Новые нервные клетки во время развития мозга проходят через тесные участки ткани, обходят другие клетки и волокна, чтобы занять свое место в коре — области, где формируются сложные нервные сети.
Исследователи из Университета Киото (Kyoto University) и их коллеги выяснили: такое «протискивание» вызывает у нейронов разрывы ДНК. Работа опубликована в журнале Nature.
Самый опасный тип повреждения — но не всегда катастрофа
Речь идет о двуцепочечных разрывах ДНК — повреждениях, при которых разрываются обе нити двойной спирали. Обычно это считается одним из самых серьезных видов повреждения: оно может привести к мутациям или гибели клетки.
Однако в развивающемся мозге, как показало исследование, такие разрывы могут быть частью нормального процесса формирования коры. Здоровые нейроны быстро устраняют повреждения, чаще всего в течение 24 часов.
По словам Минэко Кэнгаку (Mineko Kengaku), мозг, по-видимому, научился переносить такие повреждения и эффективно их исправлять. Но вопрос в том, где проходит предел этой устойчивости и что происходит, если восстановление ДНК идет не полностью.
Как ученые смоделировали путь нейронов
Команда направляла нейроны через микроканалы — очень узкие ходы, имитирующие плотную ткань развивающегося мозга. С помощью флуоресцентных меток исследователи увидели: разрывы ДНК появлялись во время прохождения через каналы, а затем исчезали после выхода клеток наружу.
Причиной оказался фермент топоизомераза IIβ. В норме он делает контролируемые разрезы в ДНК, чтобы снять напряжение при ее скручивании, а затем «сшивает» молекулу обратно. Но при механическом давлении фермент может застревать в промежуточном состоянии, оставляя ДНК разорванной.
Восстановление выполняет путь негомологичного соединения концов — система ремонта, которая буквально соединяет разорванные участки ДНК обратно.
Почему нейроны не погибают
В отличие от некоторых раковых клеток, которые при движении через такие же узкие каналы получают случайные и опасные повреждения, у нейронов разрывы чаще возникали в менее критичных участках генома, а не в активно работающих генах. Поэтому функция клеток в целом сохранялась.
Когда ученые нарушили ремонт ДНК у мышей, лишив новые нейроны мозжечка фермента лигазы 4, животные сначала развивались нормально. Но с раннего взрослого возраста у них постепенно появлялись умеренные проблемы с равновесием. Это напоминает некоторые человеческие синдромы геномной нестабильности, при которых страдает мозжечок.
Что это может означать
Открытие меняет представление о геноме нейронов. Все нервные клетки начинаются с одной и той же ДНК, но их путь через тесную ткань может оставлять небольшие индивидуальные следы — если повреждение и ремонт происходят чуть по-разному.
Это может быть важно для понимания нарушений развития мозга, нейродегенеративных заболеваний и того, почему отдельные нейроны со временем становятся не совсем одинаковыми. Близкая по теме работа о развитии коры мозга описана в материале «Ученые выяснили, почему кора мозга у разных млекопитающих строится по-разному».
Литература
Zhang Z., et al. Confined migration induces non-lethal DNA damage in developing neurons // Nature. 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-10648-8.