Нейроны меняют собственную ДНК

Нейроны меняют собственную ДНК

Чтобы мозг работал хорошо, его клетки должны уметь налаживать связь со своими соседями. Оказалось, что эффективная регуляция межнейронных контактов зависит от микроповреждений в собственной ДНК нейронов.

Стабильность ДНК – залог долгой и счастливой жизни, поэтому всякие мутации клетка старается ликвидировать с помощью специальных молекулярных машин. Конечно, здесь можно вспомнить про явление кроссинговера, который происходит, например, во время созревания половых клеток (и вообще у делящихся клеток) – при кроссинговере происходит масштабный обмен ДНК-фрагментами между гомологичными хромосомами. Однако этот процесс находится под тщательным контролем, и привязан он всё-таки к клеточному делению. Что же до остальных случаев нестабильности генома, то они возникают либо по внешним причинам (вроде мутагенного излучения), либо из-за не слишком точной работы молекулярных машин, занимающихся удвоением и ремонтом ДНК. Нормальная, здоровая клетка старается как можно тщательнее следить за изменениями в хромосомах и по возможности восстанавливать всё, как было.

Тем удивительнее выглядят результаты исследовательской группы Хунцзюнь Суна (Hongjun Song) из Университета Джонса Хопкинса . Он и его сотрудники обнаружили, что обычные, зрелые нейроны мозга постоянно вносят исправления в собственную ДНК, пользуясь эпигенетическими метками. Как известно, чтобы изменить активность того или иного гена, клетке не нужно вмешиваться в последовательность нуклеотидов, достаточно снабдить ген специальными маркерами, которые сделают его менее привлекательным для белков, синтезирующих РНК. Такими маркерами выступают метильные группы, которые пришиваются к азотистому основанию цитозину, одному из четырёх «букв» генетического кода. (В скобках заметим на всякий случай, что метильные метки и вообще эпигенетическая регуляция далеко не единственный способ управления активностью генов.)

Прометилировать ДНК легко, но бывает, что метку нужно с цитозина снять. Это сделать уже не так просто, и тут запускается целая цепь реакций, причём по ходу дела меченая «буква» вырезается и на её место вставляется обычный, неметилированный цитозин. То есть в одной из цепей ДНК образуется дыра, которая представляет собой сильный элемент нестабильности – ведь сюда может по ошибке попасть какая-то другая «буква», и у нас получится настоящая мутация. Тем не менее, процессы метилирования и деметилирования ДНК идут в клетках млекопитающих довольно активно, причём даже в таком «нежном» органе, как мозг, который вообще по максимуму защищён от непредсказуемой внешней среды и от остального тела.

В своей статье в Nature Neuroscience авторы работы пишут, что в нейронах мозга мыши деметилирующая активность была чётко связана с синаптической пластичностью клеток. Под синаптической пластичностью понимают способность нейрона регулировать силу межнейронного соединения с соседями – благодаря ей импульс в цепочке может слабеть или усиливаться. На молекулярном уровне это можно увидеть по тому, как меняется количество нейромедиаторов, передающих сигнал от одного нейрона к другому, и как меняется количество нейромедиаторных рецепторов у «принимающей стороны» – чем в более широком диапазоне происходят изменения, тем большей пластичностью обладает нейрон. Так вот, когда в клетках мозга отключали ген Tet3, который подавляет деметилирование, синаптическая пластичность повышалась; и наоборот, когда активность Tet3 стимулировали, пластичность снижалась.

Дальнейшие эксперименты показали, что ген Tet3 влияет на уровень синаптического белка GluR1, который как раз служит рецептором для нейромедиаторов. Если нейроны начинали реагировать на самый ничтожный раздражитель, активность Tet3 возрастала, и как следствие, снижался уровень рецептора GluR1 – то есть клетки переставали реагировать на малейшие изменения в импульсах, синапсы возвращались к стандартному режиму работы. Но могло быть и обратное: если активность синапсов сильно уменьшалась, у Tet3 она уменьшалась тоже, так что уровень GluR1 повышался – что, в свою очередь, отражалось на работе синапсов. Активность же гена, отвечающего за деметилирование, можно было увидеть по состоянию ДНК, по тому, насколько часто в ней происходило вырезание нуклеотида.

Синаптическая пластичность связана со способностью к обучению – считается, что чем она больше, тем лучше для мозга. Но у неё, очевидно, должны быть какие-то регуляторы, одним из которых неожиданно оказался ген Tet3, реагирующий на изменения активности межнейронных контактов. Конечно, возникает вопрос, как именно такая «микрохирургия» ДНК, то есть постоянное вырезание букв из последовательности нуклеотидов, влияет на способность синапсов реагировать на разные сигналы. Возможно, что бреши в ДНК-цепочках приходятся как раз на те гены, что непосредственно влияют на силу и чувствительность синапсов, но что именно там происходит, можно будет узнать лишь из дальнейших исследований.


