаружила механизм, с помощью которого синапсы поддерживают на примерно одинаковом уровне приёмку приходящих от других клеток сообщений.
|
|
|
|
Так, если "объём входящих данных" высок (нейроны обмениваются большим количеством сигналов), то ген Tet3 включается в работу. В результате "помеченный" метильными группами цитозин вырезается из ДНК. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению выработки белка GluR1 и, как следствие, возвращению синапсов в спокойное состояние.
|
|
|
|
Может происходить и обратный процесс, который приводит к усилению работы синапсов, если первоначальная активность "товарищей" низкая.
|
|
|
|
"Если вы ослабите нейронную активность, нейроны увеличат "объём принимаемых данных", чтобы попытаться вернуться на прежний обычный для них уровень, и наоборот. Но они не могут сделать этого без гена Tet3", — сообщает Сун.
|
|
|
|
Понятно, что поломка такого рода регуляторного механизма приводит к нарушениям в работе нервной ткани и как следствие к ухудшению способности к обучению, ослаблению памяти и различным нарушениям мозговой деятельности.
|
|
|
|
Возможно, некоторые заболевания появляются именно из-за рискованных изменений ДНК и потери нейронами способности к восстановлению прежнего уровня активности, пишут учёные в статье, вышедшей в журнале Nature Neuroscience.
|
|
|
|
http://www.vesti.ru/doc.html?id=2541622
|