Newsland.ru

Похожие новости:
Сколково планирует сотрудничество с Китаем
Фонд «Сколково» заинтересован в привлечении крупных китайских компаний в качестве своих ключевых партнеров, заявила российским журналистам в Пекине вице-президент фонда, руководитель департамента по международным отношениям и связям с общественностью Седа Пумпянская. В ходе государственного визита в Китай президента ..
2012-06-9 1791 0 Разное, интересное
5
Инженер Nasa создал маленькую подводную субмарину
Если вы мечтаете посмотреть морские просторы или просто обследовать какое нибудь озеро, то вам на помощь придет OpenROV - подводная машина с дистанционным управлением,сообщает «WordScience.org». Это очень увлекательное устройство. Им управляет наземный оператор , который наблюдает в режиме реального времени за всем ..
2012-06-9 1690 0 Разное, интересное
0
Химерные вирусы перемешали ДНК и РНК
Ученые обнаружили в горячих источниках геном микроорганизма, в котором содержались как гены ДНК- так и РНК-содержащих вирусов. Работа опубликована в журнале Biology Direct. Исследователи собирали образцы в горячих источниках в национальном парке Лассен-Волканик в США. Они определяли последовательность всей ДНК, содержащейся ..
2012-06-9 1826 0 Разное, интересное
0
Для Олимпиады-2014 готовят умный лед
На сочинской Олимпиаде-2014 спортсмены будут соревноваться на особом, "умном" покрытии. Формулы снега и льда разрабатывают в лаборатории. Ведь для каждого вида спорта требуется свой лед с особой структурой, температурой и прочностью: для фигуристов - помягче, для хоккеистов - потверже. Такой лед сможет даже ..
2012-06-9 1769 0 Разное, интересное
0
За водкой и спиртом проследят из космоса
Росалкогольрегулирование разрабатывает систему контроля за производителями алкоголя с помощью снимков со спутников. Подведомственная правительству РФ Федеральная служба по регулированию алкогольного рынка (Росалкогольрегулирование) будет при помощи космических спутников контролировать производство и оборот спирта и алкогольной продукции. В Росалкогольрегулировании «Известиям» пояснили, что главная ..
2012-06-10 1625 0 Разное, интересное
0
Ученые: конец света может наступить скоро и внезапно
В 2012 году тема грядущего Апокалипсиса муссируется учеными чаще, чем когда-либо. Одни собирают конференции, где обсуждают смысл пророчеств майя, другие пишут о научных вариантах конца света. Согласно последнему исследованию на этот счет, мир может закончиться внезапно ..
2012-06-10 2628 2 Разное, интересное
0
Ставленники власти уничтожают науку
Сегодня власть в России расставляет своих людей уже не только управлять финансовыми и нефтегазовыми потоками, но и фундаментальными научными исследованиями. Это очень дурной знак — наука должна независимо управляться учеными и оставаться вне политики. Институт теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) им. академика ..
2012-06-10 1831 3 Разное, интересное
-1
Патрушев к Армагеддону готов
Глава российского Совбеза Николай Патрушев заявил журналистам, что реально существуют методы борьбы с метеоритами и астероидами. Существование космической угрозы впервые получило официальное подтверждение на столь высоком государственном уровне. До этого армагеддон человечеству предрекали только ученые ..
2012-06-10 1508 1 Разное, интересное
0
Простой анализ расскажет о геноме будущего ребенка
Американским ученым удалось расшифровать геном зародыша в утробе матери, сообщает “Новый Обзор“. Врачи считают, что открытие, обнародованное на этой неделе в Science Translational Medicine, может способствовать тому, что уже в ближайшем будущем все возможные генетические нарушения у плода смогут ..
2012-06-10 1801 0 Разное, интересное
0
Подземная аномалия грозит стереть Москву с лица земли
Порожденные древними пирамидами аномалии, замеченные на Камчатке и в Москве, способны уничтожить все живое. На двух камчатских фермах необъяснимо и массово погибли животные и люди. На Камчатке есть «долина смерти», где прямо из недр земли выходит смертоносный газ — это настоящий земной ..
2012-06-11 2932 2 Разное, интересное
-1
В Древнем Египте знали электричество?
В нескольких десятках километров к северу от знаменитого Луксора, в Дендере, располагается храм времен греко-римского господства, посвященный богине Хатхор. С недавних пор он прославился своими загадочными барельефами, в которых некоторые исследователи неожиданно распознали... электрические лампы! РАСШИФРОВКА «ЗАГАДКИ» Этих барельефов три. ..
2012-06-13 3086 0 Разное, интересное
0
Киотский протокол: будущее за атомом
Известно, что в мире существует так называемый Киотский протокол (международное соглашение между государствами о сокращении выбросов парниковых газов). Он предусматривает введение платежей для генерирующих компаний за эмиссию парниковых газов в процессе производства энергии. В ряде европейских стран такие платежи ..
2012-06-13 1637 0 Разное, интересное
0
Зачем сельскому физруку 15-дюймовый ноутбук?
После очень удачного интервью с министром образования и науки Дмитрием Ливановым я решила поговорить о будущем образования нашей страны и с другими министрами из нового кабинета. В пятницу, 8 июня, я встретилась в офисе проекта «Умная школа» с министром связи и массовых коммуникаций ..
2012-06-14 1426 0 Разное, интересное
0
Виктор Петрик: убивать людей раком неэтично
«Бродят бешеные волки по дороге скрипачей... ...тотчас вцепятся зубами, встанут лапами на грудь. Н. Гумилев Они набросились тотчас, как только Ральф Мосс поделился на пресс конференции своими впечатлениями о нашей встрече. Однако, в этот раз, они попытались взобраться лапами на доктора ..
2012-06-14 1648 0 Разное, интересное
0
Пользовательницу "ВКонтакте" оштрафовали за коллаж
Пользовательницу "ВКонтакте" оштрафовали за коллаж с нацистской символикой. Мировой суд Железногорска Курской области, признал 25-летнюю местную жительницу К. виновной в пропаганде и публичном демонстрировании нацистской символики (часть 1 статьи 20.3 Кодекса об административных правонарушениях). Об этом сообщается на сайте прокуратуры ..
2012-06-14 1380 0 Разное, интересное
0